Роль географической широты и подстилающей поверхности в климатообразовании

Наиболее важным климатическим фактором является географическая широта и связанные с ней высота Солнца над горизонтом в дневное время, и продолжительность дня – освещения (табл. 2).

Как видно из табл. 2. высота Солнца в полдень за год изменяется на 46°54'. Поскольку долгота дня летом почти в 2,4 раза больше, чем зимой, за сутки в летнее время поступает солнечной радиации в июне-июле примерно в 15 раз больше, чем в декабре-январе. Изменение высоты Солнца определяет резко выраженные сезоны года. Заметно сказывается на балансе тепла и температурах воздуха, изменении альбедо (отражение радиации) поверхности. Летом отражается 17–18 % поступившей на землю радиации, зимой 35–69 % (от снега). Соответственно меняется величина поглощенной радиации, летом поглощается до 80 % суммарной радиации, зимой около 40 %. В летнее время до 65 % дней с ясной погодой, в зимнее время около 30 %.

На остаточный запас тепла влияет не только высота Солнца и продолжительность дня, которые по годам и датам остаются неизмененными, но и характер подстилающей поверхности, особенно продолжительность снежного периода.

Куда же расходуется остаточное (поглощенное подстилающей поверхностью) тепло на территории области?

За год из 40–45 ккал/см² остаточного тепла (радиационного баланса) на испарение влаги расходуется 30–32 ккал/см² (65 %), на нагревание воздуха 10–12 ккал/см² (35 %). По отдельным годам, в связи с различным количеством осадков и запасов почвенной влаги, эти величины могут заметно меняться. Существенно меняется соотношение составляющих теплового баланса по сезонам. При среднегодовом расходе на испарение в 65 % с ноября по март расходуется 66 % поступающего за сезон тепла, за апрель-май 61–71 %, за июнь-август 60–63 %, за сентябрь-октябрь 67–78 % от суммы радиационного баланса.

Таблица 2. Высота Солнца в полдень и долгота дня в г. Брянске

(широта 53°18', центр) на начало месяца и в дни солнцестоянии

Остальное тепло (соответственно по сезонам около 31 %, 10 %, 38 %, 45 %) затрачивается на нагревание почвы и воздуха. Чем больше тепла идет на испарение, тем ниже будет температура воздуха. Испарение, как и альбедо, является вторым местным регулятором температуры воздуха.

В табл. 3 данные о расходе тепла не включают приносы тепла зимой и осенью с Атлантики и холода из Арктики (преимущественно зимой и весной), а адвекция воздуха вносит заметные изменения в тепловой баланс. Зимой общие затраты тепла на испарение и нагревание воздуха и поверхности на 40–70 % превышают радиационный баланс (на 1,5 ккал/см²). Добавочное тепло приносится на нашу территорию воздушными массами с Атлантики, Средиземного и Черного морей. Холодный арктический воздух весной отнимает у местного теплового баланса на его прогрев до 3 ккал/см² (30–17 %). В летнее время общие теплоэнергетические ресурсы превышают радиационный баланс на 1–2 ккал/см² (на 5–7 %) из-за привноса тепла с юга, а за осень на 1,7–1,9 ккал/см² на (15–20 %). В целом за год теплоэнергетические ресурсы на территории области на 1,2–1,7 ккал/см² (на 3 %) больше годового радиационного баланса. Следовательно, принос тепла на нашу территорию больше его выноса за ее пределы.

Таблица 3. Суточные суммы тепла прямой радиации на

северных и южных склонах (кал/см² ∙сут)

На первый взгляд 3 % от годовой величины радиационного баланса – величина малая (в среднем 1,5 ккал/см² ∙год). Однако сравним с балансом тепла за ноябрь-март (зимой), когда сумма остаточного тепла равна всего 6–7 ккал/см². Из них примерно 60 % отражается снегом. Остается всего около 1–2 ккал/см². Видим, что привнос тепла составляет 70 % от величины радиационного баланса за 5 месяцев зимы. А ведь зимой и идет основной поток тепла к нам от океана.

В целом можно сделать вывод, что зима и осень у нас значительно теплее, чем их может обеспечивать остаточное солнечное тепло. Весна несколько холоднее, лето в «норме» (табл. 4). По отдельным годам и сезонам циркуляционный фактор вносит существенные коррективы в радиационный баланс, а значит и в температурный режим и агроклиматические условия. Все суровые зимы у нас складывались в те годы, когда выходящие из Арктики антициклоны на длительное время задерживались в центре Русской равнины и прерывали западный перенос, а с ним и поток тепла на нашу территорию. Наоборот, в январе и феврале 1992 г., сложились очень теплые условия потому, что блокирующие антициклоны не выходили в наш сектор и господствовали теплые западные потоки. Только в конце февраля 1992 г. вторжение холодного воздуха Арктики в тылу циклона вызвало значительное похолодание.

Таблица 4. Структура теплового баланса по сезонам на

территории Брянской области (средние многолетние величины)

* За май ~ август недостаток увлажнения равен 100 мм

Средняя величина годовой суммарной радиации для территории области может быть принята около 100 ккал/см² (420 кДж/см²).

Для биоресурсов, кроме общей величины суммарной радиации, важное значение имеет соотношение прямой и рассеянной радиации. Оно зависит от типа погоды. При ясной, суховейно-засушливой, погоде прямая радиация составляет (летом) около 70 %, при облачной – 50 %, при пасмурной – 48 %, при дождливой – 35 %. Фотосинтез в значительной степени определяется ультрафиолетовой радиацией. Наша территория относится к зоне, в которой зимой в течение 3,5–4,0 месяцев ощущается ультрафиолетовая недостаточность. Для растений особенно необходима фотосинтетически активная радиация (ФАР) с длиной волны 380–710 нм (нанометров). В г. Брянске сумма ФАР за год равна примерно 50 ккал/см².

Преобладает на территории области пасмурная погода (165 дней). Ясная погода удерживается около 30 дней, а с туманами – 62 дня.