Материал: 5721

40

инижний слой воздуха оказывается в значительной мере изолированным. В связи с этим здесь сильно возрастает влажность воздуха, и у верхней границы этого слоя почти всегда наблюдается облачный покров. В Арктике к этому присоединяются еще туманы, возникающие благодаря непосредственному соседству открытой воды и ледяных пространств.

Таким образом, преобладающее состояние погоды в полярных областях зимой и летом определяется, главным образом, охлаждением воз духа подстилающей поверхностью, подобно тому, как в экваториальном поясе погода зависит в основном от интенсивного дневного нагревания.

Осадки в полярных областях выпадают всегда в процессе внешнего влагооборота. В противоположность условиям экваториального пояса внутренний влагооборот в данном случае почти отсутствует, так как конденсация влаги на поверхности снега и льда значительно превышает испарение.

Вклиматах полярных областей можно также различать морской и континентальный типы, но различие это относится в основном только к летнему периоду, так как зимой поверхность замерзшего океана в термическом отношении гораздо меньше отличается от суши, чем летом.

К морскому типу относится климат Арктики за исключением центральной Гренландии. Летом температура воздуха у земной поверхности достигает здесь 0°С и лишь в редких случаях над островами поднимается на несколько градусов выше. Снег и лед частично тают. На берегах материков

иприбрежных островов появляется скудная тундровая растительность.

Континентальный тип наиболее ярко представлен в Антарктике. В континентальном типе антарктического климата температура летом отрицательна, за исключением редких дней. Снежный покров обычно не тает и, постепенно уплотняясь в нижнем слое, переходит в материковый лед, стекающий в ледниках в море. Биологические процессы почти отсутствуют.

41

Пояс полярного воздуха

Пояса полярного воздуха в северном и южном полушариях были выделены В.П. Кеппином. Он их назвал «две полярные области снежного климата». Климаты полярного воздуха подразделяются на климат тундры и постоянного мороза. Особенностью климата тундры является продолжительная и холодная зима и короткое, холодное лето. Средняя температура самого теплого месяца составляет плюс 10-12 С, а самого холодного – минус 35-45 С. Относительная влажность воздуха в 13 часов никогда не снижается ниже 70%.

Радиационный баланс в полярных областях почти в течение всего года отрицателен, что и приводит к наличию снежного и ледового покрова во все сезоны. Во все времена года подстилающая поверхность в поясе полярного воздуха оказывается холоднее воздуха. Это свидетельствует об устойчивости процесса выхолаживания воздушных масс.

Зимой в полярных областях, за исключением периферийных районов, преобладает антициклоническая циркуляция, в условиях которой формируются арктический и антарктический воздух, отличающиеся весьма низкими температурами, малым влагосодержанием и устойчивой вертикальной стратификацией.

Приведенный выше анализ климатических поясов позволяет

в зависимости от широты места (годового хода температуры воздуха) выделить пять типов климата.

1.Экваториальный тип. В экваториальной зоне, где приток солнечной радиации в течение года изменяется мало, амплитуда годового хода температуры мала: она составляет над океанами около 1°С и над континентами 5-10°С; при этом в течение года здесь наблюдаются два максимума – в периоды весеннего и осеннего равноденствий – и два минимума – во время зимнего и летнего солнцестояний.

2.Тропический тип. С удалением от экваториальной области увеличивается различие в величине притока солнечного тепла между летом и зимой, а поэтому по мере приближения к полюсам увеличивается и амплитуда температурных колебаний.

Так, в тропиках годовая амплитуда составляет над океанами около 5-10°С, а над континентами – около 15-20°С, причем в

42

годовом ходе наблюдается один максимум после летнего солнцестояния и один минимум после зимнего солнцестояния.

3.Тип умеренного пояса. В умеренных широтах также наблюдается простой ход температуры с одним максимумом, наступающим после летнего солнцестояния (в июле), и одним минимумом зимой (в январе). Годовая амплитуда в этих широтах велика – над открытыми морями и океанами её величина составляет 10-15°С, а над материками, особенно в районах, удаленных от океанов, достигает 40-50°С и даже 60°С. При этом время наступления максимума и минимума над морями запаздывает: максимум смещается с июля на август, а минимум –

сянваря на февраль.

4.Арктический тип. По ходу температуры арктический пояс занимает среднее положение между умеренным и полярным типами.

5.Полярный тип. Полярные районы характеризуются длительной холодной зимой и сравнительно теплым, но коротким летом. Общая годовая амплитуда здесь также велика. Максимум приходится на август, а минимум – на конец полярной зимы (март). В областях муссонов наблюдается несколько особый годовой ход температуры, характеризуемый низкими температурами зимой и летом и более высокими в конце весны и осенью.

2.2.Криолитозона

Криолитозона (от греч. kryos –холод, лед) – оболочка Земли, которая характеризуется отрицательной (нулевой) температурой. При нулевой температуре вода, содержащаяся в этой оболочке в парообразном, свободном или связанном с другими компонентами (физическом или химическом) видах, может существовать в твердой фазе (снег, лед, иней и т.д.).

Криогенез – совокупность физических, химических, биохимических процессов, происходящих в литосфере и гидросфере и сопровождающихся образованием льда. Процессы криогенеза осуществляются в верхних слоях земной коры и гидросферы при температурах воздуха ниже нуля градусов. Они формируют криолитосферу Земли.

Криолитосфера включает также твердые толщи горных пород и относительно сухие воздушные массы с отрицательной

43

температурой, в которых естественными или искусственными путями могут создаваться условия для конденсации воды. В космосе оболочки, подобные криолитозоне, имеют огромное распространение.

Основная масса льда располагается на суше – главным образом в Антарктиде и Гренландии. Общая масса его около 2,42 1022 г. Если бы этот лед растаял, то уровень Мирового океана повысился бы примерно на 60 м. При этом 1,5 1017 см2, или 10% суши, оказались бы затопленными морем. Ледники пополняют свою массу за счет выпадающего на них снега, а теряют – за счет сползания в моря, где при этом образуются айсберги, или ниже так называемой «снеговой линии», где происходит таяние льда.

Мерзлые грунты делят на сезонно-мерзлые, промерзающие зимой и оттаивающие летом, и многолетнемерзлые, не протаивающие летом. Многолетнемерзлые грунты являются реликтом четвертичного оледенения. Они в течение многих веков находятся в мерзлом состоянии, поэтому их иногда называют вечномерзлыми или «вечной мерзлотой». Протаивают они только летом на небольшую глубину, а зимой оттаявший слой снова

(мерзлотоведение). Огромные площади Азии, Европы, Северной Америки, Антарктиды содержат в себе многолетнемерзлые грунты (мерзлоту). Толщина этих грунтов достигает 500-1000 м. Вечная мерзлота покрывает приблизительно половину территорий России и Канады, а также значительные части территорий Монголии, Китая, Норвегии, Швеции, Гренландии, США (Аляски), Тибета. В Антарктиде толщина «вечной мерзлоты» достигает 4 км. Иногда мерзлота бывает не сплошной, а состоит из так называемых перелетков, т.е. участков, где мерзлота летом сохраняется не каждый год.

Большой вклад в изучении современной криолитосферы внесла М.К.Гаврилова – академик СО РАН. По оценке М.К. Гавриловой (1998) общая площадь многолетнемерзлых грунтов составляет 35 млн. км2. Считается, что возраст многолетнемерзлых грунтов составляет 1,8-2,4 млн. лет.

44

2.2.1.Зона древнего оледенения

Реконструкция климата от карбона до юры Л.И.Сверловой (1972), М.В.Синицина (1980), М.К.Гавриловой (1998) показали, что на протяжении 100 млн. лет климат в Сибири был почти тропическим. Средняя годовая температура воздуха составляла тогда 22-24°С, осадков выпадало 1500-2000 мм в год и более. Естественно, что в то время не было не только вечной мерзлоты, но даже и сезонного промерзания горных пород, поскольку температуры в течение всего года были положительными. При таких климатических условиях преобладали переувлажненные и равномерноувлажненные ландшафты с тропическим лесом и озерными пространствами.

Как показали палиоклиматические исследования Л.И.Сверловой (1972) оледенение полюсов и появление многолетней мерзлоты в течение 600 млн. лет были неоднократно. Наиболее сильным были оледенения 500-480, 340320, 180-160, 100-80 млн. лет назад. Самым значительным было оледенение 10 млн. лет назад.

Начиная с юры (рис. 2.1), 160 млн. лет тому назад, началось похолодание. Сначала здесь был теплоумеренный климат примерно в течение 170 млн. лет (юра, мел, палеоген). Средняя температура воздуха за год составляла 15°С, количество осадков 1000-1500 мм. Вечной мерзлоты и сезонного промерзания не было.

Рис. 2.1. Реконструкция температурных аномалий Земли за период 0 – 600 млн. лет до н.в. (Л.И.Сверлова): 1 – температурные аномалии приземных слоев атмосферы в С.