Czynniki klimatotwórcze

CZYNNIKI KLIMATOTWÓRCZE

Pod pojęciem klimat rozumiemy typowy roczny przebieg pogody na danym obszarze określony na podstawie wieloletnich (co najmniej 10 lat) obserwacji. Klimat zależy w dużej mierze od procesów zachodzących a atmosferze ziemskiej (zwłaszcza w troposferze), a w szczególności od przebiegu rocznych zmian temperatury powietrza (obieg ciepła), wielkości opadów atmosferycznych (obieg wilgoci) oraz ogólnej cyrkulacji powietrza atmosferycznego.

W efekcie oddziaływania wyżej wymienionych czynników klimaty Ziemi mają wyraźny przebieg strefowy - tworzą równoleżnikowe pasy symetrycznie położone wokół równika.

Poza czynnikami meteorologicznymi zasadniczy wpływ na zróżnicowanie klimatyczne kuli ziemskiej mają tzw. geograficzne czynniki klimatotwórcze. Zaliczamy do nich:

• szerokość geograficzną (odległość od równika; wysokość górowania Słońca itp.) - czynnik ten ma zasadnicze znaczenie jeżeli chodzi o wielkość i rozkład w czasie ilości energii Słonecznej docierającej do powierzchni Ziemi, a tym samym na temperaturę powietrza w dolnej troposferze. Kulistość Ziemi powoduje, że im dalej od równika tym średnia wysokość górowania Słońca w ciągu roku jest niższa, a tym samym na jednostkę powierzchni Ziemi przypada mniejsza ilość docierającego i pochłanianego przez Ziemię promieniowania słonecznego. Występują też większe różnice w ilości docierającej energii słonecznej w poszczególnych miesiącach roku (patrz rysunek poniżej).

W rezultacie im dalej od równika tym temperatury powietrza są niższe a wyższe są roczne amplitudy temperatury. Szerokość geograficzna to czynnik w największym stopniu odpowiadający za strefowe zróżnicowanie klimatów Ziemi.

• odległość od mórz i oceanów - to podstawowy czynnik różnicujący klimaty w poszczególnych strefach klimatycznych (najważniejszy czynnik astrefowy). Woda i ląd ze względu na różnice we właściwościach fizycznych inaczej reagują na docierające promieniowanie słoneczne. Ląd nagrzewa się szybko, ale stosunkowo płytko - tylko do głębokości kilku-kilkunastu metrów - magazynuje więc niewiele energii cieplnej. Morze natomiast nagrzewa się wolniej, ale zdecydowanie głębiej (wpływa na to przeźroczystość wody oraz ruchy cząsteczek wody, które przenoszą ciepło na większe głębokości) - ilość zakumulowanego ciepła przez wody jest więc zdecydowanie większa niż przez ląd.

W efekcie zwłaszcza w umiarkowanych szerokościach geograficznych wyróżniamy typy klimatów morskich i kontynentalnych.

Klimaty morskie cechują się małymi dobowymi i rocznymi amplitudami temperatur powietrza. Zimy są łagodniejsza, a lata chłodniejsze niż w głębi lądu. Występuje tu większa wilgotność powietrza, więc zachmurzenie i opady atmosferyczne są wyższe niż w klimacie kontynentalnym. Częściej też występują mgły. Jeżeli chodzi o rozkład opadów to są one w miarę równomierne w ciągu roku - zaznacza się jednak niewielka przewaga opadów jesienno-zimowych. Wiatry w tym typie klimatu są z reguły częstsze i silniejsze niż w głębi kontynentów.

Klimaty kontynentalne charakteryzują się wyższe dobowe i roczne amplitudy temperatur powietrza. Zimy są surowe, a lata upalne. Wilgotność powietrza, zachmurzenie i opady są mniejsze niż nad morzem. Widać wyraźną przewagę opadów letnich (wysokie temperatury powietrza latem sprzyjają konwekcji i rozwojowi chmur burzowych (Cumulonimbus).

• prądy morskie przenosząc olbrzymie ilości ciepła z niskich do wysokich szerokości geograficznych mają duże znaczenie klimatotwórcze dla wybrzeży wzdłuż których płyną. olbrzymie ilości ciepła lub chłodu przenoszone wraz z prądami wywołuje liczne kontrasty i anomalie termiczne oraz opadowe.
• Wybrzeża, wzdłuż których płyną ciepłe prądy morskie cechują się występowaniem klimatu cieplejszego i zdecydowanie bardziej wilgotnego niż wybrzeża wzdłuż których przemieszczają się prądy zimne. Widać to najwyraźniej na szerokości zwrotników. Na zachodnich wybrzeżach kontynentów w tych szerokościach geograficznych występują obszary pustynne (tzw. "pustynie mgliste" np.: Atakama lub Namib). Duża ilość mgieł na tych wybrzeżach uwarunkowana jest występowaniem inwersji termicznej - powietrze nad zimnym prądem jest chłodniejsze niż na wyższych wysokościach - utrudnia to konwekcję i rozwój chmur. W efekcie wybrzeża te należą do najmniej deszczowych miejsc na świecie). Po drugiej, wschodniej stronie kontynentów płyną prądy ciepłe - nagrzane i wilgotne powietrze unosi się - następuje kondensacja pary wodnej, powstają chmury i roczna suma opadów jest stosunkowo wysoka.

Klimatodiagramy dla dwóch miejscowości położonych w pobliżu Zwrotnika Koziorożca po przeciwległych stronach Ameryki Południowej.

Antofagasta to miejscowość położona na wybrzeżu północnego Chile, które znajduje się w strefie oddziaływania zimnego Prądu Peruwiańskiego. Natomiast Sao Paulo leży na wybrzeżu w południowo-wschodniej Brazylii, oblewanym przez ciepły Prąd Brazylijski.

• wysokość nad poziomem morza - tereny wyżej położone charakteryzują się odmiennymi cechami klimatu niż tereny położone nisko nad poziomem morza w tych samych szerokościach geograficznych. Najważniejsze różnice to: niższe temperatury powietrza, niższe roczne amplitudy temperatury powietrza, występowanie silniejszych wiatrów (np.: typu fenowego), duża zróżnicowanie sum opadów atmosferycznych (stoki dowietrzne - duże opady, stoki zawietrzne oraz kotliny śródgórskie małe opady - cień opadowy, występowanie zjawiska inwersji opadowej (powyżej poziomu kondensacji pary wodnej), rosnący wraz z wysokością udział opadów śniegu itp.), bardzo duża zmienność pogody. Różnice te powodują, że większość klasyfikacji klimatycznych wydziela klimat górski jako oddzielny typ klimatu.
• ukształtowanie powierzchni (przebieg pasm górskich i obszarów nizinnych oraz ekspozycja zboczy) - pasma górskie są barierami klimatycznymi utrudniającymi przemieszczanie się mas powietrza oraz powodującymi ich przeobrażenie. Jeżeli duże pasma górskie ułożone są równoleżnikowo, to najczęściej stanowią one granice stref klimatycznych (na przykład Himalaje i Alpy) i utrudniają przemieszczanie się mas powietrza w kierunkach południkowych, a ułatwiają w kierunkach wschód-zachód. Natomiast łańcuchy górskie o przebiegu południkowym (Kordyliery, Andy, Wielkie Góry Wododziałowe) utrudniają przemieszczanie się mas powietrza w kierunkach równoleżnikowych, a ułatwiają w kierunkach północ-południe. Zazwyczaj są one granicami typów klimatów w poszczególnych strefach klimatycznych.

Pasma górskie położone wzdłuż wybrzeży morskich znacznie ograniczają wpływ tych mórz na klimat danego lądu - dobrym przykładem są Andy, których położenie wzdłuż Pacyfiku powoduje, że większość Ameryki Południowej znajduje się w strefie oddziaływania powietrza znad Atlantyku.

Równoleżnikowy przebieg nizin i pasm górskich w Europie powoduje ograniczenie roli powietrza arktycznego nad naszym kontynentem, a jednocześnie ułatwia wędrówkę na wschód mas powietrza morskiego znad północnego Atlantyku. W Ameryce Północnej południkowy przebieg gór i nizin umożliwia wędrówki powietrza arktycznego na południe (dociera ono czasami nawet w rejon Zatoki Meksykańskiej, a środkowej części USA powoduje gwałtowne ataki zimy z temperaturami spadającymi do minus kilkudziesięciu stopni - mimo, że ten rejon leży na szerokości Morza Śródziemnego), ale jednocześnie gorące powietrze zwrotnikowe może wędrować daleko na północ Kanady, powodując tam upały przekraczające +30^oC. Możliwość zetknięcia się gorących i bardzo zimnych mas powietrza w środkowej części USA jest główną przyczyną taki licznie tam występujących tornad.

Ekspozycja stoków ma wpływ na temperaturę powietrza (stoki skierowane ku równikowi są cieplejsze) oraz na wysokość opadów - stoki dowietrzne otrzymują większe opady niż stoki zawietrzne - występuje tam cień opadowy.

• działalność człowieka wpływa na klimat zarówno w skali globalnej (np.: globalne ocieplenie, dziura ozonowa, itp.), jak i w skali lokalnej. Szczególnie wyraźny wpływ człowieka na lokalny klimat widać w dużych miastach.

Klimat miasta cechuje się (w porównaniu do terenów otaczających miasto):

- wyższymi temperaturami powietrza tzw. miejską wyspą ciepła (decydują o tym liczne sztuczne źródła ciepła takie jak ogrzewane budynki i samochody, występowanie dużych powierzchni pokrytych betonem lub asfaltem cechującymi się niskim albedo i w związku z tym szybko nagrzewającymi się, a także duża koncentracja gazów cieplarnianych i aerozoli w powietrzu nad miastami skutkują wyższą wartością efektu cieplarnianego)

- tworzeniem się w centralnej części miasta układu niżowego (efekt wyższych temperatur i konwekcji termicznej powietrza)

- występowaniem bryzy miejskiej - wiatry wiejącego ku centrum miasta

- zwiększonym zachmurzeniem i większą ilością opadów atmosferycznych (konwekcja powietrza i duże stężenie jąder kondensacji sprzyja wzrostowi zachmurzenia). Większa ilość opadów jest najczęściej odnotowywana po stronie zawietrznej miasta.

- rzadsze występowanie mgieł (ze względu na konwekcję powietrza)

- niższymi prędkościami wiatrów (efekt dużej szorstkości powierzchni - liczne budynki - efekt kurtynowy). Wyjątkiem są miejsca, gdzie układ budynków generuje efekt tunelowy i bardzo częste występowanie silnych, uciążliwych dla mieszkańców wiatrów.