Особенность климата в арктическом и антарктическом климатических поясах

Климатом называют установленную годами определенную погодную систему на какой-то отдельной территории. Вся Земля условно разделена на климатические пояса, каждый из которых имеет свой, особенный климат, который в корне отличается от всех остальных. Всего на планете различается 7 основных, а также 6 переходных климатических поясов. В основных поясах царит единый тип воздушной массы на протяжении всего года, в то время как в переходных – он постоянно меняется, что делает климатическую ситуацию еще сложнее.

Едва ли не самыми интересными и суровыми являются арктический и антарктический климатические пояса, которые иногда называют полярными. В этих полюсах на протяжении всего года держится холодный, морозный и суровый полярный воздух. Солнечные лучи здесь опускаются на землю под углом практически 180 °, а поверхность, плотно покрытая снегом и льдом, великолепно эти лучи отражает, благодаря чему в антарктическом и арктическом климатических поясах стабильно держится очень низкая влажность и температура воздуха. Многие говорят, что в этих местах царит вечная зима и вечная ночь, и погодные условия арктического и антарктического полюсов это действительно подтверждают. В Антарктиде зимой, то есть примерно в августе месяце, температура часто достигает даже -71 ° С, и только в самые теплы месяцы – термометр может там засечь – 20 ° С. Максимальная отметка, до которой может подниматься температура воздуха иногда в летние месяца, это примерно +5 ° С, и это бывает крайне редко, в исключительные дни летних месяцев. Отличительной особенностью этих поясов является также тот факт, что здесь выпадает очень мало осадков на протяжении всего года. Этот момент спасает данные места от чрезмерной влажности, которая бы только увеличивала фактор холода.

А вот переходные субарктические и субантарктические климатические пояса отличаются еще большей сложностью погодных условий. Здесь наблюдается постоянная смена воздушных масс в связи с изменениями времен года. В зимний период на этих территориях царит холодный арктический или антарктический воздух, а вот летом воздушные массы сменяются на умеренные. Однако зима здесь наиболее продолжительная, она длится 9 месяцев, и, к тому, же очень холодная, ведь средняя отметка градусника в зимние месяца составляет -40 ° С, а иногда и еще меньше. Летом, конечно, немного теплее, но больше, чем на пару градусов выше нуля, столбик термометра не поднимается практически никогда, за редким, очень парадоксальным исключением. Большую проблему здесь также составляет избыточная влажность, хотя в этих местах не выпадает осадков больше, чем 200 мм/год. Такое высокое увлажнение связано с очень низкой испаряемостью воды. Из-за высокой влажности, низкая температура воздуха чувствуется еще сильнее, что периодически становится практически невыносимым.

Особая сложность климатических условий в данных поясах обусловлена еще и постоянными сильными ветрами, которые не дают покоя землям. Проблема в том, что такие ветра приносят в эти точки еще более холодный воздух, чем тот, что был до этого, или же наоборот, резкое тепло, что тоже не очень хорошо влияет на эту местность.

Если арктический и антарктический климатический пояса расположены на полярных точках земли, то субполярные пояса охватывают северное побережье Северной Америки и Евразии, Алеутские и Командорские острова, а также Антарктические острова. К погодным условиям этих мест на планете приспособиться нелегко, но все-таки можно – при соответствующей подготовке и экипировке.

География — 9

Работа с картой

Сгруппируйте
страны Азии
соответственно
климатическим
поясам
и заполните
таблицу.

Климатические пояса Евразии

Рельеф в значительной степени влияет на климат Южной и Центральной
Азии. У подножья южного склона Гималаев в Индии расположен пункт Черрапунджи, где выпадает в среднем 11 200 мм осадков в год. Это второе после
Гавайских островов самое влажное место в мире.

В центральных районах Азии климат сухой. Это объясняется наличием горных хребтов вблизи побережий, которые задерживают влажные воздушные
массы с севера и юга. Климат горных регионов изменяется в зависимости от
высоты местности. Высотная климатическая поясность ярко выражена на
Тянь-Шане и Гималаях.

Территория, расположенная на берегу Северного Ледовитого океана в арктическом климатическом поясе, круглый год находится под влиянием очень
холодных и сухих воздушных масс. Зимние температуры опускаются до –40°С –
–50°С, летние достигаются –0°С – +4°С. Северо-восточные ветры дуют весь год
на материк с Северного Ледовитого океана, но осадков не приносят, так как океан
покрыт льдом, и испарение с его поверхности почти не происходит.

Субарктический пояс характеризуется сезонным чередованием арктических и умеренных воздушных масс.

Работа со схемой

1. Почему зимой в субарктическом
поясе выпадает мало осадков?

2. В какое время года в субарктическом
поясе преобладают северовосточные ветры и почему?

Зима                      Лето

В субарктическом поясе лето теплее, здесь господствуют умеренные воздушные массы, а зима очень холодная, что связано с арктическим воздухом.
На этой территории нет условий для развития сельского хозяйства. Основная
деятельность населения – оленеводство и пушное звероводство.

Умеренный пояс в Азии занимает обширные территории. Климат Западной
и Восточной Сибири характеризуется континентальностью. Условия здесь неблагоприятны для развития сельского хозяйства: лето жаркое, а зима очень су-
ровая. Морозы держатся на протяжении всей зимы, температура может опускаться ниже –50°С.

В субарктическом климатическом поясе в течение года погода определяется свойствами воздушной массы: а) арктической; б)

Климатические пояса прямо взаимосвязаны с воздушными массами. Их зависимость очевидна. Поэтому я точно скажу, какими свойствами воздушной массы определяется погода в них.

Воздушные массы климата

Каждая климатическая зона характерна преобладающими в ней воздушными массами. Разделение всего климата планеты на зоны как раз и приурочено к преобладанию определенных воздушных масс на этой территории.

Так, в основных климатических зонах преимущественно хозяйничают следующие массы воздуха (ветра):

• экваториальный пояс – теплые экваториальные воздушные массы;
• зона тропиков – пассаты;
• климатическая зона умеренной широты – муссоны;
• арктическая климатическая зона — сильные, устойчивые и холодные ветра полюсов Земли.

Там, где поверхности Земли солнечные лучи достигают не под «прямым» углом, как на экваторе, формируются самые холодные воздушные потоки, а эту ее часть называют «арктический пояс».

«Соседствует» с арктическим поясом умеренный. В его пределах преобладают муссоны. Дуют эти ветра в каждое время года по-разному. Тогда они и достигают полюсов Земли. Корме того, они формируются над материком и океаном.

Между арктическим и умеренным поясом находится субарктический климатический пояс.

Определение свойств

Учитывая написанное выше, свойства пояса любой климатической зоны изменяются с преобладанием в ней определенного вида воздушной массы.

Рассматривая субарктический пояс и свойства его воздушных масс, можно говорить в общем о любом климатическом поясе, который находится на границе основных климатических зон, будь то субтропический или субэкваториальный пояс. Принцип происхождения этих свойств одинаков и зависит от смены сезонов года. В любом из «суб» поясов летом преобладает один вид воздушной массы, а зимой – другой. Вот и все свойства.

Так, в субтропическом поясе Северного полушария зимой преобладают массы воздуха умеренного пояса, летом – тропического. В субарктической зоне зимой преобладают ветра Арктики, летом – муссоны.

Получается, что верным вариантом ответа будет вариант г).

География Показ на карте положения климатических поясов, сравнение климатических показателей отдельных территорий

Климатом называют многолетний режим погоды, типичный для данного места.

Погода – это совокупность процессов, происходящих в атмосфере в данное время над определённой территорией.

Климат, как и все метеорологические элементы, зонален. В каждом полушарии, согласно Б. П. Алисову, выделяется семь климатических поясов. Главный признак пояса – господство тех или иных типов воздушных масс.

Воздушная масса – это крупный объем воздуха, обладающий относительно однородными свойствами и движущийся как одно целое.

Выделяют четыре зональных типа воздушных масс в зависимости от районов формирования: экваториальный, тропический, умеренный, арктический / антарктический. Они различаются прежде всего по температуре. Все типы воздушных масс кроме экваториального делятся на морской и континентальный подтипы в зависимости от характера поверхности, над которой формируется воздух.

Основные климатические пояса: экваториальный, тропический, умеренный, арктический и антарктический характеризуются преобладанием весь год одного типа воздушных масс. Переходные пояса: субэкваториальный, субтропический, субарктический и субантарктический – характеризуются сезонной сменой воздушных масс.

В экваториальном поясе температуры весь год высокие (24–28 °С), осадков много – около 2000 мм. Сезонные колебания среднемесячных температур и осадков незначительные. Субэкваториальному поясу свойственна сезонная смена воздушных масс: летний муссон приносит экваториальный воздух, зимой господствует континентальный тропический воздух Летом жарко и влажно, зимой температура немного снижается (около 20 °С), осадков нет.

В тропическом поясе господствует тропическая воздушная масса. Температура летом 30–35 °С, зимой около 20 °С. осадков почти нет.

Субтропический климат формируется под влиянием сезонной смены воздушных масс: тропический воздух (ТВ) – летом, умеренный воздух (УВ) – зимой. Материковый субтропический климат – аридный, с жарким (около 30 °С) сухим летом, прохладной (0–5 °С), относительно влажной (200–250 мм осадков) зимой. Климат западных побережий материков называется средиземноморским, так как наиболее типичен он для побережий Средиземного моря. Для средиземноморского климата характерно сравнительно жаркое (более 20 °С) сухое лето, мягкая (около 10 °С) влажная (500–700 мм) зима. Климат восточных побережий материков – муссонный, лучше всего он выражен в Евразии. Летом преобладает устойчивый муссон с океана, жарко (25 °С), влажно. Зима сравнительно прохладная (0–5 °С) и относительно сухая, из-за муссона с суши.

В умеренном поясе весь год господствует умеренная воздушная масса. Континентальный умеренный климат развит лишь в Северном полушарии – в Евразии и Северной Америке. В среднем температуры июля изменяются от +10 до +12 °С на севере и до +30 °С на юге, температуры января от –5 на западе до –25–30 °С в центре материков. Годовое количество осадков уменьшается с запада на восток от 700–600 мм до 300 мм. По степени континентальности климата выделяют его разновидности от умеренно континентального до резко континентального. Климат западных побережий материков формируется под влиянием морского умеренного воздуха (мУВ), приносимого господствующими западными ветрами, поэтому он называется морским умеренным климатом. Для него характерны нежаркое лето (+10 на севере, +17 °С на юге), мягкая зима с температурами от 0 до +5 °С. Осадков много – 800–1000 мм. Климат восточных побережий материков умеренного пояса – муссонный. Он хорошо выражен в Евразии: в Приморском крае и Северо-Восточном Китае. В зоне муссонного климата наблюдается сезонная смена воздушных масс: летом тёплый и влажный мУВ, зимой очень холодный и сухой континентальный умеренный воздух (кУВ). Температура составляет около +20 °С летом и –10–20 °С зимой. Общее количество осадков колеблется в пределах от 500 до 1000 мм.

Субарктическому и субантарктическому поясам свойственна сезонная смена воздушных масс: летом УВ, зимой арктический воздух (АВ). Континентальный, в том числе резко континентальный климат наблюдается в Северном полушарии на севере Евразии и Северной Америки. Для него характерно прохладное сырое лето с температурами менее 10–12 °С и суровая (до –40–50 °С), продолжительная малоснежная зима. Осадков выпадает 200–100 мм. Морской (океанический) климат наблюдается на севере Европы, в Северном Ледовитом океане, вокруг Антарктиды. Для данного климата характерно прохладное лето (3–5 °С) и относительно мягкая –10–15 °С) зима. Осадков выпадает до 500 мм, постоянны туманы.

В арктическом и антарктическом поясах (Антарктида, Гренландия, острова Канадского архипелага) преобладает континентальный климат. Для него характерны отрицательные температуры в течение всего года и количество осадков менее 100 мм. Океанический климат наблюдается в Арктике. Температуры отрицательные, осадков выпадает 100–150 мм.

Границы климатических поясов на карте. Климатические пояса

Количество солнечной радиации уменьшается от экватора к полюсам, а воздушные массы формируются по тепловым поясам, т.е. зависимо от широты. По широте определяют и климатический пояс – огромные территории, в рамках которых основные показатели климата практически не изменяются. Климатические пояса определил русский ученый-климатолог Алисов Б.П.. В основу их определения положены господствующие типы воздушных масс, по которым получили свое название и климатические пояса.

Климатические пояса делят на основные и переходные. Там, где на протяжении года преобладает влияние одного типа воздушных масс, сформировались основные климатические пояса. Их всего семь: экваториальный, два тропических, два умеренных, арктический и антарктический. Семи основным климатическим поясам отвечают четыре типа воздушных масс.

В экваториальном климатическом поясе преобладают пониженное атмосферное давление и экваториальные воздушные массы. Солнце тут находится высоко над горизонтом, что способствует высоким температурам воздуха, а благодаря преобладанию восходящих воздушных потоков та влиянию влажных океанических воздушных масс, которые приходят с пассатами, в этом поясе выпадает много (1000-3500 мм) осадков.

В тропических поясах господствуют тропические воздушные массы, высокое давление и низкие воздушные массы. Тропические воздушные массы всегда сухие, потому что воздух, который приходит с экватора в тропике на высоте 10-12 км, уже содержит в себе мало влаги. Опускаясь, он нагревается и становится еще суше. Поэтому дожди здесь выпадают не часто. Температура воздуха высокая. Такие климатические условия способствовали созданию тут зон тропических пустынь и полупустынь.

Умеренный климатический пояс находится под влиянием западных ветров и умеренных воздушных масс. Тут четко выражены четыре времени года. Количество осадков зависит от отдаленности территорий от океана. Так, больше всего осадков выпадает в западной части Евразии. Их приносят западные ветра из Атлантического океана. Чем дальше на восток, тем меньше осадков, т.е возрастает континентальность климата. На крайнем востоке, под влиянием океана, количество осадков снова возрастает.

Арктический и антарктический климатические пояса – это области высокого давления, которые находятся под влиянием стоковых ветров. Температура воздуха редко поднимается выше 0⁰С. Климатические условия в обоих поясах очень похожи – тут всегда холодно и сухо. Осадков выпадает меньше 200 мм за целый год.

Территории, где воздушные массы изменяются по сезонам дважды в год, относятся к переходным климатическим поясам. В названиях переходных поясов появляется приставка «суб», что значит «под», т.е. под основным поясом. Переходные климатические пояса находятся между основными поясами. Их всего шесть: два субэкваториальных, два субтропических, субарктический и субантарктический.

Так, субарктический пояс находится между арктическим и умеренным, субтропический – между умеренным и тропическим, субэкваториальный – между тропическим и экваториальным поясами. В переходных поясах погоду определяют воздушные массы, которые приходят из соседних основных поясов и изменяются по сезонам. Так, например, климат субтропического пояса летом похож на климат тропического, а зимой – на климат умеренного пояса. А климат субэкваториального пояса летом имеет признаки экваториального, а зимой – тропического климата. В субарктическом поясе летом погоду определяют умеренные воздушные массы, а летом – арктические.

Таким образом, климатические пояса размещаются зонально и это связано с влиянием солнечной радиации. Таким образом, тип климата на Земле изменяется зонально. Под типом климата понимают постоянную совокупность климатических показателей, характерных для определенного периода времени и определенной территории. Но земная поверхность неоднородна, поэтому, внутри климатических поясов могут формироваться различные типы климата.

Границы климатических поясов не всегда совпадают с направлением параллелей. А в отдельных местах они существенно отклоняются на север или юг. Это связано прежде всего с характером подстилающей поверхности. Поэтому в пределах одного климатического пояса могут формироваться различные типы климата. Они отличаются друг от друга количеством осадков, сезонностью их распределения и годовыми амплитудами колебания температур. Например, в умеренном поясе Евразии выделяют морской, континентальный и муссонный климаты. Поэтому, отдельные климатические пояса подразделяются еще и на климатические области.

Таким образом, на Земле условно выделяют 13 климатических поясов: из них 7 – основных и 6 – переходных. В основе определения климатических поясов лежат господствующие в регионе на протяжении года воздушные массы. Отдельные климатические пояса (умеренный, субтропический, тропический) делятся еще и на климатические области. Климатические области формируются под влиянием подстилающей поверхности в границах одного климатического пояса.

Россия – страна, которая занимает огромную площадь. На ее территории живут многие народы и этносы. Но, помимо этого, она еще подразделяется и на различные климатические зоны. В зависимости от этого на разных территориях страны селится различная флора и фауна. Какие есть климатические зоны России, по каким критериям идет разделение и какие есть особенности данных зон – обо всем этом читайте в представленной статье.

Общее количество климатических зон

Изначально надо понять, сколько же климатических зон существует в общем. Так, в природе их существует четыре (отсчет идет от линии экватора):

• Тропическая.
• Субтропическая.
• Умеренная.
• Полярная

Если говорить в общем, то разделение на климатические зоны происходит в соответствии со средней температурой прогрева поверхности солнечными лучами. При этом надо отметить, что такое зонирование происходило на основании многолетних наблюдений и выводов, сделанных по аналитическим данным.

О климатических зонах России

Какие же есть климатические зоны России? Территория страны весьма велика, что позволило ей расположиться в трех из них. Так, если говорить о поясах, то на территории России их три – умеренный, арктический и субарктический. Однако природно-климатические зоны России подразделяются по меридианам, которых на территории государства есть 4, относящиеся к 20, 40, 60 и 80-му меридианам. То есть климатических зон существует четыре, пятая называется особой.

Таблица природно-климатических зон

Существует 4 климатические зоны России. Таблица представлена для более легкого восприятия информации:

Климатическая зона	Территории	Особенности
1-я зона	Юг страны (Астраханская обл. , Краснодарский край, Ставропольский край, Ростовская область, Республики Дагестан, Ингушетия и др.)	Теплые районы страны, зимняя температура находится в районе -9,5 °С, летом может подниматься до +30 °С (максимум, зафиксированный в прошлом столетии, — +45,5 °С)
2-я зона	Это Приморский край, а также области, расположенные на западе и северо-западе страны	Зона очень схожа с 1-й. Тут также средняя зимняя температура находится в районе -10 °С, летняя – примерно +25…+30 °С
3-я зона	Области Сибири и Дальнего Востока, которые не входят в 4-ю зону	Зимняя температура существенно холоднее, в среднем достигает -20…-18 °С. Летом температурные показатели колеблются в диапазоне +16…+20 °С. Ветреность низкая, скорость ветра редко превышает 4 м/с
4-я зона	Северная Сибирь, Дальний Восток, Якутия	Эти районы находятся ниже полярного круга. Зимняя температура – в районе -41 °С, летняя близка к 0 °С. Ветреность – не более 1,5м/с
Особая зона	Тут размещаются территории, которые находятся за полярным кругом, а также Чукотка	Температура зимы тут находится в районе -25 °С, скорость ветра зимой может достигать 6,5 м/с

Рассматривая климатические зоны России, нужно отметить, что большая часть страны располагается в арктическом и субарктическом поясах. Также довольно много территорий занимают полосу умеренную. Субтропиков не так и много, это менее 5 % всей территории России.

Арктический климат

Рассматривать климатические зоны России нужно начинать именно с арктического климата. Характерен он для особой, а также частично 4-й зоны. Размещаются тут в основном арктические пустыни, а также тундры. Почва почти не прогревается, солнечные лучи всего лишь скользят по поверхности, что не дает возможности флоре расти и развиваться. Фауна также скудна, всему причина – недостаток пищи. Зима занимает большую часть времени, а это примерно 10 месяцев. За летний период почва не успевает прогреться, так как тепло в районе 0-+3 °С держится не более пары недель. Во времена полярной ночи температура может опускаться до -60 °С. Осадки практически отсутствуют, могут быть только лишь в виде снега.

Субарктический климат

Широко распространен на территории России. Так, туда входят 4-я зона, а также частично особая и третья. Зима также продолжительная, холодная, но уже менее суровая. Лето короткое, но средняя температура выше на 5 градусов. Арктические циклоны вызывают сильный ветер, облачность, бывают осадки, однако несильные.

Умеренный климат

3-я, а также 2 климатическая зона России относятся к умеренному климату. Охватывает большую часть территории страны. Времена года тут ярко выражены, есть весна, лето, осень и зима. Температура может колебаться от +30 °С летом и до -30 °С зимой. Для удобства ученые данную зону России подразделяют еще на 4:

• Умеренно-континентальный. Лето жаркое, зима холодная. Природные зоны могут сменять друг друга от степей до тайги. Преобладают атлантические воздушные массы.
• Континентальный. Температура колеблется от -25 °С зимой до +25 °С летом. Большое количество осадков. Формируют зону в основном западные воздушные массы.
• Резко континентальный. Малая облачность, осадков также мало. Летом почва хорошенько прогревается, зимой глубоко промерзает.
• Морской, а также муссонный климаты. Характерны сильные ветры, которые называются муссонами. Осадки обильные, могут быть наводнения. Лето не жаркое, средняя температура воздуха — +15…+20 °С. Зимы весьма холодные, температура воздуха может опускаться до -40 °С. В приморских областях зима и лето более сглажены.

Субтропический климат

1 климатическая зона России частично охватывает небольшую территорию страны в области Кавказских гор. Лето здесь долгое, но не жаркое. Зимой температура не падает ниже 0 °С. Из-за близости гор осадков довольно-таки много, они бывают обильными.

Тропиков и экваториальной зоны на территории России нет.

Дорожно-климатические зоны

Мало кто знает, но еще также существуют дорожно-климатические зоны России. Разделяются они согласно особенностям постройки автомобильных дорог для определенной территории (в зависимости от температур, осадков и иных климатических показателей). В данном разделе можно отыскать 5 зон.

Зона	Особенность
1	Это холодные тундры, зона вечной мерзлоты. Дорога проходит следующие населенные пункты: Де-Кастри – Биробиджан – Канск – Несь — Мончегорск
2	Для данной зоны характерны леса, где почва весьма обильно увлажнена. Томск-Устинов-Тула
3	Лесостепь, грунты также весьма увлажнены. Туран – Омск – Куйбышев – Белгород – Кишинев
4	Грунты не так сильно увлажнены. Дорога проходит через города Волгоград – Буйнакск – Джульфа
5	Это пустынные дороги, засушливые грунты, которые также отличаются повышенной соленостью

Польза разделения на климатические зоны

Зачем выделять климатические зоны России? Таблица 1 и таблица 2 свидетельствуют о том, что их немало. Все это существует для удобства. Так, данное разделение важно для многих областей деятельности и знания. Чаще всего такое зонирование важно:

• Для туристического бизнеса, планирования курортов.
• При постройке зданий, дорог (в том числе и железных дорог), проектировании коммуникаций.
• При оценке возможности проживания на данной территории людей.
• При планировке добычи полезных ископаемых, природных ресурсов.
• При организации ведения сельского хозяйства, фермерства.

Ну и если говорить в общем, то знание климатических зон помогает многим людям улучшить жизнь в различных районах страны. Данные знания помогают многим оптимизировать и освоить для проживания ту или иную территорию. К примеру, холодные территории требуют больших затрат, в умеренном климате лучше всего разводить живность и взращивать полезную растительность.

Наша страна занимает большую площадь, и не удивительно, что она делится на разные климатические зоны. От особенностей того или иного климата зависят условия проживания, строительства и возделывания культур. Читайте обзор характеристик нитриловых пречаток .

Климатическая зона представляет собой достаточно обширную часть земной поверхности, на территории которой образуется климат примерно одинаковый, который распространяется по всей области. Планету Земля условно поделили на 4 зоны:

• Полярная;
• Умеренная;
• Субтропическая;
• Тропическая.

Разные климатические зоны на планете появляются из-за различной температуры прогрева ее поверхности Солнцем. Деление главных зон осуществляется согласно расположению меридиан.

Разные климатические зоны оказывают разное влияние на условия проживания. Изучение их позволит узнать, каким образом следует осваивать те или иные территории, как строить дороги и здания, как осваивать сельское хозяйство и добывать полезные ископаемые. Чаще всего в холодный климат требует наибольших затрат. С другой стороны, в таких условиях находится большое количество полезных ресурсов. А в теплом климате отлично получается развивать земледелие и туризм. Умеренный климат хорош для проживания наибольшей части населения. Ознакомиться с информацией о том, нужны ли защитные очки для работы за компьютером и как их выбрать .

Сколько их в России?

Россия имеет огромную территорию, которая одновременно располагается в трех климатических поясах:

• Умеренный;
• Арктический;
• Субарктический.

Умеренный климатический пояс подразделяется еще на несколько типов климата, которые имея схожие черты погоды и перемены сезонов, все-таки отличаются температурой и количеством осадков.

Таблица

Климатические зоны России соответствуют четырем меридианам – двадцатому, сороковому, шестидесятому и восьмидесятому, которые кратны 20. Таким образом, на территории нашей страны находятся 4 климатические зоны и особая зона:

• 1 зона – к ней относятся области и районы южной территории РФ;
• 2 зона – к ней относятся области и республики, расположенные на западе и северо-западе России, а также Приморский край;
• 3 зона – к ней относится Западная часть страны, Сибирь и Дальний Восток, за исключением нескольких северных районов, которые входят в 4 зону;
• 4 зона – к ней относятся более северные районы Сибири, Дальнего Востока и Урала, а также Якутия. То есть те районы, что находятся территориально ниже полярного круга;
• Особая зона – в нее входят районы, которые расположены за полярным кругом, а также севернее северной широты 60 градусов, сюда же относится Чукотка.

Карта

Арктический климат включает в себя тундру, степи и арктические пустыни. Поверхность земли плохо прогревается, это и является основной причиной такой суровой среды.

Такие условия не позволяют особо развиваться растительности и животным. Практически на протяжении всего года в арктическом климате преобладает холодный воздух, также ситуацию усугубляют длительные полярные ночи. Зимой температура воздуха может опуститься отметки 60 градусов по Цельсию ниже нуля, а продолжительность зимы может длиться 10 месяцев. Летом температура не поднимается выше 5 градусов, а осень и весна вовсе отсутствуют. Более теплая зима на островах в Северном Ледовитом океане, это связано с тем, что океан отлает тепло в воздух. Осадки скудные, выпадают в основном в виде снега.

В субарктическом климатическом поясе зимы достаточно долгие, но менее суровые, чем в Арктике, да и лето потеплее, температура здесь летом может подняться до +12 градусов, но длится оно не долго. Осадков тоже мало, часто дуют сильные ветра и много облаков, все это из-за арктических циклонов.

Климат умеренного пояса занимает наибольшую площадь России, в связи с этим его разделили на 4 части:

• Умеренно-континентальный;
• Континентальный;
• Резко-континентальный;
• Муссонный.

Характеризуют умеренный климат 4 времени года, которые четко разделены, при этом температура зимой и летом резко отличаются.

Умеренно континентальный климатический пояс отличается жарким летом, температура поднимается до 30 градусов, а холодной зимой опускается до 30. Количество осадков в этой зоне зависит от близости расположения к Атлантике.

Резко континентальный климат характеризуется воздухом умеренных широт, здесь мало облаков и мало осадков, выпадают они в основном в теплое время года. Земля в теплое время года очень хорошо прогревается, а зимой также хорошо промерзает, все из-за малого количества облаков. Именно поэтому зима очень холодная, а лето противоположно жаркое.

В муссонном и морском климате за счет увеличения атмосферного давления массы холодного и сухого воздуха направляются к океану, там воздух значительно теплее, так как вода долго остывает.

В летний период земля прогревается лучше воды, холодные воздушные массы возвращаются на материк. Отсюда и сильные ветра муссоны, от них получил название и климат. В теплое время достаточно обильно выпадают осадки, бывают наводнения. Лето прохладное, температура не поднимается выше 20 градусов, а зимы более холодные, с температурой до -40 градусов.

Субтропический климатический пояс заметен только в нескольких городах, расположенных вдоль Черного моря. Там находятся Кавказские горы, закрывающие морское побережье от холодных воздушных масс. В самое холодное время в году температура не опускается ниже 0 градусов по Цельсию, лето не особо жаркое, это характерно для субтропиков, но при этом затяжное. Благодаря соседству гор здесь выпадает много осадков, которые равномерно распределены в течение года.

Типы

Различный климат также влияет на особенности строительства зданий и сооружений. В более холодном климате требуется утеплять постройки, в теплом же наоборот – таких хлопот не требуется. Более подробно этим вопросом занимается строительная климатологи, которая выделяет 4 основных климатических района в России для строительства.

Видео

Смотрите видео-ролик об умеренном климате:

Знания и постоянные изучения особенностей климатических зон позволят улучшить жизнь в разных районах страны.

На Земле в зависимости от преобладающего типа климата различают такие климатические пояса: два полярных (арктический и антарктический), два умеренных, два тропических, один экваториальный и переходные – два субэкваториальных, два субтропических, два субполярных.

Экваториальный пояс

распространяется на бассейны рек Амазонки и Конго, берега Гвинейского залива, Зондские острова. Круглогодично солнце занимает высокое положение, благодаря чему земная поверхность сильно нагревается. Среднегодовые температуры в этом климатическом поясе колеблются от 25 до 28 °C. При этом для этой территории характерна высокая влажность (70-90%). Годовое количество осадков обычно составляет более 2000 мм, причем на протяжении года они распределяются равномерно. Благодаря постоянной жаркой погоде и высокой влажности, создаются предпосылки для развития пышной растительности – экваториальных джунглей.

Субэкваториальные пояса

охватывают огромную территорию, в частности Центральную Африку севернее и восточнее бассейнов реки Конго, Бразильское нагорье в Южной Америке, полуострова Индостан и Индокитай, Северную Австралию. Характерной чертой климата данного пояса является перемена типов воздушных масс в течение сезонов года: в летний период вся территория охвачена экваториальными массами, в зимний – тропическими. Соответственно различают два сезона: летний влажный и зимний тропический. На большей части территории пояса находятся редколесья и саванны.

Тропический пояс

находится с двух сторон от тропиков на море и на суше. Тут круглогодично преобладают тропические воздушные массы. При наличии высокого атмосферного давления и незначительной облачности он характеризуется высокими температурами. Среднемесячная температура наиболее жаркого месяца составляет более 30 °C. Осадков здесь выпадает крайне мало (меньше 200 мм). Именно в данном поясе находятся самые обширные пустыни мира – Сахара, пустыня Аравийского полуострова, Западно-Австралийская.

Субтропический пояс

проходит между 25° и 40° северной и южной широты. Климат здесь характеризуется сменой типов воздушных масс соответственно сезонам года. Так, летом господствует тропический воздух, зимой – воздушные массы умеренных широт. Данный пояс подразделяется еще на три климатических региона: западный, восточный и центральный. Для лета западного региона характерна ясная и засушливая погода, для зимы — теплая и влажная. Это так называемый средиземноморский климат. В центральном и восточном регионах климат несколько отличается.

Умеренный пояс

распространяется к северу и югу от субтропического и достигает полярных кругов. В Южном полушарии он характеризуется океаническим типом климата, в Северном делится на три климатических региона: западный, центральный и восточный. В западном регионе и Южном полушарии господствует влажный морской воздух. Годовые амплитуды температур небольшие. Распределение осадков на протяжении года равномерное. Понижение температуры зимой наблюдается, благодаря перемещению арктических (антарктических) воздушных масс. В восточном регионе климат муссонный. В центральном регионе накапливаются континентальные воздушные массы умеренных широт, характерны резкие перепады температур в течение года. Переходные субарктический и субантарктический пояса простираются севернее умеренных поясов двух полушарий. Они характеризуются сменой воздушных масс в соответствии со сменами сезонов года. Лето короткое и холодное, зима длинная, снежная, с морозами, метелями. Арктический и антарктический пояса лежат в полярных областях. Климат здесь формируется при высоком атмосферном давлении холодными воздушными массами. Характерной особенностью данных поясов являются полярные ночи и дни длительностью до полугода. Ледяной покров не тает и покрывает Антарктиду и Гренландию.

Территория Российской Федерации весьма обширна и занимает огромное пространство суши земной поверхности. Она простирается на тысячи километров по Евразии, омывается морями трёх океанов, содержит колоссальное количество рек и озёр. Рельефность поверхности изменяется от крутых гор до низменностей, лежащих под уровнем моря.

Россия включает в себя почти все климатические зоны, которые есть на Земле – от жаркой субтропической до ледяной арктической.

На северо-западе России царит морской климат. При движении к центру РФ, он изменяется на континентальный климат и дальше – к субтропическому в городе Сочи, рядом с Чёрным морем. В Сибири климат резко континентальный, а на Дальнем Востоке царствуют муссоны. Всё это является результатом значительной протяжённости территории РФ с востока на запад и с севера на юг.

Что такое климатические зоны. Карта климатических зон России

Климатическая зона
– это широкая область земной поверхности, внутри которой создаётся приблизительно однородный климат по всей протяжённости такой области. Земля делится на 4 условные основные зоны: полярную, умеренную, субтропическую и тропическую. В основном, природно-климатическое зонирование возникает из-за разного прогревания поверхности Земли своим светилом – Солнцем. Основное деление происходит вдоль меридианов. Внутри России деление на климатическое зоны в основном совпадает с двадцатым, сороковым, шестидесятым и восьмидесятым меридианами – то есть, кратными 20.

Для определения температуры комфортного режима эксплуатации костюмов и курток, были проведены испытания в специализированной климатической камере НИИ МТ РАМН

1 ЗОНА	Астраханская область Белгородская область Волгоградская область Калининградская область Республика Калмыкия Ростовская область Ставропольский край Республика Адыгея Республика Дагестан Республика Ингушетия Кабардино-Балкарская Республика Карачаево-Черкесская Республика Республика Северная Осетия – Алания Чеченская Республика Краснодарский край
2 ЗОНА	Брянская область Владимирская область Воронежская область Ивановская область Калужская область Курская область Ленинградская область Липецкая область Республика Марий Эл Республика Мордовия Московская область Нижегородская область Новгородская область Орловская область Пензенская область Приморский край Псковская область Рязанская область Самарская область Саратовская область Смоленская область Тамбовская область Тверская область Тульская область Ульяновская область Чувашская республика Ярославская область
3 ЗОНА	Республика Алтай Амурская область Республика Башкортостан Республика Бурятия Вологодская область Иркутская область (кроме районов, перечисленных ниже) Республика Карелия Кемеровская область Кировская область Костромская область Красноярский край (кроме районов, перечисленных ниже) Курганская область Новосибирская область Омская область Оренбургская область Пермская область Сахалинская область (кроме районов, перечисленных ниже) Свердловская область Республика Татарстан Томская область (кроме районов, перечисленных ниже) Республика Тыва Тюменская область (кроме районов, перечисленных ниже) Удмуртская республика Хабаровский край (кроме районов, перечисленных ниже) Челябинская область Читинская область Республика Хакасия Забайкальский край
4 ЗОНА	Архангельская область (кроме районов, расположенных за Полярным кругом) Иркутская область (районы: Бодайбинский, Катангский, Киренский, Мамско-Чуйский) Камчатская область Республика Карелия (севернее 63°северной широты) Республика Коми (районы, расположенные южнее Полярного круга) Красноярский край (территории Эвенского автономного округа и Туруханского района, расположенного южнее Полярного круга) Курильские Острова Магаданская область (кроме Чукотского автономного округа и районов, перечисленных ниже) Мурманская область Республика Саха (Якутия) (кроме Оймяконского района и районов, расположенных севернее Полярного круга) Сахалинская область (районы: Ногликский, Охинский) Томская область (районы: Бакчарский, Верхнекетский, Кривошеинский, Молчановский, Парабельский, Чаинский и территории Александровского и Каргасокского районов, расположенные южнее 60°северной широты) Тюменская область (районы Ханты-Мансийского и Ямало-Ненецкого автономных кругов, кроме районов, расположенных севернее 60°северной широты) Хабаровский край (районы: Аяно-Майский, Николаевский, Охотский, им. Полины Осипенко, Тугуро-Чумиканский, Ульчский)
ОСОБАЯ ЗОНА	Магаданская область (районы: Омсукчанский, Ольский, Северо-Эвенский, Среднеканский, Сусуманский, Тенькинский, Хасынский, Ягоднинский) Республика Саха (Якутия) (Оймяконский район) Территория, расположенная севернее Полярного круга (кроме Мурманской области) Томская область (территории Александровского и Каргасокского районов, расположенные севернее 60°северной широты) Тюменская область (районы Ханты-Мансийского и Ямало-Ненецкого автономных округов, расположенные севернее 60°северной широты) Чукотский автономный округ Ненецкий автономный округ

Весь север России и острова Северного Ледовитого океана расположены в арктическом и субарктическом поясах; средняя полоса РФ имеет умеренный климатический пояс. Юг находится в субтропиках, но он весьма незначительный – даже 5% территории РФ не входят в эту зону.

Наиболее холодной точкой на территории РФ является «полюс холода», расположенный неподалеку от города Верхоянск (на фото).
Столбик термометра может опускаться до –62 градусов по Цельсию. Тогда как Сочи, находясь в субтропическом поясе, может похвастать температурой вплоть до +38 по Цельсию в июле. Но это не рекорд – абсолютный максимум в России был зафиксирован в +45,4°С, на метеостанции Утта, Калмыкия.

На Европейской части РФ климат является более умеренным. В Москве в январе средняя температура находится в диапазоне между –9 °С и –16 °С, а в июле от +13 °С до +23 °С.

Арктический климат России

Здесь расположены тундры и арктические пустыни.
Условия такие суровые, потому что почва почти не прогревается – лучи Солнца лишь скользят здесь по поверхности планеты, не передавая достаточно тепла. Животный и растительный миры в арктическом климате скудны из-за недостатка пищи. Полярные ночи усиливают негативные влияния сурового климата, и температура может опускаться зимой до минус 60 градусов по Цельсию.
Продолжительность зимы составляет примерно 10 месяцев, а летом земля не успевает получить достаточно тепла, т. к. лето в таком климате длится не больше 2 недель, с температурой до +5.

В Северном Ледовитом океане температура зимой чуть выше, что объясняется теплоотдачей от водных масс воздуху.

Возможно, вам так же будет интересно узнать про выбор утеплителей для работы в сверхолодных погодных условиях. Об этом можно прочитать подробнее в нашем материале про .

Что такое холлофайбер и чем он лучше традиционных утеплителей, наподобие синтепона — .

Субарктический пояс

Зима в субарктическом климате холодная и продолжительная
, но уже менее суровая, чем в арктическом поясе. Лето теплее всего на 5-7 градусов, но тоже короткое. Осадки выпадают чаще, но они являются менее обильными, нежели в арктическом климате. Здесь очень часто проходят арктические циклоны.

Климат умеренного пояса России

Умеренный пояс
наибольший по площади, протяжённости и заселённости в Российской Федерации. Времена года выражены чётко: осень, зима, весна и лето.

Умеренный пояс подразделяется на 5 областей ввиду ощутимых отличий в климате между ними:

• Охотское море с Магаданом расположены в области морского климата;
• Половина реки Амур, впадающей в Охотское море и город Владивосток находятся в области муссонного климата;
• Якутск, Чита и озеро Байкал входят в область резко континентального климата;
• Красноярск и Тобольск располагаются в области континентального климата;
• Санкт-Петербург, Москва и Астрахань расположены в области умеренного континентального климата.

Умеренно континентальный климатический пояс Российской Федерации

Здесь жаркое лето (до +30°С) и морозная зима (до –30°С).
Разброс по температуре за год до 60 градусов. Климат формируется под влиянием атлантических воздушных масс. Ввиду различного увлажнения почвы и воздуха, природные зоны меняются от тайги до степи.

Континентальный климатический пояс России

Формируется под влиянием масс воздуха, приходящих с запада. При этом двигающиеся во встречном направлении воздушные массы с севера и юга встречаются и это результирует в троекратно большее количество осадков, чем на юге. Средняя температура в июле доходит до +26°С, в январе – до –25°С.
Природные зоны этого климата имеют широкую диверсификацию по пути всей их протяженности, от замёрзшей тайги до степей с изумрудной травой.

Резко континентальный климат

Здесь господствует воздух умеренных широт.
Характерные черты этого климата – малая облачность и незначительное количество атмосферных осадков. Земная поверхность быстро греется летом и остывает зимой, что даёт жаркое лето и морозную зиму. Зимой почва сильно промерзает.

Муссонный и морской климаты

Зимой увеличивается атмосферное давление, поэтому холодные и сухие воздушные массы устремляются к океану, где воздух более тёплый (вода ведь остывает медленнее). По приходу лета, материк прогревается лучше водных массивов (им для этого требуется больше времени), а холодный воздух восходит на континент.
Потому и возникают сильные ветры, которые назвали муссонами, что дало название климату.

Иногда здесь бывают тайфуны. Осадки летом часты и обильны. Нередки наводнения.
Лето здесь прохладное (15-20°С в июле), а зимы – холодные, до –40°С (средняя 25°С). Около самого моря климат более сглаженный, как летом, так и зимой.

Субтропический климатический пояс Российской Федерации

Субтропиков в России почти нет – всего пара заметных городов, ютящихся на узенькой полоске побережья Черного моря со стороны Кавказских гор. Они-то и закрывают побережье тёплого моря от масс холодного воздуха, которые перемещаются с Восточно-Европейской равнины. В самом холодном месяце температура не опускается ниже нуля градусов. Лето не жаркое, как для субтропического климата, но продолжительное. Много осадков из-за близости гор, но с равномерным распределением по всему году.

Иных климатических зон (экваториальной, тропической) в России нет.

Дорожно-климатическое зонирование России

Дорожно-климатической зоной называется часть территории страны, для которой характерны однородные особенности постройки автомобильных дорог, примерно одинаковые климатические условия, средняя однородность водной поверхности и приблизительно схожие показатели промерзания почвы и глубины залегания подземных вод.

Краткая характеристика дорожно-климатических зон

Дорожно-климатические зоны	Приблизительные границы и краткая характеристика каждой из дорожно-климатических зон
1	Холодная тундра, покрытая лесом и вечная мерзлота находятся севернее линии обозначенных городов: Де-Кастри – Биробиджан – госграница – Канск – Тунгуска – Сухая – Ошкурья – Несь – Поной – Мончегорск.
2	Леса с постоянно обильно увлажнёнными грунтами располагаются от линии 1 до границы линии 2: госграница – Канск – Томск – Кыштым – Устинов – Горький – Тула.
3	Далее раскинулась лесостепь с периодически обильно увлажнёнными грунтами: Туран – Бийск – Омск – Магнитогорск – Куйбышев – Белгород – Кировоград – Кишинев.
4	В зоне 4 уже не встретишь обильно увлажнённых грунтов. Линия Волгоград – Кизляр – Буйнакск – Степанакерт – Джульфа.
5	Последняя, пятая зона располагается юго-западнее зоны 4. В неё входят пустынные места с засушливым климатом и очень солёные грунты.

Зачем нам нужны климатические зоны?

Климатические зоны
– это условное деление пространства страны или планеты на регионы с разным климатом, что сказывается на разнообразии условий проживания. Климатические зоны изучаются человечеством с целью понять оптимальные условия для освоения той или иной территории. Как правило, на жизнь в холодных зонах необходимо больше затрат, но в них заключено больше богатств природы – полезных ресурсов и ископаемого топлива. Жаркие зоны хороши для земледелия, сельского хозяйства и для отдыха. Умеренные зоны подходят для жизни большинства населения.

Где знания о климатических зонах находят своё применение

Знания о климатических зонах используют для широкого спектра потребностей:

1. При постройке зданий
   , сооружений. Каждый проект строительства должен учитывать особенности местности. Для зданий это – толщина и материал стен, наличие или отсутствие гидрозащиты фундамента, плотность и разновидность материала крыш, необходимость глубокого залегания коммуникаций и т. п.
2. При проектировании инженерных коммуникаций
   – использование материала, необходимость дополнительной защиты от холода или жары, необходимость использования особых конструктивных материалов.
3. При постройке дорог
   – толщина покрытия, необходимость дополнительного укрепления или возвышения грунта, возможность прокладки надземных или только подземных коммуникаций и их защита.
4. При планировании добычи природных ресурсов
   – какую конструкцию скважин, заводов и коммуникаций необходимо использовать.
5. При оценке возможности проживания людей
   – рекомендовано или нет проживание людей в конкретных условиях, оценка условий их жизни и работы, от чего зависит сложность постройки городов и величина оплаты работникам за наличие или отсутствия экстремальных условий.
6. При прокладке железных дорог
   – частота свай, количество креплений, бюджет постройки.
7. В сельском хозяйстве, разведении рыбы и выращивании растений
   – какие виды могут жить в таком климате, а какие нет; рентабельность такого предприятия в целом.
8. При планировании курортов
   , привязываясь не только к климату, но и к особенностям конкретного места. Так могут появиться горнолыжные и бальнеологические курорты, популярные пляжи и соляные оздоровительные пещеры.

Основные типы воздушных масс и климатических поясов

Воздушная масса — большие объемы воздуха тропосферы, обладающие однородными свойствами. В зависимости от места формирования выделяют четыре типа воздушных масс: экваториальные, тропические, умеренные, арктические/антарктические.

Воздушные массы определяют размещение климатических поясов:

— основные климатические пояса (арктический/антарктический, умеренные, тропические, экваториальный) характеризуются господством в течение всего года одноименных воздушных масс;

— переходные климатические пояса (субарктический/субантарктический, субтропические и субэкваториальные) характеризуются сезонной сменой воздушных масс соседних климатических поясов.

Климатические пояса — обширные, достаточно однородные в климатическом отношении области земного шара, имеющие характер широтных или субширотных сплошных или прерывистых полос, отличающихся друг от друга:

— интенсивностью нагревания солнечными лучами;

— особенностями общей циркуляции атмосферы.

Для знакомства с размещением климатических поясов на Земле и их особенностями рассмотрите карту климатических поясов и областей в географических атласах.

Обычно воздушная масса перемещается в направлении основного воздушного течения на высотах и отделяется от соседних воздушных масс атмосферными фронтами.

Атмосферный фронт — переходная зона в тропосфере между смежными воздушными массами с разными физическими свойствами.

Атмосферный фронт возникает при сближении и встрече масс холодного и теплого воздуха в нижних слоях атмосферы или во всей тропосфере, охватывая слой мощностью до нескольких километров, с образованием между ними наклонной поверхности раздела. Атмосферный фронт может находиться в стационарном состоянии или в движении.

Различают теплые, холодные фронты, а также фронты окклюзии. Основными атмосферными фронтами являются арктические, полярные и тропические.

Буду благодарен, если Вы поделитесь этой статьей в социальных сетях:

Поиск по сайту:

Климатические пояса антарктиды — Просто о технологиях

Автор adminВремя чтения 41 мин.Просмотры 68Опубликовано 25.11.2019

В каких климатических поясах расположена антарктида?

В каких климатических поясах расположена антарктида?

• В антарктическом и субантарктическом.Антарктический климатический пояс покрыт толстым ледяным панцирем толщиной до 4500 тысяч метров и занимает практически всю площадь материка. Именно поэтому Антарктида – самый высокий материк планеты. Субантарктический климатический пояс расположен на севере Антарктического полуострова.
• Антарктида – мало изученный материк с исключительно суровым климатом, очень длинной зимой, покрытый ледяным панцирем. Именно там зафиксиваны чрезвычайно низкие минусовые температуры – более минус девяносто градусов С, а летние тоже невысоки – около нуля. Исследования затруднены из-за сурового климата и больших материальных затрат.

Все вышесказанное объясняется тем, что Антарктида находит в двух основных климатических поясах – большашая ее часть (выше 95 %) располагается в антарктическом поясе (центральная), а остальная ее часть – в субантарктическом поясе (северная).

Не мотря на такие экстремальные условия, в Антарктиде есть животный и растительный мир. Из растений в основном встречаются мхи и лишайники и только всего два вида цветущих растений – это колобантус кито и антарктический луговик.

Животный мир представлен гораздо богаче – это наземные животные и водные. Из наземных животных довольно много беспозвоночных членистоногих – 67 видов клещей, а также вши, блохи, бескрылые комары, пухоеды.

Обратите внимание

Остальные животные так или иначе связаны с водой. Это пингвины, касатки, голубой кит. Включая 7 видов пингвинов, в Антарктиде обитают 46 видов птиц, которые относятся к буревестникообразным, пеликанообразным.

аистообразным, гусеобразным, ржанкообразным.

Климатические условия Антарктиды

Замечание 1

Антарктида – материк суровых климатических условий, ураганных ветров, бескрайних ледяных просторов и низкой температуры, климат которого зависит, прежде всего, от географического положения.

Этот самый высокий материк находится на высоте 2000 м над уровнем моря, а его центральная часть достигает 4000 м.

Антарктиды. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ”>

Рисунок 1. Климатические условия Антарктиды. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Большая часть высоты приходится на постоянный ледниковый покров, скрывающий континентальный рельеф.

Климатические особенности материка связаны с большим количеством поступающей солнечной энергии, и одновременно с низкими температурами.

Самая низкая температурная отметка была зафиксирована на станции «Восток» и составляла -89,2 градуса – станция является абсолютным полюсом холода Южного полушария.

С приходом летнего периода температура воздуха поднимается до -30, -20 градусов. На побережье значительно теплее 0 градусов, а иногда и выше.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Несмотря на то, что летом материк получает большое количество тепла, около 80-82% отражается от снежно-ледяной поверхности и уходит обратно. Оставшееся количество тепла поглощается поверхностью и превращается в тепло, но и его половина теряется путем теплового излучения.

Важно

В зимний период солнечного тепла материк совсем не получает, в то время, как с его поверхности излучение тепла происходит непрерывно и поверхность остывает ещё больше.

Ещё одной причиной суровости антарктического климата являются стоковые ветры, образующиеся в результате разности температур поверхности Антарктиды и воздуха, а также его куполообразной конфигурации.

Такие ветры дуют почти без перерыва с апреля по ноябрь месяц.

Свое влияние на климат оказывает и местность, хотя больших различий в рельефе нет, но в одном районе одновременно может быть сильный шторм с пургой и штиль.

Очень своеобразной является циркуляция атмосферы над Антарктидой. Круглый год в глубине материка и в прибрежных районах ветры дуют из одного сектора – от северо-северо-востока до юго-юго-востока.

Правда, если они дуют ближе к какому-то одному краю, например, к южному или к восточному, то погода очень резко меняется.

Благодаря циркуляции атмосферы приносится как тепло, так и холод и бывает это тогда, когда воздух движется из глубины материка, стекая по склону Антарктического плато.

С движением циклона связаны восточные ветры, несущие тепло, а со стоком внутриматерикового холодного воздуха связаны юго-восточные ветры.

Ещё одна причина, оказывающая влияние на климат материка – это разреженность воздуха, поскольку высота над уровнем моря значительная. Особенно разреженность воздуха влияет на суровость климата в глубинных районах.

Климат Антарктиды

Материк лежит в двух климатических поясах – субантарктическом и антарктическом.

Северную оконечность Антарктического полуострова иногда относят к умеренному поясу. В его пределах не бывает полярного дня и ночи, но, несмотря на это, условия полуострова очень суровы.

На его побережье средние годовые температуры -10 градусов. На его северной оконечности температура воздуха поднимается до -5 градусов.

В северо-западной части полуострова в прибрежных оазисах январская средняя температура выше нуля и составляет +1, +2 градуса.

Положительные температуры здесь можно наблюдать в любое время года.

Совет

На смену двадцатиградусным зимним морозам могут прийти оттепели. Зафиксированная здесь максимальная температура +14 градусов отмечалась в разгар зимы – в июле на восточном побережье в 1958 г.

На северо-западном побережье полуострова осадков выпадает 700-800 мм, а иногда даже до 1000 мм. В среднем за год на материке выпадает около 120 мм, в глубине континента их количество убывает и за год выпадает всего 30-50 мм.

Во внутриконтинентальных районах Антарктиды сформировались самые суровые условия. Зимняя температура здесь опускается до отметки -64 градуса, а летняя поднимается до -32 градусов.

В глубине континента образуются сильные ветры, скорость которых достигает 80-90 м/с. Достигая побережья, ветер усиливается.

Вокруг Антарктиды над океаном развивается интенсивная циклоническая деятельность.

На западе материка береговая линия хорошо изрезана и есть заливы, далеко вдающиеся в сушу, именно здесь циклоны проникают на материк. На восток материка их проникновение бывает редкое.

Антарктическое побережье представляет собой область, где климат умеренно-влажный и сравнительно мягкий. В летний период столбик термометра иногда поднимается выше нуля, и снег начинает интенсивно таять.

На побережье Антарктиды воздух заметно теплее, здесь сказывается отепляющее влияние океана. Несмотря на то, что прибрежные воды покрыты льдом и имеют температуру, близкую к точке замерзания, вода теплее воздуха и постоянно обменивается с ним теплом.

Обратите внимание

Температура на побережье не опускается ниже -40, -45 градусов, а средние годовые температуры составляют -10, -12 градусов.

Температура побережья в летний период -4 градуса. Стоковые ветры здесь достигают скорости 15-20 м/с. При стоковых ветрах наблюдаются прояснения.

В летнее время солнечная погода на побережье материка резко контрастирует с мрачной облачностью над океаном. На восточном побережье осадков выпадает до 500 мм, а на западном – до 700 мм.

Во внутриконтинентальных районах Антарктиды сформировались самые суровые условия.

Климат внутриматериковых районов

Во внутриматериковых районах Антарктиды климатические условия самые суровые на планете.

Регулярные метеонаблюдения здесь ведутся на научных станциях «Амундсен-Скотт» и «Восток». На станции «Купол Фудзи» была зарегистрирована минимальная температура -91,2 градуса.

Средняя зимняя температура воздуха -60, -70 градусов, летняя температура поднимается до -45, -25 градусов.

Станция «Амундсен-Скотт» основана на Южном полюсе в 1956 г и постепенно «дрейфует» в сторону побережья. Это объясняется тем, что ледник медленно сползает с куполообразной формы материка из центра к краю, где оборвавшись под собственной тяжестью, попадает в океан.

На этой станции в зимний период столбик термометра доходит до отметки -60 градусов, а в январе ниже -30 градусов не опускается.

Климат на станции «Амундсен-Скотт» немного мягче по сравнению со станцией «Восток».

Рисунок 2. Климат внутриматериковых районов. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Важно

Внутриконтинентальная станция «Восток» существует здесь с декабря 1957 г и за всё время существования станции термометр только один раз показал -13,6 градуса – это был самый теплый день, 16 декабря.

Такая высокая температура была связана с вторжением циклонов с океана на материк, которое случается крайне редко.

Минимальная температура с апреля по сентябрь на станции «Восток» ниже -80 градусов, а среднемесячная ниже -70 градусов. Но, в середине апреля и в начале третьей декады сентября, она выше -70 градусов.

Зимние температурные колебания меньше летних.

Замечание 2

Таким образом, наиболее низкие абсолютные минимальные температуры воздуха отмечаются на станциях:

• «Полюс Недоступности»,
• «Кунь-Лунь»,
• «Восток»,
• «Восток-1»,
• «Купол Фудзи».

В центральных районах Антарктиды в течение года выпадает очень маленькое количество осадков, что является общей чертой климата этого региона.

Осадки идут в виде «алмазной пыли» – это ледяные иглы, а также изморози. Скорость ветра здесь небольшая, возрастающая с приближением к материковому склону.

Арктический и антарктический пояса

Антарктический пояс — самый южный географический пояс Земли, который включает Антарктиду и прилегающие к ней острова и участки Тихого, Индийского и Атлантического океанов с границей в пределах 48—60° южной широты.

Характерен очень суровый антарктический климат, с низкой температурой воздуха круглогодично, так как в центре Антарктиды находится полюс холода Земли. Зимой средняя температура составляет от — 60 до –70 °C, характерна продолжительная полярная ночь.

Летом средняя температура колеблется от – 30 до – 50 °C, выше – 20 °C не поднимается.

Уровень радиации имеет большие значения до 30 ккал/см² в месяц, но только 10 % тепла идёт на нагревание снежной поверхности, остальная часть энергии отражается в космос, поэтому прослеживается отрицательный радиационный баланс.

Осадки выпадают в виде снега, их количество уменьшается от побережья к центру материка, соответственно, от 500–700 до 30–50 мм. На побережье дуют сильные стоковые ветра до 12 м/с, частые снежные бури и туманы, а в центральных районах материка большей частью стоит тихая и ясная погода.

Прилегающие участки океанов покрыты льдами. Площадь ледового покрова варьирует от сезона к сезону, достигая зимой ширины 500—2000 км. Поверхность дна разделена обширными котловинами. Летом вдоль побережья образуется узкая полоса разрежённых льдов, поверхностные слои воды холодные. Характерной особенностью антарктических вод являются айсберги.

На суше преобладает ландшафт зоны антарктических пустынь, основная часть материка покрыта ледниковым покровом, лишь в прибрежных районах встречаются антарктические оазисы – обнаженные участки суши.

Совет

Также не покрыты льдом участки горных массивов и отдельных скал – нунатаки. Выше 3000 м находится область вечной мерзлоты.

В прибрежных оазисах располагаются в основном бессточные и солёные озера, а также лагуны в окружении шельфовых ледников, рек нет.

Флора и фауна

Растительный и животный мир Антарктиды своеобразный из-за ее продолжительной изоляции. Этим объясняется отсутствие сухопутных млекопитающих и пресноводных рыб. Летом скалы материка нагреваются до температуры чуть выше 0 °C, и на них местами растут лишайники, мхи, грибы, водоросли, бактерии.

Встречаются беспозвоночные небольших размеров: коловратки, тихоходки и некоторые виды бескрылых насекомых. Хотя антарктические воды и холодные, но они богаты рыбой и мелкими ракообразными (крилем). В Антарктической зоне живут тюлени, морские котики и киты, на побережье гнездятся морские птицы, а именно пингвины, поморники, альбатросы.

На островах растет тундровая растительность, обитает много птиц.

https://www.youtube.com/watch?v=Ik5AY1tgxX8

В соответствии с международными соглашениями в Антарктиде запрещена хозяйственная деятельность, только научная. Широкий круг исследований и наблюдений ведется учеными разных стран, особенно за изменением климата в естественных условиях без влияния человеческого фактора.

Арктический и антарктический пояса — температура

Прежде всего, стоит понимать, что под понятием «климат» подразумевают стабильные многолетние погодные условия, которые установились на определенной территории земной поверхности.

Справедливым будет то утверждение, что солнечное тепло абсолютно неравномерно распределяется по поверхности Земли, вследствие чего образуются разные земные климаты, иначе говоря, климатические пояса.

Полосы земной поверхности, которые отличаются особенностями движения воздушных масс, а также интенсивностью солнечного обогрева, как раз и называются климатическими поясами.

Стоит отметить также тот факт, что на планете принято различать 7 основных климатических поясов и 6 переходных природных климатов.

Важно понимать! Переходной климатический пояс находиться между основными поясами, а его особенностью является то, что воздушные массы в нем изменяются в зависимости от сезона времени года!

Наиболее большой интерес у человечества вызывают арктический и антарктический климатические пояса, которые являются самыми суровыми и достаточно холодными.

Чтобы расширить кругозор читателей об этих суровых климатах, в этой статье мы максимально подробно расскажем об арктическом и антарктическом поясах, а также укажем все их особенности.

Ареал распространения поясов

Арктический и антарктический климатические пояса занимают те области земной поверхности, которые находятся возле полюсов. Поэтому этот вид поясов принято еще называть и полярными.

Чтобы понимать в чем заключается разница между арктическим и антарктическим поясами, стоит уяснить следующие важные моменты:

• арктический пояс господствует на полюсе Южного полушария;
• распространения антарктического климата является полюс Северного полушария

Арктический и антарктический климатические пояса распространяются на следующие географические области земной поверхности:

• материк Антарктида;
• северные границы Евразии;
• северная часть Латинской Америки;
• острова Северного Ледовитого океана;
• Гренландия;
• Баффинова Земля;
• Новая Земля;
• полуостров Таймыр;
• Шпицберген.

Немаловажным также является тот факт, что поверхность этих географических областей, как правило, покрыта обломками камней, ледниками и снегом.

Какие существуют виды климата

Немаловажным является тот аспект, что в арктическом и антарктическом поясах существуют следующие виды климатов:

• арктический;
• антарктический;
• субарктический;
• субантарктический.

И хотя в целом вышеуказанные климаты обладают общей суровостью погодных условий, все-таки каждый из них обладает своими отличительными характеристиками, о которых мы поговорим дальше.

Арктический климат

Особенности этого типа климата заключаются в следующих важных моментах:

• погодные условия неблагоприятны для проживания людей;
• средняя температура воздуха зимой колеблется в диапазоне от -35 до -550С;Интересный факт! Максимально низкая температура, которая была зафиксирована в арктическом климате, составила -680С!
• в летний период температура может подняться до отметки 0..+50С;
• годовое количество осадков составляет 100–200 мм, такая незначительность связана с тем, что постоянная стужа препятствует испарению влаги;
• осадки выпадают в виде снега или мелких замерзших частиц ледяного тумана.

Арктический пояс, как правило, разделяют на следующие климатические зоны:

• внутренняя арктическая, которая характеризуется продолжительной полярной ночью;
• сибирская, которая является самой суровой из всех прибережных зон;
• тихоокеанская, имеющая средний уровень суровости климата;
• атлантическая считается наиболее теплой областью арктического климатического пояса.

Антарктический климат

Этот климат имеет следующие особенности:

• значительно холоднее арктической зоны вследствие того, что поверхность материка состоит из высот, расположенных на значительной территории;
• среднегодовая температура воздуха колеблется в пределах от -30 до -700С;Интересный факт! На станции «Восток» была зафиксирована рекордно низкая температура, которая составила -890С!
• движение холодных воздушных масс способствует появлению морозному ветру, сила которого может запросто сшибить человека с ног.

Субарктический климат

Этот климат имеет следующие особенности:

• расположен в Северном полушарии Земли между умеренным и арктическим климатическими поясами;
• зимой преобладают воздушные массы арктического пояса, а летом воздухопоток идет с умеренного пояса;
• летняя температура климата составляет 0–100С, а зимняя – от -30 до -450С;
• сумма годовых осадков составляет 200–500 мм;
• плохая испаряемость влаги способствует тому, что земная поверхность в этом климате постоянно заболачивается.

Субантарктический климат

Этот климат имеет следующие особенности:

• расположен между умеренным и антарктическими поясами, которые находятся в Южном полушарии;
• суммарное количество осадков в год составляет 500 мм;
• климатическая зона этого вида находиться в большем случае над поверхностью океана.

Особые зоны арктического и антарктического поясов

Суровые характеристики этого климатического пояса способствуют появлению особых зон, в которых погодные условия абсолютно влияют на протекание всех природных процессов. К зонам такого типа можно отнести следующие области земной поверхности:

• арктическая пустыня;
• арктическая тундра.

Арктическая пустыня

Особенности этого вида арктической климатической области заключаются в следующих важных аспектах:

• по большему случаю, они расположены в климатическом поясе Северного полушария;
• температура воздуха, даже в самый теплый период лета, не поднимается выше нулевой отметки на шкале термометра;
• в зависимости от широты полярная ночь может длиться от 97 до 127 суток;
• средний годовой температурный режим составляет от -20 до -300С, однако иногда температура опускается и до – 600С;
• температурный режим способствует достаточно интенсивному морозному выветриванию почвы;
• в арктической пустыне не растут деревья и кустарники;
• растительный мир представлен неимоверным количеством видов мхов и лишайников, а также местами можно встретить такие травянистые растения, как лапчатка, камнеломка и незабудки;
• так как растительный мир ледяной пустыни представлен весьма скудно, то соответственно, здесь и небольшое количество представителей животного мира, к которым относятся лемминг, песец, арктический волк и олень новоземельской породы.

Арктическая тундра

Эта область арктического и антарктического климатических поясов отличительна следующими особенностями:

• максимальная температура самого теплого периода года составляет 50С;
• из растительного мира наиболее распространен мохово-лишайный покров, а по линиям водораздела иногда можно встретить заросли тундровых кустарников;
• представителей фауны здесь мало, однако в летний период здесь появляется достаточно много птиц.

Таким образом, в этой статье мы подробно раскрыли все природные особенности арктического и антарктического природных поясов. Надеемся, что информация, изложенная в статье, станет для вас достаточно познавательным материалом.

Антарктида: климат, животный мир и интересные факты :

Климат Арктики и Антарктиды во многом схож – своей суровостью и экстремальными природными условиями. О второй из полярных областей мы сегодня и поговорим.

Климат Антарктиды кратко можно охарактеризовать как самый суровый на всем земном шаре. Связано это с особенностями положения материка относительно поверхности планеты.

Обратите внимание

Кроме небольшой площади северной части полуострова, территория континента расположена в зоне Антарктики.

Пожалуй, самый южный из земных континентов – наиболее загадочное место на всей планете. Скованные льдом просторы его не спешат раскрывать человеку свои природные секреты. В условиях экстремально холодного климата Антарктиды отважные исследователи трудятся на расположенных там специальных научных станциях.

Согласно подсчетам ученых, площадь в 13 661 000 квадратных километров континента покрыта льдом. В области Антарктики лежит Южный полюс нашей планеты. Территория ее не относится ни к одному из государств. Согласно международным договорам, на ней запрещается разрабатывать полезные ископаемые. Дозволена исключительно исследовательская и научная деятельность.

Климат в Антарктиде в древности

В глубоком прошлом антарктической плите были присущи менее суровые погодные условия по сравнению с современным геологическим временем. В наши дни на материке практически невозможно застать температуру выше 0⁰С.

В мезозойскую эру во времена раскола древней суши Пангеи на отдельные части земной шар отличался более мягким климатом. Материк Антарктида в ту эпоху был расположен ближе к экватору (то есть севернее).

Поверхность его была покрыта тропическими лесами.

Спустя миллионы лет в процессе перемещения плит земной коры материка антарктическая плита сместилась в приполярную область.

Данное перемещение участка земной коры к югу привело к возникновению на суше ледового щита, ставшего основной причиной понижения температуры на всей планете. Особенно наглядно проявились температурные изменения на территории Южного полушария.

К моменту перемещения антарктической плиты в полярную область поверхность планеты претерпела важные изменения, суть которых – в закрытии древнего океана Тетиса, формировании сухопутного перешейка между плитами, составляющими территории нынешних Южной и Северной Америк, формировании вокруг антарктического материка кругового холодного полярного течения.

Теплые условия земной погоды исчезли, полярные и приполярные области подверглись оледенению. В них образовались пустынные районы с суровыми и засушливыми погодными условиями.

Климатические зоны Антарктиды

Таковых имеется две. Впрочем, часть ученых северную оконечность материка относят к умеренной климатической зоне. В этих областях несмотря на суровые погодные условия не существует полярного дня и полярной ночи. Географическое положение материка служит причиной, которая не дает растаять ледовому покрову.

Это происходит несмотря на то, что поверхность планеты в данной области получает достаточно большое количество тепловой солнечной энергии. Своеобразные и уникальные погодные условия можно считать одной из загадок климата Антарктиды.

Природа материка – главные особенности

Этот континент расположен выше всех остальных над уровнем моря. Связано данное обстоятельство с закрывающим поверхность материка мощнейшим панцирем изо льда. Покров его достигает толщины 4,5 тыс. м. Подобный грандиозный ледяной панцирь влияет на климатообразование всей планеты.

Какой климат Антарктиды считается самым экстремальным? Особенно суровые условия – во внутриконтинентальных районах. Осадков там практически не бывает.

Их суммарный объем – не более 50 мм за год (на прочей территории планеты осадки выпадают в годовом объеме диапазоном от 100 до 250 мм). Температура глубинных областей зачастую опускается до -64 ⁰С зимой и -32 ⁰С летом.

Важно

Минимум зарегистрированной на земном шаре температуры составил около 90 ⁰С. Данный показатель зафиксировали исследователи на станции «Восток».

Глубинные области континента характеризуются сильными ветрами со скоростью, достигающей 80-90 м/сек. Ветер, дующий из внутренней области, усиливается, достигая побережья.

Какой климат в Антарктиде можно назвать относительно щадящим? Субарктической зоне присуща некоторая мягкость. Туда попадает часть северной оконечности суши. В этом поясе образуются осадки количеством свыше 500 мм в год. Летом здесь температура воздуха поднимается до нулевой отметки.

Зона субарктического климата располагает менее мощным ледяным покровом. Местами пейзаж состоит из скалистых островков, покрытых лишайниками и мхом. Влияние на побережье материка внутренних арктических областей приводит к непригодности их для человеческого существования.

О радиационном балансе континента

В течение продолжительного времени ученые вели исследовательскую работу, изучая суровый климат Арктики и Антарктиды. Проект был связан с составлением радиационного баланса суши.

Они измеряли получаемую от солнца радиацию, а также отражаемую от ледовой и снежной поверхности.

В результате было установлено, что около 80% солнечной энергии отражается от поверхности снежного покрова, а остальные 20% поглощаются землей с трансформацией в тепло, большая часть которого рассеивается в виде излучения в пространство.

Ученые подсчитали, что южный континент использует для собственных нужд не более 5% энергии, получаемой от Солнца. Такой энергетический баланс присущ Антарктиде лишь в летний период (ноябрь – февраль).

Зимой же, продолжительность которой – с марта по октябрь включительно, поверхность Земли там и вовсе не получает солнечного тепла. При этом тепловая энергия теряется с той же интенсивностью, что и летом.

Снижению температуры способствуют ветры, дующие с вершин материковых гор.

Полярный день и ночь в Южном полушарии

Как и в Северном полушарии, в Антарктике существуют периоды полярного дня и ночи. Согласно астрономическим расчетам 22 декабря считается днем летнего солнцестояния, а 22 июня – зимнего.

Солнце (по мнению астрономов) в эти дни “обязано” лишь наполовину скрываться (и, соответственно, показываться) относительно линии горизонта.

Явление астрономической рефракции, состоящее в преломлении световых лучей в атмосфере, приводит к увеличению длительности наблюдения небесного светила.

О привычной всем нам смене ночи и дня в южных широтах можно говорить лишь в осенний и весенний периоды. Зимой материк погружается в условия полярной ночи, летом круглосуточно стоит полярный день.

Лето в Антарктиде

На побережье материка для климата Антарктиды характерны теплые периоды продолжительностью неделю и более. Подстилающая поверхность не переохлаждается сильно. Вместо излучения тепла в атмосферу она в это время его оттуда поглощает. Радиационный баланс принимает положительное значение с повышением температуры среды.

Циркуляция воздуха несет к берегам материка, помимо тепла, еще и холодные воздушные массы – из глубины суши. Спускаясь с ледниковых плат, они частично прогреваются. Циркулируют ветры весьма своеобразно. Чаще всего в течение года получается наблюдать движение их из одного и того же сектора. В зависимости от его расположения возможны чрезвычайно быстрые и резкие изменения погоды.

Ведут наблюдение за климатом Антарктиды в центре континента ученые двух научных станций – Амундсена-Скотта и «Востока».

Совет

Зафиксированная ими средняя зимняя температура внутренних областей – порядка минус 60-70 ⁰С, летняя – минус 25-45 ⁰С.

Наиболее высокий температурный показатель был зарегистрирован в 1957 году на станции «Восток» и составил -13,6 ⁰С. Объяснялся данный температурный скачок резким вторжением на территорию материка океанского циклона.

Станция Амундсена-Скотта расположена на Южном полюсе. В связи с относительной близостью побережья климат здесь относительно мягок. Летом наблюдается большая амплитуда температурных колебаний по сравнению с зимой.

Бывает ли на материке тепло?

В прибрежных районах Антарктиды (особенно на ее полуострове) температура летом может повышаться до значения +10 ⁰С. Самый теплый месяц там – январь. Температура на береговых склонах в это время составляет +12 ⁰С.

В июле район береговой линии имеет температуру от -8 ⁰С (полуостровная зона) до -35 ⁰С (ледниковый шельф). Среднегодовая скорость ветра – порядка 12 м/с, но при определенных условиях воздушные массы способны перемещаться со скоростью 90 м/с. Влажность спускающихся с гор воздушных масс – 60-80%. В отдельных районах она способна значительно снижаться.

В редких случаях в полуостровной зоне можно наблюдать легкую облачность с выпадением осадков в виде снега. На склонах в нижней области число осадков больше – показатель этот достигает 600-700 мм, у подножия – 400-500 мм.

Сочетание большого объема осадков с мощными воздушными потоками приводит к появлению в данном регионе материка частых снежных метелей.

Антарктические течения

Мировой океан оказывает на материк согревающее воздействие, благодаря чему на побережье температура редко падает ниже -40 ⁰С. Среднегодовое значение показателя равно -10-12 ⁰С в прибрежных районах и до -5 ⁰С на севере арктического полуострова.

В областях немногочисленных оазисов поверхность способна прогреться до температуры +2 ⁰С, а в отдельные редкие дни – до еще более высоких цифр. На станции Мирный порой фиксировались случаи прогрева воздушных масс до температуры +8 ⁰С. Общая продолжительность таких периодов совсем невелика и составляет не более 1000 часов в течение арктического лета.

Оазисы в Антарктиде

Существующие на материке оазисы (наиболее крупный из них – Сухие долины) занимают относительно небольшую площадь. Летом в них можно наблюдать воду в ее жидкой фазе. Кое-где выявлены озера с пресной и соленой водой. Площадь каждого такого оазиса (а бывают они прибрежными, горными и пришельфовыми) колеблется от десятков до сотен квадратных километров.

На их территории возводятся исследовательские станции. Общая площадь всех оазисов материка по приблизительным подсчетам равна около 10000 кв. км.

Обратите внимание

Повышенные температурные значения данных областей объясняются способностью открытого грунта к усиленному поглощению солнечной радиации. Изредка скалы прогреваются до температуры +20 ⁰С.

Рекордом послужил зафиксированный на станции Мирный нагрев поверхности до температуры +30 ⁰С.

Как выглядит Антарктида летом

Нагретая земля приводит к быстрому таянию снега. В условиях сухого воздуха получившаяся влага стремительно испаряется. В результате и почва, и воздух оазисов остаются сухими. По своему климату данные территории напоминают холодную сухую пустыню.

Ближний к земле слой воздуха нагревается от скал с формированием восходящих потоков воздуха. В результате может наблюдаться кучевая облачность. Эффект сохраняется на высоте до 1 километра.

Климат Антарктиды и животный мир

Окружающий материк Южный океан относится к самым удивительным экосистемам Земли. Это – дом для огромного количества самых невероятных существ.

Большинство из них – мигрирующие, так как особенности климата Антарктиды не располагают к постоянному пребыванию или зимовке. Но часть видов (именуемых эндемичными) можно встретить лишь на этом материке.

Особенность их – в умении приспособиться к суровой природной среде.

Представители местной фауны вовсе не боятся людей. Исследователи имеют возможность приблизиться к диким животным с целью лучшего изучения антарктической фауны. При этом следует учесть прописанный в антарктических договорах запрет на прикосновения к диким животным.

Давайте вкратце поговорим о самых интересных представителях континента.

Млекопитающие

Синего кита можно назвать самым крупным животным, обитающим на нашей планете. Вес его – свыше 100 тонн. Это поистине впечатляющее природное творение. Несмотря на размеры, киты поистине неуловимы. Им присущи высокоразвитый интеллект, свобода передвижения и сложная социальная жизнь.

Относятся они, как и дельфины, к отряду млекопитающих (название – китообразные), то есть являются близкими родственниками людей, слонов, собак и кошек.

Проводящие хотя бы часть времени в году вблизи побережья континента именуются китами Антарктиды.

Помимо синего кита, можно вести речь о южном гладком ките, сейвале, финвале, горбатом ките, кашалоте, касатке, южном малом полосатике, кергеленском морском котике из семейства ушастых тюленей.

Последнее млекопитающее внешностью и манерами чем-то похоже на крупную собаку. Относятся такие котики к ластоногим и могут подтягивать под тело задние ласты, поднимая передними собственный вес, в связи с чем гибкость их на суше значительно выше, чем у сородичей. Водятся они в основном на субарктических островах.

Другое млекопитающее Антарктиды – морской леопард. Такое наименование он получил из-за пятнистой окраски тела. Это один из крупнейших хищников континента.

Важно

Питаются морские леопарды практически любыми животными – кальмарами, рыбами, птицами, пингвинами, а также детенышами тюленей.

Погружаются в воду они не более чем на четверть часа и в основном обитают близ открытой воды. Плавают со скоростью до 40 км/ч.

Кого еще можно встретить на материке

К разряду самых крупных антарктических млекопитающих можно отнести тюленей-крабоедов. Порой они лежат небольшими группами, создавая впечатление стаи, хотя в целом относятся к одиночным животным.

Несмотря на название, крабами они не питаются. 95% рациона их составляет антарктический криль. Оставшееся – рыбы и кальмары.

Зубы крабоедов, сформированные в виде сита, приспособлены для вылавливания криля в воде.

В Антарктиде можно встретить тюленей Уэдделла. В отличие от предыдущих представителей фауны их рацион в основном составляют рыба и кальмары. Они являются отличными водолазами, способными погружаться на глубину до 600 м и проводить под водой более часа. Оценить размер их популяции очень сложно в связи с обитанием на дрейфующих льдах и близко к Полярному кругу.

О южном морском слоне можно говорить как о самом крупном из тюленей. Его рацион – главным образом кальмары и раки. Он также отлично перемещается под водой с глубоким погружением. Встречается на всей территории континента, даже глубоко на юге.

Птицы Антарктиды

Типичный представитель – антарктическая крачка из семейства крачковых – птица небольшой величины (31-38 см) с размахом крыльев 66-77 см. Имеет черный или темно-красный клюв и светлое оперение с черной шапочкой на голове. Питаются крачки крилем и рыбой, замечая добычу с воздуха и ныряя за ней в воду.

Единственный представитель семейства баклановых, которого возможно встретить в Антарктиде, – антарктический синеглазый баклан. Характерная особенность внешности – желто-оранжевого цвета нарост рядом с основанием клюва и яркого цвета глаза. Длина тела его 68-76 см.

Совет

Питается баклан главным образом рыбой. Порой целая стая птиц образует “ловушку” для пищи, ныряя в воду и помогая друг другу добывать ее. Погружаться они могут на глубину свыше 100 метров. Во время плавания их крылья плотно прижаты к телу, а перепончатые лапы активно работают.

Другая представительница птичьего мира материка – белая ржанка, ведущая наземный образ жизни. При ходьбе для нее характерно кивание головой подобно голубям. Перепончатых лап для плавания у нее нет. Пища ржанки обитает на земле. Характерное поведение – всеядность и склонность к краже добытого корма (рыбы и криля) у пингвинов. Порой может лакомиться яйцами и птенцами.

Прочие представители птичьего мира

Среди других представителей летающей фауны материка можно упомянуть капского голубка из семейства буревестников, снежного буревестника, странствующего альбатроса, южного полярного поморника, южного гигантского буревестника.

Следует упомянуть также нелетающих птиц – императорского пингвина (самого крупного в мире, средний вес его около 30 кг), а также королевского пингвина (второго по величине) ростом 70-100 см, с ярким оперением, питающихся рыбой и кальмарами. Другой вид пингвинов – субантарктический (известен также как папуанский). Его признак – широкая белая полоса на голове и клюве.

Другие представители фауны

Антарктическим крилем именуют мелкое ракообразное, обитающее большими группами. Плотность его на кубический метр составляет порой 10000-30000 отдельных особей. Пища его – фитопланктон. Криль способен вырасти до 6 см в длину и весит около 2 грамм. Срок жизни – около 6 лет. Это – основа экосистемы Антарктиды и самый распространенный представитель биомассы.

Единственный вид насекомого (не летающего), который можно встретить в Антарктиде, известен под латинским названием Belgica antarctica. Длиной оно 2-6 мм, черного окраса. Насекомое может выдерживать изменения антарктического климата и в течение 2-4 недель способно существовать без кислорода, но при температуре ниже -15 ⁰С оно погибает.

Климатическое районирование Антарктиды

Общая схема климатического районирования выглядит следующим образом:
I. Антарктический пояс
    А. Восточная Антарктида
      1. Центральная Антарктида
      2.

Зона склона                (с провинциями)
      3. Зона побережья          (с провинциями)
Б. Западная Антарктида
     Антарктическая Провинция
II.

Субантарктический пояс
       Западный берег Антарктического полуострова

Здесь учитываются три горизонтально – высотные зоны (высокие плато центральной Антарктиды, склоны и побережье, климатообразующее различие поверхности льда и скал).

В Западной Антарктиде нельзя выделить центральную зону и зону склона,  её особенностью является то, что западный берег Антарктического полуострова относится к субантарктике, а большая часть – к антарктическому климатическому поясу, хотя находится под сильным влиянием циклонов и выделяется в отдельную провинцию.

Все климатические зоны Антарктиды входят в состав Антарктического и Субантарктического поясов. К первому принадлежит и морская антарктическая зона. Северной границей всего антарктического пояса является антарктическая дивергенция.

Центральная зона. Границу Центральной Антарктиды (в некоторых источниках – «зона высокогорного Антарктического плато») обычно проводят по изогипсе 2800 – 3000 м [8] над уровнем моря. Граница этой зоны примерно совпадает с расположением изогипсы 2800— -3000 мнад уровнем моря.

Для этой зоны типичны очень низкие температуры зимой и летом, температура от месяца к месяцу в течение холодной половины года и летом меняется незначительно. Для переходных сезонов характерно стремительное изменение температуры от лета к зиме и от зимы к лету.

Среднесуточные температуры воздуха в 75% случаев бывают (-30) — (-35)° С.

Обратите внимание

Зима в Центральной Антарктиде беспрецедентно сурова, и продолжается с апреля по сентябрь не имея четкого «ядра», три четверти зимних дней среднесуточная температура ниже -60° С, и суточный ход температуры не велик. Лето отличается, прежде всего, световым режимом, когда зимняя ночь сменяется летним днем и потоком солнечной радиации.

Лето Центральной Антарктиды гораздо теплее, чем Зима, но морозы не прекращаются никогда. Абсолютный максимум декабря -19,3. Температурное таяние снега и льда исключено. Испарение значительно меньше, чем конденсация влаги. Однако поток радиации так велик, что, будучи сфокусирован кристаллами снега, создает оплавление поверхности снега и радиационную корку.

Выпадение осадков, обычно в виде ледяных кристаллов, незначительно. Облачность, как правило, представлена полупрозрачными облаками верхнего и среднего ярусов. Воздух здесь очень сух.

Склон Восточной Антарктиды (в некоторых источниках –«зона Антарктического склона» или  «Антарктический склон»). Ширина склона в восточной Антарктиде изменяется в пределах от 600 до 800 км.

Северная граница лежит в нескольких десятках километров от береговой черты.

Основной климатической особенностью этой зоны являются ветры, так как с ними в значительной мере связаны и другие климатические характеристики.

В верхней части склона типична скорость ветра 5—8 м/сек, в средней его части 8—15 м/сек. (см. характеристику климата)

Ширина склона Восточной Антарктиды довольно постоянная. Она достигает 600—800 км. Гораздо менее определенным является обращенный не к Южному океану, а к Западной Антарктиде склон Великого Антарктического горста.

Этот склон не ледяной, а образован горными породами Земли Виктории и гор Королевы Мод. Рельеф горный и более сложный, чем рельеф ледникового склона. Иные и климатообразующие свойства горной скальной поверхности.

Поэтому, учитывая вышеизложенные общие черты климата склона, необходимо помнить о возможных различиях климата ледникового и горного склонов.

Летний радиационный нагрев поверхности гор ослабляет явление вертикальной климатической зональности и, возможно, вызывает даже инверсию местной климатической зональности.

Зона антарктического побережья состоит из шельфовых ледников и оазисов.

Важно

Шельфовые ледники образуют периметр Антарктиды. Оазисы занимают небольшую часть этого периметра и совсем малую площадь. Таким образом, антарктическое побережье представляет собой прерывистое каменно-ледяное обрамление материка.

Остальную часть периметра (около 55%) Антарктиды образует ледниковый склон, подходящий непосредственно к берегу Южного океана (хотя В. А. Бугаев относит прибрежную часть ледникового склона Антарктиды к зоне антарктического побережья).

Зона антарктического побережья отличается от зоны склона Антарктиды своей горизонтальной поверхностью. В климатическом отношении различие наклонных и горизонтальных поверхностей рельефа весьма важно. Первые в отличие от вторых поддерживают стоковые ветры.

Еще более важно океаническое положение зоны побережья. Можно характеризовать зону побережья не только ее протяженностью, но и шириной. Последнюю определяет ширина огромных шельфовых ледников: Росса (800 км), Фильхнера (700 км) и др. Они образуют огромные ледяные равнины (538 000 км2 и 483 000 км2).

Столь же важенпоказатель высоты. Шельфовые ледники и прибрежные оазисы расположены почти на уровне океана и поднимаются над ним всего на несколько десятков (шельфовые ледники) или сотен метров (прибрежные оазисы).

Также отметим, что климат оазисов и климат шельфовых ледников резко отличаются. Климат прибрежных оазисов заметно теплее и суше, чем прилегающих ледяных пространств. Оазисы — единственные районы Антарктиды с положительным годовым радиационным балансом (подробнее см. в описании климата Антарктиды).

Таким образом, зоны склона и побережья обладают большим провинциальным разнообразием. Их можно разделить соответственно расположению стационарных циклонов и гребней высокого давления на циклонические и антициклонические провинции.

Западная Антарктида имеет всего две провинции: Антарктическая и западный берег Антарктического полуострова.

Западная Антарктида меньше Восточной Антарктиды в 5 раз, но больше площади Гренландии, расположенной в тех же широтах Северного полушария. Сравнение имеет тот смысл, что Гренландия, как и Западная Антарктида, недостаточно велика, чтобы образовать над собой устойчивый антициклон.

Более того, циклонический режим погоды повторяется в Западной Антарктиде еще чаще, чем в Гренландии, и погода даже зимой у берега Антарктического полуострова может быть очень теплая.

Западная Антарктида в целом гораздо ниже Восточной Антарктиды. Значительной высоты достигают здесь только горные хребты, поднимающиеся над поверхностью льда. Ледяная поверхность образует два основных куполовидных поднятия. Восточный купол находится на Земле Элсуэрта.

Совет

Он больше и выше западного купола, и над ним несколько чаще удерживаются антициклонические условия погоды. Отрог антициклона продолжается отсюда к северу по гребню высокого и узкого Антарктического полуострова.

Несмотря на сравнительно большую высоту Солнца над Антарктическим полуостровом, годовая величина суммарной радиации летом меньше, чем в Мирном (80 и 90 ккал/см2), так как облачность над полуостровом 7—8 баллов в году – самая большая в Антарктиде.

Для района Западной Антарктиды характерны стационарные циклоны антарктического фронта морей Росса, Беллинсгаузена и Уэдделла; стационарные антициклоны Земли Элсу-эрта и подвижные циклоны Антарктического полуострова пересекают Западную Антарктиду в различных направлениях, от трех вышеупомянутых морей.

Эти циклоны приносят на материк много теплого воздуха и обильные снежные осадки. На прибрежных станциях в течение всего года выпадает не только снег, но и дождь.

Обратим внимание на климат Антарктического полуострова. Этот узкий и высокий меридиональный отрог материка создает по обе стороны от него очень резкие контрасты климата.

Над морем Беллинсгаузена господствует циклон. Его передний теплый фронт находится около западного берега Антарктического полуострова и согревает его северными ветрами. Над морем Уэдделла также господствует циклон. Но у восточного берега Антарктического полуострова находится его холодный восточный тыл. Поэтому здесь преобладают холодные и сухие ветры южной половины горизонта, выносящие воздух из Антарктиды к Северу.

Смена северных и южных ветров, связанная с борьбой антарктических холодных материковых и субантарктических теплых морских воздушных масс вызывает резкие изменения температуры. Погода зимой очень изменчива и ничем не напоминает безъядерные зимы Антарктиды. Такие изменения циркуляции зависят от того, что антарктический фронт, разделяющий указанные массы воздуха, проходит то через западный берег Антарктического полуострова, то западнее берега. Таким образом, западной полосе берега свойственна та смена воздушных масс (антарктических и умеренных), которая создает вообще главную особенность субантарктического пояса Южного полушария. Поэтому малая Западная Антарктида в климатическом отношении оказывается даже разнообразнее большой Восточной Антарктиды. Она располагается не в одном, а в двух климатических поясах. Этот вывод подтверждают и биогеографические данные, которые будут рассмотрены ниже.

Климатические зоны Антарктиды

Анализ огромного числа метеорологических наблюдений, проведенных в Антарктике, позволил определить как общие отличительные черты ее климата, так и выделить характерные клима­тические зоны.

Зоны высокогорного Антарктического плато. Граница этой зоны примерно совпадает с расположением изогипсы 2800— 3000 м над уровнем моря. Для этой зоны типичны очень низкие температуры зимой и летом, температура от месяца к месяцу в течение холодной половины года и летом меняется незначительно.

Для переходных сезонов характерно стремительное изменение температуры от лета к зиме и от зимы к лету. Максимальные из наблюдавшихся температур не превышают (—22)— (—24)° С, а минимальная достигала —88,3° С. По теоретическим расчетам она может достичь —92° С.

Среднесуточные температуры воздуха в 75% случаев бывают (-30) — (-35)° С.

Обратите внимание

На Антарктическом плато зимой и летом преобладает ясная с умеренными ветрами погода. Выпадение осадков, обычно в виде ледяных кристаллов, незначительно. Облачность, как правило, представлена полупрозрачными облаками верхнего и среднего ярусов. Воздух здесь очень сух.

Зона Антарктического склона. Очень малые наклоны поверхности материка в зоне Антарктического плато увеличиваются на Антарктическом склоне. На границе с плато они равны 3—4 м/км, а у побережья достигают 10—20 м/км.

В некоторых местах у побережья склон достигает и большей крутизны. Ширина склона в восточной Антарктиде изменяется в пределах от 600 до 800 км. Северная граница лежит в нескольких десятках километров от береговой черты.

Такое строение поверхности оледенения создает здесь благоприятные условия для стока холодного воздуха и образования замкнутой вокруг всего материка системы стоковых ветров с пре­имущественным юго-юго-восточным направлением. Именно эти ветры и являются основной климатической особенностью этой зоны, так как с ними в значительной мере связаны и другие кли­матические характеристики.

В верхней части склона типична скорость ветра 5—8 м/сек, в средней его части 8—15 м/сек. Ветры эти очень устойчивы, без заметного годового хода скорости. На побережье ураганные вет­ры порой сменяются периодами относительного затишья — на склоне ураганы редкость, но ветер дует практически непрерывно в течение всего года.

Если для северной границы плато и начала склона типичны поземки, то в средней и нижней частях склона обычны низовые метели, достигающие высоты 50—100 м. В этой зоне чаще и плотнее облачность, чаще осадки. Таким образом, ее можно назвать зоной климата постоянных метелей.

Учитывая значительную разность высот северного и южного краев склона, среднемесячная температура воздуха над ними не одинакова. Летом она равна (—22) — (—24)° С, зимой (—41) — (—50)° С. Максимальная температура летом достигает (—10) — (—13)° С, а минимальная зимой —67° С.

Зона Антарктического побережья. Эта зона отличается большим разнообразием метеорологических и климатических условий, что приводит к необходимости расчленить ее еще на несколько областей. Но всем им все же свойственны и общие характеристики.

Это прежде всего неустойчивость погоды, связанная с близостью ледяного края материка к относительно теплым во­дам океана. Для всего побережья характерны и очень сильные стоковые ветры.

Они несут сухой и прозрачный в результате опускания воздух, что вместе с частыми вторжениями на берег теплых морских масс создает здесь сравнительно умеренный температурный режим. Нисходящий поток воздуха обусловливает большое число ясных дней.

Летом на побережье максимальная суточная температура воздуха поднимается нередко выше нуля, наблюдается интенсивное таяние.

Важно

Побережье Антарктиды следует разделить еще и на отдельные климатические области с дополнительными специфическими характеристиками, достаточно четко отличающими их друг от друга: ледяное побережье с типичным ледяным барьером; внешние шельфовые ледники, далеко выдающиеся в море; внутренние шельфовые ледники, покрывающие поверхность больших бухт и заливов, а иногда и значительную часть окраинных морей; антарктические оазисы; антарктические полуострова. Особенно специфичен климат антарктических оазисов, обладающих своей характерной циркуляцией воздуха, радиационным и температурным режимами, облачностью и другими метеорологическими и климатическими характеристиками.

Зона дрейфующих льдов. Эта зона распространяется от берегов материка до кромки плавучих льдов, расположенной на 60° ю. ш. Льды распространяются и севернее, но там они наблю­даются в течение короткого промежутка времени.

Плотная низкая облачность, туманы, осадки в виде снега и переохлажденного дождя, носящие и обложной и «зарядовый» характер, типичны для этих областей Антарктики. Неустойчивая погода, связанная с частым прохождением циклонов, также типична для этой климатической зоны.

Суточные и сезонные изменения температуры здесь весьма незначительны. Количество осадков больше, чем на побережье. Ветровой режим в этой зоне достаточно бурный и неустойчивый: направление и скорость ветра быстро изменяются.

Достаточно часты штормы, но продолжительность их не велика и изменяется в пределах от нескольких часов до 2—3 суток.

Зона открытых антарктических вод. Эта зона штормовых широт южного полушария, для которой характерна пасмурная погода.

Северная граница зоны совпадает с линией антарктической конвергенции, принимаемой и за северную границу Антарктики. До этой линии по поверхности распространяются холодные поверхностные антарктические воды.

Их воздействие на атмосферу и определяет резкое изменение ее характеристик при переходе через эту естественную границу на север.

Совет

Льды здесь отсутствуют, но температура воды остается достаточно низкой, так как приток тепла солнечной радиации незначителен из-за постоянного плотного покрова низких облаков. Температура зимой в различных районах этой зоны меняется от —6 до +8° С, а летом от 0 до +12° С. В течение всего года преобладают ветры западного направления.

Далее к северу лежит зона умеренного климата, но она уже находится за пределами Антарктики.

Когда рассматриваются крупномасштабные процессы взаимодействия океана с атмосферой, можно в первом приближении не учитывать ветровое волнение, хотя определенным образом оно и сказывается на радиационном и тепловом балансе у поверхности раздела. Орбитальные движения частиц воды при этом влияют и на величину коэффициента турбулентного теплообмена в по­верхностных слоях океана и атмосферы.

Поэтому здесь коснемся ветрового волнения не в связи с проблемой взаимодействия, а в связи с тем, что в Южном океане для развития ветровых волн существуют особые условия.

Как известно, высота и, соответственно, длина ветровой волны зависит не только от скорости ветра и времени его действия, но и от «длины разгона» — пространства, над которым действует ветер в океане.

Действительно, сколь бы силен ни был ветер, если он дует с берега, волны вблизи него будут всегда малых размеров.

Изучая ветровое волнение в лабораторных условиях, сколько ни старались увеличивать скорость потока воздуха над лотком, где возбуждались волны, они не достигали больших размеров. Тогда предложили возбуждать волны в замкнутом кольцевом гидроаэроканале.

Результаты эксперимента резко изменились: в кольцевом бассейне радиусом 25 м при скорости воздушного потока 15 м/сек удалось создать волны с амплитудой около 1,5 м, т. е. настоящую морскую волну. Это объяснялось тем, что в кольцевом бассейне разгон для волн оказался равным бесконечности.

Обратите внимание

Теперь обратимся к Южному океану. Западные ветры на северной его границе образуют поток воздуха, движущегося по всему кругу широт.

Конечно, полного подобия с кольцевым лотком здесь нет, так как ветер на всем протяжении вокруг планеты не одинаков, но это не влияет на существо вопроса. Таким образом, и без того огромный разгон для волн в океане становится безграничным.

Достаточно велики в этих областях и скорости ветра. Вот почему именно в Южном океане наблюдались наибольшие по высоте ветровые волны, достигающие 30 м.

Антарктида | История, животные и факты

Антарктида , пятая по величине среди континентов мира. Его суша почти полностью покрыта огромным ледяным покровом.

Британская викторина

Изучение Антарктиды: факт или вымысел?

Антарктида — это пустыня? Есть горы? Направьте свой мысленный компас прямо на юг и проверьте свои знания об Антарктиде в этой викторине.

Антарктида, которую часто называют континентом превосходной степени, является самым южным континентом в мире. Это также самый высокий, самый сухой, самый ветреный, самый холодный и самый ледяной континент в мире. Площадь Антарктиды составляет около 5,5 миллионов квадратных миль (14,2 миллиона квадратных километров), а толстый лед покрывает около 98 процентов суши. Континент разделен на Восточную Антарктиду (которая в основном состоит из высокого покрытого льдом плато) и Западную Антарктиду (которая в значительной степени представляет собой ледяной щит, покрывающий архипелаг горных островов).

Название Антарктиды, расположенной почти концентрически вокруг Южного полюса, означает «напротив Арктики». Он будет по существу круглым, за исключением расширяющегося Антарктического полуострова, который простирается к южной оконечности Южной Америки (примерно в 600 милях [970 км]), и двух основных заливов, моря Росса и моря Уэдделла. Эти глубокие заливы самого южного Тихого и Атлантического океанов делают континент несколько грушевидным, разделяя его на две неравные по размеру части.Восточная Антарктида лежит в основном на восточных долготах и ​​больше Западной Антарктиды, которая полностью лежит на западных долготах. Восточная и Западная Антарктида разделены Трансантарктическими горами протяженностью около 2100 миль (около 3400 км).

Континентальный ледяной щит содержит приблизительно 7 миллионов кубических миль (около 29 миллионов кубических километров) льда, что составляет около 90 процентов мирового льда и 80 процентов его пресной воды. Его средняя толщина составляет около 5900 футов (1800 метров).Шельфовые ледники или ледяные щиты, плавающие в море, покрывают многие части морей Росса и Уэдделла. Эти шельфы — шельфовый ледник Росс и шельфовый ледник Фильхнера-Ронне — вместе с другими шельфами на окраинах континентов составляют около 45 процентов территории Антарктиды. Вокруг антарктического побережья шельфы, ледники и ледяные щиты постоянно «отщепляют» или сбрасывают айсберги в моря.

Антарктида

Айсберг в водах Антарктиды.

iStockphoto / Thinkstock
Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

Континент представляет собой холодную сухую пустыню, где доступ к воде определяет изобилие жизни. Хотя наземная экосистема насчитывает более тысячи известных видов организмов, большинство из них — микроорганизмы. Приморская Антарктида — острова и побережья — поддерживает больше жизни, чем внутренняя Антарктида, а окружающий океан так же богат жизнью, как и земля бесплодна.

С конца 18 до середины 20 века китобои и охотники на тюленей бороздили богатые моря, окружающие континент.Затем наука заменила китобойный промысел и тюлень в качестве основной круглогодичной деятельности человека в Антарктиде. Кроме того, с 1960-х годов расширился промысел криля и другие виды коммерческого промысла в Южном океане. В новом тысячелетии туризм и (в меньшей степени) биологические исследования (поиск полезных химических соединений и генов у местных видов) стали устоявшимися секторами антарктического экономического ландшафта.

Правительства санкционировали множество ранних экспедиций — якобы экономического, научного или исследовательского характера — с целью предъявления территориальных претензий.С наступлением Международного геофизического года (МГГ) в 1957–58 гг. Начался нынешний масштаб научных исследований Антарктики, и 1 декабря 1959 г. двенадцать стран, которые вели активную деятельность в Антарктике во время МГГ, подписали Договор об Антарктике. Этот договор, который стал беспрецедентной вехой в дипломатии, сохраняет континент для невоенных научных исследований и помещает Антарктиду под международный режим, который на время действия договора сохраняет все территориальные претензии. Договор обязывал его участников на неопределенный срок, а пересмотр его положений возможен через 30 лет.Последующий договор, названный Мадридским протоколом (принятый в 1991 г.), запрещал добычу полезных ископаемых, требовал оценки воздействия на окружающую среду для новых видов деятельности и определял континент как природный заповедник.

Со времени МГГ знания об Антарктиде значительно расширились. Геологи, геофизики, гляциологи, биологи и другие ученые нанесли на карту все горные районы континента и посетили их. До 1970-х годов ученые полагались на наземные геофизические методы, такие как сейсмические исследования антарктических ледяных щитов, чтобы выявить скрытые горные хребты и вершины.Достижения в области радиолокационных технологий с тех пор привели к созданию бортовых систем радиолокационного зондирования, которые могут измерять толщину льда, что позволило научным группам проводить систематические дистанционные исследования покрытых льдом территорий. Спутники и другие технологии дистанционного зондирования стали ключевыми инструментами в предоставлении картографических данных.

Замороженные льдом и бурные моря вокруг Антарктиды долгое время затрудняли исследования с помощью кораблей с деревянным корпусом. Никакие земли не могут сломить безжалостную силу господствующих западных ветров, которые мчатся по часовой стрелке вокруг континента, увлекая за собой западные океанские течения.Самые южные части Атлантического, Тихого и Индийского океанов сливаются в холодную океаническую водную массу с уникальными биологическими и физическими характеристиками. Раннее проникновение в этот Южный (или Антарктический) океан в поисках морских котиков привело в 1820 году к открытию континента. Ледоколы и самолеты теперь обеспечивают относительно легкий доступ, хотя и в суровых условиях небезопасно. Кроме того, многие туристы посетили Антарктиду, что подчеркнуло значение живописных ресурсов для экономического развития континента.

Термин Антарктический регион относится ко всем районам — океаническим, островным и континентальным, лежащим в холодной климатической зоне Антарктики к югу от Антарктической конвергенции, важной границы около 55 ° ю.ш., с небольшой сезонной изменчивостью, где теплые субтропические воды встречаются и смешиваются с холодными полярными водами ( см. также полярную экосистему ). В юридических целях Договора об Антарктике используется произвольная граница 60 ° южной широты, к югу от которой находится Район Договора об Антарктике.Знакомые на карте границы континента, известного как Антарктида, определяемого как южнополярный массив суши и все его не плавучие наземные льды, могут измениться в связи с текущими и будущими климатическими изменениями. Континент был свободен ото льда на протяжении большей части своей долгой геологической истории, и нет никаких оснований полагать, что он не станет таковым снова.

Южный кольцевой режим — AntarcticGlaciers.org

Сегодня ледники в Патагонии и Антарктиде отступают. В обоих случаях это объясняется изменениями южных западных ветров и южного кольцевого режима (SAM).Южные западные ветры — важный ветровой пояс, который охватывает земной шар в южных средних широтах ^1,2 , с центром между 50-55 ° ю.ш. ¹ .

Южный кольцевой режим описывает движение с севера на юг.
этого ветрового пояса за период от десятилетий до столетий. Южный
Кольцевой режим — ключевой климатический компонент, который сильно повлияет на то, как ледники
в Южном полушарии реагируют на изменение климата. Это объясняет ключ
движущие силы оледенения в Южном полушарии и почему наступление ледников
асинхронны с таковыми в Северном полушарии ^3,4 .

Южный кольцевой режим в настоящее время находится в положительной фазе ⁵ , и, по прогнозам, это продолжится из-за увеличения выбросов парниковых газов. Положительная фаза Южного кольцевого режима продолжит вызывать изменения в южных западных ветрах, вызывая потепление и высыхание над Патагонией, а также усиление подъема теплых приполярных глубинных вод и отступление ледников в западной Антарктиде и на Антарктическом полуострове.

Климатическая система Южного океана

Южные западные ветры и Южный океан
важная комбинированная климатическая система, которая контролирует климат в южной трети
мир.Эта система близко
подключен к CO ₂ дегазации из глубины океана, а положение
Зона межтропической конвергенции ¹ .

Западные ветры и океанские фронты вокруг Антарктиды

Западные ветры и океанские течения

Южные западные ветры движут Антарктическое циркумполярное течение ⁶ . Это течение окружает Антарктиду. Северная граница Антарктического циркумполярного течения — Субантарктический фронт (САФ), а южная граница — Полярный фронт (ПФ).

Антарктическое циркумполярное течение (АЦТ) — самое сильное течение в мире. Он может беспрепятственно течь через пролив Дрейка и вокруг континента Антарктида. Ветры над каналом и поток ACC выровнены по длине канала. ACC становится сильнее, поскольку западные ветры сузились к полюсу во время текущей положительной фазы Южного кольцевого режима, поскольку ветры более прямо выровнены с текущим ²⁶ .

Упрощенная карта-схема океанских течений Южного океана.

Под более прохладными поверхностными водами находится более теплый слой воды. Это циркумполярная глубоководная вода (ЦГВ) с центром на глубине ~ 500 м. Он плотный и теплый, с высоким содержанием соли ²⁷ .

Антарктический континентальный шельф имеет глубину около 600 м и углубляется по мере продвижения вглубь суши («ретроградный» или отрицательный наклон). Возможность доступа циркумполярных глубоководных вод к континентальному шельфу определяется высотой CDW в водной толще и местной батиметрией. Чем выше в толще воды находится CDW, тем дальше он сможет пересечь континентальный шельф ²⁷ .

Усиление региональных западных ветров увеличило циркуляцию ВДВ на континентальном шельфе, где она может достигать полостей шельфового ледника и линий заземления. ²⁸ . Если больше CDW сможет проникнуть на континентальный шельф, он сможет достичь основания шельфовых ледников на антарктическом континенте, растопив их и рискуя обрушить шельфовый ледник и нестабильность морского ледяного покрова.

Южная кольцевая мода

Пояс южных западных ветров движется на север и
юг в масштабе времени от 10 до 100 лет.В
Южный кольцевой режим (SAM) (также известный как антарктическое колебание; АО) описывает
движение этих ветров с севера на юг.

Южный кольцевой режим обычно определяется как разница в среднем зональном давлении на уровне моря на 40 ° ю.ш. (средние широты) и 65 ° ю.ш. (Антарктида) ^7,8 . Изменения в распределении давления воздуха вызывают изменения силы и положения западных ветров ⁷ . Индекс SAM фактически является мерой силы южных западных ветров, и по мере его увеличения западные ветры смещаются на юг и увеличиваются на ²⁷ .

Положительная южная кольцевая мода

В положительной фазе Южного кольцевого режима наблюдается
более низкое аномальное атмосферное давление над Антарктидой и более высокое аномальное атмосферное давление
над средними широтами ⁷ .

В положительном южном кольцевом режиме (ситуация сегодня) пояс сильных западных ветров усиливается и сужается в направлении Антарктиды. Ослабевает на северной границе в средних широтах (40-50 ° ю. Ш.). Над Патагонией суше, что ведет к отступлению ледников.В Антарктиде повышенная циркумполярная глубоководная вода поднимается на континентальный шельф, вызывая отступление ледников и ледникового покрова ⁹ .

Южный кольцевой режим с отрицательной полярностью

При отрицательном южном кольцевом режиме пояс сильных южных западных ветров расширяется к северу к экватору, принося холодную и влажную погоду в Патагонию и наступая ледники, а также уменьшая циркумполярный апвеллинг глубоководных вод на континентальном шельфе Антарктики. В этой фазе ветер слабее.

Так было во время голоценовых неогляциаций в Патагонии и во время последнего ледникового максимума ^4,10–12 .

Положительная и отрицательная фазы южной кольцевой моды

Изменения южной кольцевой моды

Мы можем проследить прошлое поведение южной кольцевой моды
во многих прокси, таких как ледяные керны ⁸ , керны озерных отложений в
Патагония ¹³ и поведение ледников ¹⁰ . Южные западные ветры
в Патагонии можно реконструировать через изменение количества осадков.

В последние десятилетия южная кольцевая мода была стабильно положительной. ⁸ . Над Антарктикой наблюдалось снижение приземного давления и соответствующее повышение в средних широтах. Это привело к увеличению западных ветров над Южным океаном.

Положительная тенденция в Южном кольцевом режиме с 1940 г. н.э. была связана с повышением уровней парниковых газов и истощением озонового слоя ¹⁴ , а долгосрочный средний индекс SAM сейчас находится на самом высоком уровне за последние 1000 лет ⁸ .

Численные модели предполагают, что увеличение выбросов парниковых газов вызовет дальнейшее увеличение индекса SAM в течение следующих 100 лет, что приведет к дальнейшему сокращению ледников в Патагонии и Антарктиде. ^8,15 . Увеличение CO ₂ приводит к сдвигу к полюсу и усилению южных западных ветров ⁷ .

Океанографические последствия увеличения силы западных ветров над Южным океаном включают усиление вихревого поля и снижение эффективности поглощения CO в Южном океане ₂ из-за изменений в апвеллинге и перемешивании ²³ .

Южные западные ветры в Патагонии

Южные западные ветры окружают антарктический континент. Влага этих ветров поддерживает сегодня патагонские ледяные поля, что приводит к образованию больших ледяных масс умеренного пояса ¹⁶ . На широтах в пределах ядра ветрового пояса выпадает большое количество осадков и низкая сезонность температур ¹⁷ .

Анды означают, что в Патагонии наблюдается сильный градиент осадков, при этом в западных Андах выпадает значительно больше осадков, чем в более засушливых землях на востоке.

Современный климат Патагонии (From Davies et al., 2020). A: среднегодовая температура воздуха. B: Среднее годовое количество осадков. Обратите внимание на большой градиент осадков. C: Средняя годовая скорость ветра. D: Океанские фронты вокруг Южного полушария.

В Патагонии изменения южных западных ветров
означало, что там теплее и суше. Это привело к быстрому
отступление ледника в Патагонии. Прошлые периоды быстрой смены ледников в
Патагонию тоже приписывают изменениям
в этих ветрах. Когда южный пояс западных ветров переместился на север (для
например, во время антарктического переворота холода ( ¹⁷ ) произошла сильная
в Патагонии увеличилось количество осадков и увеличилось количество ледников.Это было
относящиеся к отрицательным фазам Южного кольцевого режима ^10,11 .

И наоборот, когда пояс Южного Западного Ветра сокращается, во время
положительные фазы Южного кольцевого режима, над Патагонией тепло и сухо
и ледники сокращаются ¹¹ . За последние 10 000 лет несколько
периоды наступления и отступления ледников были связаны с изменениями в Южном
Кольцевой режим в столетнем масштабе времени ¹ .

Южные западные ветры в Антарктиде

Усиление циркумполярного вихря приводит к углублению низины моря Амундсена, охлаждая большую часть Антарктиды, но нагревая Антарктический полуостров, с более сухими условиями над Западной Антарктидой, шельфовым ледником Росса и ледником Ламберта. ²³ .Углубление впадины моря Амундсена, прилегающей к леднику Туэйтс, повлияло на количество CDW под шельфовым ледником Туэйтс ²⁷ .

Положительный индекс SAM способствует похолоданию поверхности Восточной Антарктиды. Зимнее похолодание над Восточной Антарктидой в периоды с высоким индексом SAM связано с большей термической изоляцией Антарктиды ²³ . Это связано с усилением зонального потока, уменьшением меридионального потока и усилением температурной инверсии на ледниковом щите из-за более слабых приповерхностных ветров ²³ .

Западная Антарктида и циркумполярные глубокие воды

В потере массы в Антарктиде преобладают секторы моря Амундсена / моря Беллинсгаузена. В Западной Антарктиде потеря массы из Западной Антарктиды составляла в среднем 6,9 мм за десятилетие с 1979 по 2017 год ⁹ . Эта потеря массы в значительной степени вызвана таянием океана.

Более сильные западные ветры в море Беллинсгаузена и северной части моря Амундсена изменили циркуляцию океана, что привело к вторжению большего количества циркумполярных глубинных вод (ЦПВ) на континентальный шельф ¹⁸ в направлении зон заземления ледника Туэйтс ¹⁹ .Усиленные полярные западные ветры вытесняют больше циркумполярных глубинных вод на континентальный шельф, где они тают основание шельфовых ледников ^9,20 . Воды континентального шельфа в море Амундсена потеплели, что привело к истончению шельфового ледника и отступлению линий заземления ²¹ .

Потеря массы в море Амундсена, Уилкс, Западный полуостров
и моря Беллинсгаузена в Антарктиде увеличивались с тех пор, как
1970-х годов, и это согласуется с полярным сокращением западных ветров, которые
усилить CDW на континентальном шельфе ⁹ .Циркумполярная глубокая вода
достигает ледников через глубокие батиметрические желоба на морском дне, которые
были высечены бывшими ледяными потоками. Эта вода может растопить шельфовые ледники и
дестабилизируют ледники ⁹ .

Теплая циркумполярная глубоководная вода проникает под шельфовые ледники ледников Пайн-Айленд и Туэйтс.

Антарктический полуостров

Вокруг Антарктического полуострова ледник продвигается и
рецессии были связаны с ослаблением или усилением полосы южных
Западные ветры ¹⁰ .Вокруг Западной Антарктики
Полуостров, ледники, оканчивающиеся теплым Циркумполярным Глубинным Вастером, имеют
претерпел значительное отступление ²² .

Положительная фаза SAM также вызывает потепление на Антарктическом полуострове ⁸ . Наибольшее потепление наблюдается в летние месяцы и связано с усилением южных западных ветров и положительной фазой южной кольцевой моды. Более сильные ветры привели к тому, что более теплые морские воздушные массы пересекли полуостров и достигли низколежащих шельфовых ледников.Хребет гор Антарктического полуострова также вызывает адиабатический спуск и потепление ветров, когда они пересекают рельеф. ^23.

Увеличение количества морского льда и расширение западных ветров к экватору способствует более крупным ледникам в Патагонии и восточной части Антарктического полуострова. Уменьшение протяженности ледников в Патагонии и восточной части Антарктического полуострова происходит, когда условия напоминают устойчивый положительный южный кольцевой режим ¹⁰ .

Керны льда на Антарктическом полуострове на мозаике Антарктиды Landsat Image.

Прогнозы на будущее

При сценарии ограниченного потепления (~ 1,5 ° C), с постепенным восстановлением озоновой дыры и стабилизацией выбросов парниковых газов, вероятно, что южные западные ветры вернутся к значениям, типичным для двадцатого века ²⁴ . Восстановление озона, в частности, будет способствовать ослаблению приполярных западных ветров ²⁵ .

Согласно сценарию более высоких выбросов, увеличение выбросов парниковых газов вызовет продолжающееся смещение южных западных ветров к полюсу с усилением во все сезоны. ²⁴ .Изменения океанических течений, вызванные ветром, увеличат перенос тепла от океана к морю Амундсена, проникая в полости под плавучими шельфовыми ледниками и вызывая более сильное базальное таяние, а также снижение обратного напряжения на грунтовых льдах вверх по течению ²⁴ .

Дополнительная литература

1. Moreno, P. I. et al. Начало и развитие южных кольцевидных модоподобных изменений в столетнем масштабе. Sci. Отчет 8 , 3458 (2018).

2.Тоггвейлер, Дж. Р. Шифтинг Вестерлис. Наука (80-.). 323 , 1434–1435 (2009).

3. Дарвилл, К. М., Бентли, М. Дж., Стоукс, К. Р. и Шульмейстер, Дж. Время и причина наступления ледников в южных средних широтах во время последнего ледникового цикла, основанные на синтезе возрастов воздействия из Патагонии и Новой Зеландии. Quat. Sci. Ред. 149 , 200–214 (2016).

4. Davies, B.J. et al. Эволюция Патагонского ледникового щита с 35 тыс. Лет до наших дней (PATICE). Earth-Science Rev. 204 , 103152 (2020).

5. Маршалл, Дж. Дж. Тенденции в южном кольцевом режиме по наблюдениям и повторному анализу. J. Clim. 16 , 4134–4143 (2003).

6. Картер Л., Маккейв И. Н. и Уильямс М. Дж. М. Глава 4 Циркуляция и водные массы Южного океана: обзор. в Эволюция климата Антарктики (ред.Флориндо Ф. и Зигерт М. Б. Т.-Д. in E. and E. S.) 8 , 85–114 (Elsevier, 2008).

7. Ли Д. Ю., Петерсен М. Р. и Лин В. Южный кольцевой режим и западные ветры у поверхности Южного океана в E3SM. Earth Sp. Sci. 6 , 2624–2643 (2019).

8. Abram, N.J. et al. Эволюция южной кольцевой моды за последнее тысячелетие. Nat. Клим. Чанг. 4 , 564–569 (2014).

9. Rignot, E. et al. Четыре десятилетия баланса массы антарктического ледникового щита с 1979 по 2017 гг. Proc. Natl. Акад. Sci. 116 , 1095–1103 (2019).

10. Kaplan, M. R. et al. Поведение ледников вокруг северной части Антарктического полуострова в голоцене и возможные причины. Планета Земля. Sci. Lett. 534 , 116077 (2020).

11. Reynhout, S. et al. Голоценовые колебания ледников в Патагонии модулируются интенсивностью летней инсоляции и темпами изменчивости, подобной южной кольцевой моде. Quat. Sci. Ред. в печати , (2019).

12. Sagredo, E.A. et al. Транстихоокеанский ледниковый отклик на антарктическую инверсию холода в южных средних широтах. Quat. Sci. Ред. 188 , 160–166 (2018).

13. Moreno, P. I. et al. Южно-кольцевая мода-подобные изменения в юго-западной Патагонии в столетних временных масштабах за последние три тысячелетия. Nat. Commun. 5 , 1–7 (2014).

14. Thompson, D. W. J. et al. Признаки антарктической озоновой дыры в изменении климата на поверхности Южного полушария. Nat. Geosci. 4 , 741–749 (2011).

15. Bracegirdle, T. J. et al. Назад в будущее: использование реконструкций долгосрочных наблюдений и палео-прокси для улучшения модельных прогнозов климата Антарктики. Науки о Земле 9 , (2019).

16. Виланова, И., Морено, П. И., Миранда, К. Г. и Вилья-Мартинес, Р. П. Последнее ледниковое окончание в секторе Койайке в центральной Патагонии. Quat. Sci. Ред. 224 , 105976 (2019).

17. Монтад, В., Пейрон, О., Фавье, К., Франсуа, Дж. П., Хаберле, С. Г. Калибровка пыльцы и климата из Западной Патагонии для палеоклиматических реконструкций. J. Quat. Sci. 34 , 76–86 (2019).

18. Стейг, Э. Дж., Динг, К., Баттисти, Д.С. и Дженкинс, А. Тропическое воздействие циркумполярного притока и истончения выходного ледника в заливе моря Амундсена, Западная Антарктида. Ann. Glaciol. 53 , 19–28 (2012).

19. Scambos, T. A. et al. Насколько, насколько быстро ?: научный обзор и перспективы исследований нестабильности антарктического ледника Туэйтс в 21 веке. Glob. Планета. Измените 153 , 16–34 (2017).

20. бригада, И. et al. Баланс массы Антарктического ледникового щита с 1992 по 2017 год. Природа 558 , 219–222 (2018).

21. Шмидтко С., Хейвуд К. Дж., Томпсон А. Ф. и Аоки С. Многолетнее потепление антарктических вод. Наука (80-.). 346 , 1227–1231 (2014).

22. Cook, A. J. et al. Океанское воздействие на отступление ледников в западной части Антарктического полуострова. Наука (80-.). 353 , 283–286 (2016).

23. Mayewski, P.A. et al. Состояние климатической системы Антарктики и Южного океана. Rev. Geophys. 47 , 1–38 (2009).

24. Rintoul, S. R. et al. Выбирая будущее Антарктиды. Природа 558 , 233–241 (2018).

25. Siegert, M. et al. Антарктический полуостров при сценарии глобального потепления на 1,5 ° C. Фронт. Environ. Sci. 7 , (2019).

26. Тоггвейлер, Дж. Р., и Рассел, Дж. (2008). Циркуляция океана в условиях потепления. Nature , 451 (7176), 286–288.

27. Холланд, Д. М., Николлс, К. В., и Басински, А. (2020). Южный океан и его взаимодействие с антарктическим ледниковым щитом. Science , 367 (6484), 1326 LP — 1330. https://doi.org/10.1126/science.aaz5491

28. Паттин, Ф., & Морлигхем, М. (2020). Неопределенное будущее Антарктического ледяного щита. Science , 367 (6484), 1331–1335.

Катабатические ветры уменьшают вклад осадков в баланс массы антарктического льда.

Значимость

Осадки над Антарктидой остаются в значительной степени неизвестными, несмотря на их решающую роль в балансе массы поверхности Антарктического ледяного покрова. Используя беспрецедентные наблюдения, охватывающие целый год, эта работа описывает ранее неизвестный механизм, который приводит к сублимации значительной части снегопадов в нижних слоях атмосферы в результате взаимодействия осадков и стокового ветра.Сублимация снегопадов в атмосфере, вызванная стоковыми ветрами, составляет порядка 35% на окраинах Восточной Антарктиды. Этот процесс критически влияет на интерпретацию спутниковых дистанционных наблюдений вблизи земли и предполагает, что сублимация снегопадов в условиях потепления климата может уравновесить ожидаемое увеличение количества осадков.

Abstract

Снегопад в Антарктиде является ключевым элементом баланса массы ледникового покрова, который влияет на уровень моря в глобальном масштабе.Над окраинами континентов в течение всего года дуют стойкие стоковые ветры, которые снабжают нижнюю тропосферу ненасыщенным воздухом. Мы показываем, что этот сухой воздух приводит к значительной сублимации снегопада на низком уровне. Мы обнаружили, используя беспрецедентные данные, собранные за 1 год на побережье Земли Адели, и моделирования из различных атмосферных моделей, что низкоуровневая сублимация приводит к сокращению общего количества снегопадов на континенте на 17% и до 35% на окраинах Восточной Антарктиды. существенно влияет на спутниковые оценки вблизи земли.Наши результаты показывают, что по мере прогрессирования потепления климата этот процесс будет усиливаться и ограничит ожидаемое увеличение количества осадков на уровне земли.

Осадки в Антарктиде выпадают почти исключительно в виде снегопадов (1). В качестве доминирующего входного члена осадки являются ключевым компонентом баланса массы ледникового покрова, и изменения этого баланса могут напрямую влиять на уровень моря в глобальном масштабе (2 (– 5). Над Антарктидой количество снегопадов еще не поддается количественной оценке и меньше задокументировано, чем где-либо еще.Отчасти это связано с отсутствием измерений, охватывающих процессы от образования осадков до осаждения на почву. После недавнего развития атмосферных исследований в полярных регионах (6) и благодаря последним технологическим достижениям в области дистанционного зондирования, такие измерения начинают регулярно собираться в различных точках континента (7–9).

Проблемы, влияющие на наблюдения за снегопадом на месте, — это чрезвычайно низкие температуры и интенсивность снегопада во внутренних районах, а также ветровой режим вблизи побережья.Над окраинами континентов в течение всего года дуют стойкие стоковые ветры (10, 11). Они происходят из холодного и сухого внутреннего континента и поэтому снабжают нижнюю тропосферу большими массами ненасыщенного воздуха. Инверсия приземной температуры и отсутствие орографических барьеров позволяют катабатическим ветрам развиваться в одни из самых сильных, устойчивых и наиболее направленных приповерхностных ветров на Земле (10⇓ – 12). Влияние этих ветров на перенос и сублимацию снега после его осаждения на поверхности было изучено, смоделировано и количественно оценено (13, 14).Этот процесс оказался важнейшим для баланса массы ледникового покрова (3), особенно в восточной части континента. Однако взаимодействие стокового ветра со снегопадом остается неизвестным, несмотря на важность осадков для баланса массы ледникового покрова.

С ноября 2015 г. по ноябрь 2016 г. мы провели полевую кампанию по мониторингу осадков (9) на станции Дюмон д’Юрвиль (DDU) на побережье Восточной Антарктиды (66.6628 ю.ш., 140.0014 E). Мы получили беспрецедентные метеорологические радиолокационные измерения осадков на Земле Адели с помощью сканирующего поляриметрического радара X-диапазона (развернутого с декабря 2015 года по январь 2016 года) и радиолокатора с вертикальным профилем K-диапазона (работающего с ноября 2015 года). Эти радиолокационные данные позволили нам выявить типичную пространственную структуру осадков, в частности, в вертикальном измерении. Из-за сильного стокового ветрового режима Земля Адели особенно хорошо подходит для изучения стоковых ветров и их взаимодействия с осадками.

Результаты

Низкоуровневая сублимация осадков.

Наши наблюдения в DDU неизменно показывают, что снегопад часто либо не достигает земли (вирга), либо сильно уменьшается в интенсивности в нижнем километре атмосферы (рис. 1). Это говорит о том, что осадки претерпевают значительный процесс сублимации вблизи земли. Ежедневные потери массы осадков над вертикальным столбом, вызванные сублимацией, могут приближаться к 100% при низкой интенсивности снегопада на уровне земли и уменьшаться примерно до 20% в наиболее интенсивных случаях снегопада (рис.S1). Доступные измерения дистанционного зондирования за полный год демонстрируют четкий сигнал о низкоуровневой сублимации: максимальное накопление снега происходит на ∼0,7 ± 0,05 км над поверхностью, чуть выше типичной высоты верхней границы стокового потока, идущего с внутреннего континента, в то время как вблизи поверхности годовые значения накопления примерно на 25% ниже максимальных (рис. 2).

Рис. 1.

Свидетельства низкоуровневой сублимации по вертикальному сечению измерений метеорологического радиолокатора, выполненных в DDU 29 декабря 2015 года.Поперечный разрез проводится в направлении антарктического плато с истинным азимутом 203 °. Переменная, обозначенная цветом в поперечном сечении, представляет собой коэффициент отражения радара ZH (выраженный в дБZ), связанный с интенсивностью снегопада через степенной закон (подробности в Материалы и методы ), а интенсивность снегопада в столбце над радаром местоположение отображается в виде индивидуального профиля. Области, где радиолокационные измерения искажены отражением земли над континентом, затенены серым цветом.

Рис. 2.

Зависимость кумулятивного снегопада от высоты над землей в DDU, полученная с помощью наземных радиолокационных измерений и численных моделей атмосферы. Мы получили кривые за годичный период с ноября 2015 года по октябрь 2015 года (MRR 1y, LMDZ и ECMWF IFS) или за полугодовой период с ноября 2015 года по май 2016 года (MAR и MRR 1/2 года). . Левый показывает кривые абсолютного накопленного снегопада, а Правый показывает те же самые кривые, нормализованные по их соответствующему максимальному значению.Три модели (ECMWF, MAR и LMDZ) работают с разным разрешением и с разными физическими параметризациями, все демонстрируют низкоуровневую сублимацию.

Рис. S1.

Относительная потеря осадков в суточном масштабе как функция дневной интенсивности осадков, измеренная радаром MRR и смоделированная с помощью модели ECMWF IFS в течение интересующего года (с ноября 2015 г. по октябрь 2016 г.). Относительная потеря в суточном масштабе — это разница между максимальным накоплением осадков над вертикальным столбом и приземным накоплением, нормированным на максимальное накопление.Сплошные линии соответствуют медианным значениям, а заштрихованные области соответствуют межквантильному диапазону от 10 до 90%. Статистические данные рассчитываются для бункеров размером 0,1 мм / ч. Если в ячейку попало менее 20 измерений, размер ячейки увеличивался итеративно на 10% до тех пор, пока он не содержал по меньшей мере 20. Мы можем наблюдать, что события более высокой интенсивности относительно меньше подвержены влиянию сублимации низкого уровня.

Эти наблюдения дают нам представление о происхождении этого процесса низкоуровневой сублимации осадков (LSP), наблюдаемого в данных, который обусловлен ветровым режимом и атмосферной стратификацией вблизи уровня земли.Вблизи поверхности ветер обычно достаточно силен, чтобы поднимать и рециркулировать выпавший снег, а воздух увлажняется и часто насыщается за счет сублимации дрейфующего и метельчатого снега (14, 15), который может подниматься до (но редко превышает) 300 м над поверхностью (16) (рис. 3). Из-за температурной инверсии в верхней части этого почти насыщенного слоя воздух наверху остается сухим и ненасыщенным (ниже примерно 1200 м для DDU). На высоте (> 1200 м) насыщение или перенасыщение является необходимым условием зарождения и роста кристаллов льда до размера, необходимого для осаждения.Воздух, поступающий с континента, ускоряется по мере того, как склон местности становится более крутым, что связано с адиабатическим потеплением (17, 18). Это адиабатическое нагревание дополнительно увеличивает пересыщение в сухом слое за счет снижения относительной влажности нисходящей воздушной массы. В непосредственной близости от океана, где уклон местности резко уменьшается до нуля, стоковые воздушные потоки замедляются. Сухой воздух накапливается и постепенно насыщается до тех пор, пока структура сухого слоя, наблюдаемая над откосом и у берегов, не рассеется над океаном (18).Из-за постоянного оттока и накопления сухого воздуха окраины антарктического континента, где количество осадков намного выше, чем на возвышенном плато, являются областями, где сублимация снегопадов является наиболее важной (рис. S2).

Рис. 3.

Механизмы, приводящие к усилению сублимации над прибрежными участками на окраине антарктического ледникового покрова. Пространственные масштабы аппроксимируются от разреза, пересекающего DDU, в направлении максимального наклона к плато. Накопление воздуха с низкой относительной влажностью у окраин Антарктики приводит к усилению сублимации.Кривые относительной влажности (RH), температуры (T) и скорости ветра (W) соответствуют медианным профилям этих переменных, полученным из ежедневных радиозондовых измерений, проводимых в 00 UTC в период с ноября 2015 года по ноябрь 2016 года. по выпадению осадков. Они подчеркивают типичное расслоение атмосферы во время снегопадов в этом месте.

Рис. S2.

Поперечный разрез накопленного снегопада за 1 год (ноябрь 2015 г. — октябрь 2016 г.), полученный с помощью модели ECMWF IFS.Разрез пересекает расположение станции DDU (66,6628 ° ю.ш., 140,0014 ° в.д.) и проводится примерно в направлении максимального уклона в сторону Антарктического плато. Этот рисунок представляет собой двумерное представление того, что показано на рисунке 2. Вблизи границы ледникового щита максимальное накопление не происходит на приподнятых высотах. На рис. 3 показан механизм, приводящий к этой вертикальной структуре.

LSP по континентальной шкале.

Приведенный выше анализ показывает важность механизма LSP для общего количества осадков в DDU.А как насчет остальной Антарктиды? Поскольку измерения вертикальных профилей осадков очень редки (до сих пор были собраны в трех точках), тот же подход не может быть использован для исследования LSP в континентальном масштабе. Первым важным признаком является анализ длинных записей данных радиозондирования, доступных в Антарктиде: катабатические ветры и ненасыщенная низкоуровневая тропосфера наблюдаются на большей части окраин Восточной Антарктиды, как показано в статистических данных зондирования на рис.S3. Таким образом, благоприятные условия для возникновения механизма LSP существуют не только в Земле Адели, но и в других регионах Антарктики. Поэтому для изучения механизма LSP в масштабах антарктического континента и с учетом очень небольшого количества наборов данных об осадках, собранных до сих пор в Антарктиде, мы используем выходные данные трех различных и дополнительных атмосферных моделей ( Материалы и методы, ): исследовательская модель с высоким разрешением. [Modèle Atmosphérique Régional (MAR)], оперативная глобальная модель [Интегрированная система прогнозов погоды Европейского центра среднесрочных прогнозов (ECMWF IFS)] и глобальная климатическая модель [Laboratoire de Météorologie Dynamique Zoomed (LMDZ)], которая является атмосферный компонент модели системы Земля, используемой в CMIP5 (19).Моделирование всех трех атмосферных моделей воспроизводило аналогичную структуру осадков относительно наблюдений, хотя высота максимума снегопада колеблется от 0,9 до 1,2 км над поверхностью, а амплитуда потерь ниже наблюдаемой. Это указывает на надежное динамическое происхождение процесса, которое, следовательно, не сильно зависит от различий между параметризациями моделей микрофизических процессов. MAR при разрешении 5 км лучше воспроизводит полную вертикальную структуру осадков и лучше соответствует положению максимума и амплитуде сублимации, тогда как IFS ECMWF (≈10 км) и LMDZ (≈70 км) размещают максимум выше и ниже. воспроизводят более гладкий профиль кумулятивных осадков, вероятно, из-за их более низкого пространственного разрешения.Метель в САХ относится к той же категории воды, что и снежинки. Это объясняет очевидное увеличение количества осадков ниже 300 м над уровнем моря, потому что метель и частицы осадков не могут быть разделены в модели. Модель ECMWF IFS не учитывает метель и ее влияние на влажность воздуха, но ассимилирует данные атмосферного зондирования в нескольких местах Антарктиды. Различия между тремя моделями выше уровня максимального снегопада (рис. 2) являются результатом различных микрофизических параметризаций и коэффициентов преобразования облака в снег, используемых моделями.

Рис. S3.

Карта однолетней средней скорости ветра в Антарктиде по модели IFS ECMWF. На карте выделено расположение 12 научных станций, на которых ежедневно проводятся зондирования атмосферы. Голубое число рядом с аббревиатурой каждой станции указывает значение коэффициента сублимации, как на рис. 4 C . Для станции DDU красным цветом также показана оценка коэффициента сублимации по измерениям MRR на глубине до 300 м над землей. Отдельная панель для каждого местоположения показывает статистику, соответствующую 10 y данных относительной влажности по отношению ко льду как функции высоты над уровнем моря.Статистика обусловлена ​​выпадением осадков на основе реанализа ERA-Interim. Сплошные черные линии указывают медианные значения, заштрихованная красным область указывает межквантильный диапазон от 25 до 75%, а заштрихованная синим область указывает межквантильный диапазон от 10 до 90%. Статистика вычисляется для каждого бина 0,1 км, и в каждом бине содержится не менее 100 измерений.

Глядя на моделирование модели IFS ECMWF для всего континента, мы видим, что в нескольких регионах, образующих пояс вокруг окраины Восточной Антарктиды, более 40% снегопада сублимируется в нижнем километре атмосферы до достигнув земли (рис.4 и рис. S3). Сублимация, превышающая 30% в относительном выражении, также наблюдается на многих шельфовых ледниках, но абсолютные количества сублимации в этих местах по крайней мере на порядок меньше, чем значения, наблюдаемые на окраинах Восточной Антарктиды. Учитывая близость к горным хребтам Антарктического полуострова, феновые ветры могут играть роль в случае шельфового ледника Ларсена (20), а скопление воздуха, выходящего на плато и пересекающего трансантарктические горы, может повлиять на реку Росс шельфовый ледник (21).Наконец, вклад сублимации низок как в относительном, так и в абсолютном выражении на возвышенной части континента, и наблюдается четкая связь с топографией через ветровые каналы, особенно на окраинах Восточной Антарктиды (рис. 4). По нашим оценкам на основе моделирования IFS ECMWF, за год измерений (с ноября 2015 года по ноябрь 2016 года) выпадение снега в водном эквиваленте не менее 651 Гт было сублимировано из-за процесса LSP, описанного выше. Это соответствует 17% от общего количества снегопадов на всем антарктическом континенте, никогда не достигающих земли.Стоит отметить, что этот процент имеет примерно такую ​​же величину (10–15%), что и расчетная доля сублимации снега после выпадения (13, 22). На окраинах Восточной Антарктиды (определяемой здесь от 30 ° з.д. до 150 ° в.д.), где накопление снега больше, чем внутри, вклад сублимации снегопада больше: 35% для всех регионов, где поверхность ниже 1 км над уровнем моря.

Рис. 4.

Количественная оценка вклада сублимации снегопадов над Антарктическим континентом.Накопленная сублимация за рассматриваемый год (с ноября 2015 года по октябрь 2016 года) получена из серии ежедневных 24-часовых прогнозов на основе действующей модели ECMWF IFS. ( A ) Общее годовое количество снегопадов, достигающих уровня земли. ( B ) Абсолютный годовой вклад сублимации. ( C ) Коэффициент сублимации: отношение общего количества сублимированного снега к максимальному количеству снегопада в вертикальном столбце. Сплошная синяя линия указывает на высоту 1000 м над уровнем моря.Подробности приведены в «Материалы и методы» . Следует отметить, что величина снегопада над Антарктическим полуостровом и в некоторых районах Восточной Антарктиды часто превышает 1000 мм. Цветовая шкала ограничена 1000 мм для улучшения читаемости.

Обсуждение и заключение

Влияние LSP на вертикальную структуру осадков поднимает вопрос об интерпретации спутниковых радиолокационных измерений осадков над континентом Антарктида (23, 24), которые в настоящее время являются единственным источником информации, не использующим модели. способен охватить весь континент.Эти измерения следует отбросить близко к поверхности из-за загрязнения радиолокационного сигнала наземными помехами (24), а измерения на определенной высоте (1,2 км для CloudSat и около 0,8 км ожидается для EarthCare) над поверхностью используются в качестве прокси для приземных осадков. Вертикальная структура на рис. 2 и пояс сублимации, наблюдаемый на рис. 4, предполагают, что спутниковые извлечения переоценивают осадки в областях, где сублимация доминирует над низкоуровневой структурой осадков в слепом диапазоне спутников.Как показано на рис. S4, ожидаемые отклонения спутниковых оценок действительно неравномерно распределены по континенту со значительными завышенными оценками, которые могут составлять порядка 50% в областях катабатических каналов из-за неравномерного распределения высоты ЛСП (рис. S5).

Рис. S4.

Количественная оценка ожидаемой систематической ошибки в спутниковых оценках как следствие слепого диапазона спутников только для 1-летнего периода (с ноября 2015 года по октябрь 2016 года). Смещение рассчитывается с использованием данных IFS ECMWF и определяется как разница между совокупным снегопадом в слепом диапазоне минус совокупный снегопад, достигающий земли (нормализованный по значению земли).( A ) Слепая дальность 800 м. ( B ) Слепая дальность 1200 м.

Рис. S5.

Высота максимального кумулятивного снегопада над континентальной Антарктидой с использованием данных модели ECMWF IFS за год с ноября 2015 года по октябрь 2016 года. Эта высота определяется как высота, на которой кривая на рис. 2 достигает своего максимума.

Хотя LSP имеет большое значение в Антарктиде, мы ожидаем, что благоприятные условия могут существовать и в Арктике. Возникновение низкоуровневой сублимации в Арктике было выдвинуто гипотезой (25), а недавние измерения с помощью дистанционного зондирования (26) показали структуры осадков, аналогичные тем, которые мы наблюдали в Антарктиде.Механизм LSP, ведущий к наблюдаемому поясу сублимации, будет чувствителен к изменению климата. В настоящее время потепление затрагивает в основном Западную Антарктиду, но ожидается, что в ближайшие десятилетия оно затронет и Восточную Антарктиду (27). Нелинейность эффекта Клаузиуса-Клапейрона означает, что повышение температуры над прибрежными районами приводит к гораздо большему увеличению абсолютной влажности для достижения насыщения, чем такое же повышение температуры над более холодным плато. Действительно, повышение температуры на 1 ° C приводит к увеличению давления насыщенного пара по отношению к льду ei примерно в шесть раз большему при -10 ° C, чем при -30 ° C, при остальном без изменений.Поскольку низкоуровневый воздух окраин Антарктики происходит с более холодного плато, степень недонасыщенности этого слоя будет увеличиваться при потеплении климата. С одной стороны, повышенная влагоудерживающая способность атмосферы при более высоких температурах приводит к увеличению количества снегопадов (2, 28, – 30). С другой стороны, изменения синоптических характеристик ветра и динамики также модулируют сигнал (31). Наши результаты показывают, что дополнительная сложность возникает из-за изменений влажности и силы стокового ветра.Эволюция (и чувствительность) снегопадов с изменением климата в прибрежных районах Антарктики, уже затронутых потерей льда с их шельфовых ледников (32), будет зависеть от крупномасштабных атмосферных обратных связей, а также от местных изменений в катабатических ветрах. Увеличение LSP, связанное с более высокими температурами, может частично уравновесить увеличение количества снегопадов на окраинах континента за счет уменьшения доли снегопада, который достигает земли.

Низкоуровневая сублимация снегопада включает массу воды, по крайней мере, той же величины, что и для процессов, происходящих после осаждения грунта.Учитывая эту величину и в свете будущих климатических сценариев, наше исследование показывает, что сублимацию снегопадов следует явно рассматривать и контролировать как отдельный элемент баланса массы ледникового покрова.

Материалы и методы

Радиолокационные данные в DDU.

Необработанные данные, собранные с помощью вертикально наведенного K-диапазона Micro Rain Radar (MRR) (33), были обработаны с помощью алгоритма, подробно описанного в ссылке. 34, а затем преобразованы в интенсивность снегопада с помощью отношения, обученного локально с разрешением по времени 1 час.Профиль на рис. 2 был получен путем суммирования профилей за период с 22 ноября 2015 г. по 12 ноября 2016 г. (MRR 1 год) и с 22 ноября 2015 г. по 31 мая 2016 г. (MRR 1/2 года). . Диапазон ошибок зависит от доверительного интервала экспоненты и параметров префактора отражательной способности к степенному закону интенсивности снегопада. Степенной закон принимает форму Z = 75,8S0,9 с коэффициентом отражения Z, выраженным в миллиметрах ⁶ метра ⁻³ и усредненным с временным разрешением 1 час вместо собственного разрешения обработанных данных, равного 30 с.Интенсивность снегопада S определяется в миллиметрах час − 1. Данные MRR были собраны с радиальным разрешением 100 м (по вертикали), и первое действительное измерение, которое используется в качестве прокси для приземного значения, собирается на третьем стробе диапазона. Таким образом, центр этих ворот находится на высоте 300 м над землей, а высота ворот составляет 300 ± 50 м. Данные об отражательной способности, собранные второй радиолокационной системой (диапазон X), использовались в качестве эталона для проверки и калибровки измерений MRR. Поляриметрический радар X-диапазона был развернут с декабря 2015 года по февраль 2016 года, и в качестве сканирующего радара он смог предоставить пространственную информацию, показанную на рис.1. Подробную информацию о радиолокационных данных, собранных в DDU, и их преобразовании в интенсивность снегопада можно найти в исх. 9.

Данные численной модели погоды.

В исследовании использовались модели ECMWF IFS, MAR и LMDZ.

Оперативная глобальная система численного прогнозирования погоды в ECMWF IFS обеспечивает два раза в день анализ с высоким разрешением и прогнозы с шагом сетки ~ 10 км. Варианты модели прогноза на этот период были 41r1 и 41r2 со 137 вертикальными уровнями и первым уровнем на 10 м.Модель имеет переменные для доли облачности, облачной жидкости, облачного льда, дождя и снега и связанных с ними параметризаций микрофизических процессов (35, 36). Здесь мы используем 3-часовой временной ряд из краткосрочных 24-часовых прогнозов, инициализированных в 00 всемирного координированного времени (UTC) каждый день в течение года, соответствующего наблюдениям с ноября 2015 года по ноябрь 2016 года. количество осадков в первые часы прогноза оказалось незначительным для интересующей области.Данные интерполируются в сетку широты / долготы 0,25 ° для более быстрой обработки. Для анализа на рис. 4 и рис. S2 и S3, мы использовали IFS ECMWF, потому что данные были доступны по всей антарктической области, и они включают ассимиляцию имеющихся измерений. В DDU, где эталонные наблюдения были собраны MRR на глубине до 300 м над землей (минимальная наблюдаемая высота), общая сублимация от IFS ECMWF также до 300 м над землей составляет около 27%, в то время как она составляет 32%. по данным MRR.Сублимация IFS ECMWF до 10 м над землей (как показано на рис. 4 C и рис. S3) составляет 36%. Стоит отметить, что ECMWF IFS не моделирует непосредственно метель, которая приводит к повторному насыщению нижнего слоя атмосферы (37), но ассимилирует атмосферные зондирования там, где это повторное насыщение появляется (рис. 3 и рис. S3).

MAR — это модель исследования, связанная с атмосферой, метельной метелью и снежным покровом на ограниченной территории. Атмосферная динамика основана на гидростатическом приближении примитивных уравнений (38), а параметризация турбулентности в приземном пограничном слое учитывает стабилизирующий эффект потока метеля (39).Модель метели, используемая в MAR, описана в ссылках. 40 и 41. MAR был установлен над Землей Адели (Антарктида) с горизонтальным разрешением 5 км по 136 × 136 точкам сетки. Боковое воздействие и состояние морской поверхности были взяты из глобального реанализа (называемого ERA-Interim), предоставленного ЕЦСПП (42). По вертикали было 26 уровней с более высоким разрешением по вертикали в нижней тропосфере. Первый уровень расположен очень близко к земле (0,15 м), так как метель моделируется явно.Моделирование, показанное на рис. 3, было выполнено с 1 ноября 2015 г. по 31 мая 2016 г.

Модель глобального климата LMDZ была запущена с использованием увеличения области станции DDU и 6-часовой релаксации ветра до Данные реанализа ЕЦСПП. Это расслабление было активным за пределами растянутой области, чтобы представить глобальные синоптические условия, и постепенно уменьшалось внутри области. Модель запускалась с разрешением по горизонтали 70 км в районе станции и 79 уровнями по вертикали, с первым уровнем 8 м.Физика облаков и атмосферных осадков модели описана в ссылке. 43.

При высоте первой модели над поверхностью от менее 1 м до 10 м, разные вертикальные разрешения в разных моделях также могут способствовать различному воспроизведению вертикальной структуры осадков.

Данные радиозондирования.

Мы использовали данные атмосферного зондирования, представленные на рис. 3 и рис. S3. Данные предоставлены в свободный доступ Департаментом атмосферных наук Университета Вайоминга (weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html) для нескольких станций зондирования. Относительная влажность по отношению к водяному RHW была преобразована в относительную влажность по отношению к ледяной RHI с учетом температуры воздуха (44, 45). Кривые на рис. 3 представляют тот же период измерений, что и данные радара MRR, и они обусловлены выпадением осадков с использованием MRR в качестве эталона. Статистические данные, представленные на рис. S3, охватывают период с 2005 по 2016 годы. В этом случае, поскольку данные in situ отсутствуют, они обусловлены выпадением осадков из ERA-Interim, который, как считается, обеспечивает наилучшую реконструкцию осадков (46 ).Порог накопления осадков, используемый для определения наличия осадков, составлял 0,07 мм за 6 часов, как было предложено для этого повторного анализа (23).

Количественная оценка общей сублимации.

Количественная оценка сублимации была получена из вертикальных профилей интенсивности снегопада. Разница между максимальным накоплением снега в вертикальном столбце в суточном масштабе времени и накоплением у поверхности земли принимается в качестве прокси для общей сублимации.

Фиг.2, что касается моделей, получено путем накопления снегопадов за тот же период, когда были доступны данные MRR. Общий коэффициент сублимации, показанный на рис. 4 A , был получен путем накопления за 1 год данных, агрегированных в суточном масштабе, как объяснено ниже. Для каждого дня i и в каждой точке сетки мы рассчитали максимальное накопление снега по вертикальному столбцу Cmaxi (в миллиметрах) и общее приземное накопление Cgri (в миллиметрах). Уровни высоты незначительно различаются от профиля к профилю в субсуточном масштабе, поскольку они являются результатом преобразования модельных уровней в высоты над землей, которые зависят от температуры и давления на этих уровнях.По этой причине для однородности они линейно интерполируются в регулярную сетку на высоте от 10 до 4500 м над землей. Анализ исключает все профили с положительной температурой в градусах Цельсия, чтобы избежать путаницы процесса преобразования снега в дождь с сублимацией снегопада; Таким образом удаляется 0,42% профилей над континентальной Антарктидой, при этом максимальные значения становятся значимыми (до 30%) на самой низкой широте Западной Антарктиды на Антарктическом полуострове.Общий коэффициент сублимации на рис. 4 C получен за N дней какSR = ∑iNCmaxi − ∑iNCgri∑iNCmaxi. [1]

Общая сублимация на рис. 4 B для анализируемого периода дается числителем уравнения. 1 . Таким образом, оценка сублимации основана на ежедневных данных. В субсуточных масштабах вклад сублимации может быть еще больше.

Благодарности

Мы благодарим Французский полярный институт, который оказал материально-техническую поддержку кампании по измерениям осадков в Антарктике: дистанционное зондирование с поверхности и из космоса (APRES3).Мы также благодарим Департамент атмосферных наук Университета Вайоминга за их услуги по предоставлению данных зондирования атмосферы и Météo France за зондирование в Дюмон д’Юрвиль. Мы благодарим Флорентина Лемонье (Laboratoire de Météorologie Dynamique) за выполненные им прогоны LMDZ и команду разработчиков LMDZ за их значительный вклад в улучшение кода: Жан-Ива Гранпейса, Фредерика Урдена, Катрин Рио и Этьена Виньона за их вклад в параметризацию облаков и ветра, а также всех инженеров, которые позволили LMDZ работать.Мы также благодарны Т. Баттину и А. Ринальдо за их помощь в создании более ранней версии этой рукописи. J.G. благодарит Швейцарский национальный научный фонд (грант 200021_163287) за финансирование его участия в проекте. Мы также благодарим Французское национальное исследовательское агентство за поддержку проекта APRES3. Проект «В ожидании заботы о Земле, обучение на A-Train» (EECLAT), финансируемый Национальным центром космических исследований (CNES), также внес свой вклад в эту работу. Моделирование MAR было выполнено с использованием высокопроизводительных вычислительных ресурсов от French Big National Equipment Intensive Computing (GENCI) от Institut du Développement et des Ressources en Informatique Scientifique (IDRIS) (грант 2017-1523) и High-Performance Computing / Modeling / Numerical и Инфраструктура технологических экспериментов (CIMENT), которая поддерживается регионом Рона-Альпы (грант CPER07_13 CIRA).

Сноски

• Авторы: J.G., C.G., and A.B. спланированное исследование; J.G. и А. проведенное исследование; J.G., J.-B.M., H.G., R.M.F., C.G., G.K. и A.B. проанализированные данные; J.G., C.G. и A.B. проведены полевые работы; Ж.-Б.М. запустил модель LMDZ; H.G. запустил модель MAR; R.M.F. использовала модель IFS ECMWF; и Дж. написал газету.

• Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

• Эта статья представляет собой прямое представление PNAS.

• Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1707633114/-/DCSupplemental.

Взаимодействие воздуха и моря влияет на большой пояс южных ветров

Широкая полоса западных ветров опоясывает Антарктиду и влияет на погодные условия Южного полушария в средних и высоких широтах. Этот пояс подвергается периодическому сжатию, при котором он смещается дальше на юг, или расширяется, когда он перемещается на север.Такое движение известно как Южный кольцевой режим (SAM) или антарктическое колебание.

Предыдущие исследования компьютерного моделирования показали, что SAM может вызывать аномалии температуры поверхности моря, что, в свою очередь, может улучшить поведение SAM. Однако подробности этой обратной связи в значительной степени неизвестны. В новом исследовании Xiao et al. обеспечивает поддержку механизма, с помощью которого аномалии температуры моря, вызванные SAM, возвращаются в атмосферу.

Чтобы изучить взаимодействие между морем и атмосферой в SAM, исследователи проанализировали ежедневные данные о погоде из Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды, данные о температуре поверхности моря от Национального управления океанических и атмосферных исследований и данные о текущих океанах из Global Ocean Data. Система ассимиляции.

Эти данные подтверждают выводы предыдущих исследований моделирования, которые показали, что взаимодействие «воздух-море» повышает устойчивость поведения SAM. Результаты также подтверждают ранее предложенный механизм этого эффекта положительной обратной связи: аномалии температуры поверхности моря, вызванные SAM, помогают поддерживать температурные аномалии в нижних слоях атмосферы, которые вызывают вихревое поведение воздуха, которое увеличивает устойчивость движений SAM.

Дальнейший анализ также показал, что эта обратная связь с вихрями действует по баротропному механизму (включая распространение и деформацию воздушного вихря) в средних широтах и ​​бароклинному механизму (включающему образование воздушного вихря) в высоких широтах.

На основе своих результатов авторы предполагают, что взаимодействие «воздух-море» может значительно повлиять на изменчивость SAM во временных масштабах от 70 до 80 дней и более. Полученные данные могут помочь улучшить прогнозы поведения SAM между сезонами или в течение одного сезона. ( Письма о геофизических исследованиях, DOI: 10.1002 / 2016GL070255, 2016)

—Сара Стэнли, писатель-фрилансер

Текст © 2016. Авторы. CC BY-NC-ND 3.0
Если не указано иное, изображения защищены авторским правом.Любое повторное использование без специального разрешения правообладателя запрещено.

Атлантический океан — факты и информация

На протяжении веков Атлантический океан был ключевым маршрутом торговли и путешествий. Атлантический океан, простирающийся от Северного полярного круга до Антарктиды, граничит с Америкой на западе и Европой и Африкой на востоке.

Это более 41 миллиона квадратных миль, второй по величине океан на Земле после Тихого океана.

Ученые и географы широко разделяют Атлантический океан на север и юг.Северная и Южная Атлантика имеют разные океанические течения, которые влияют на погоду во всем мире.

Водные течения и круговороты

Океан не стоит неподвижно, как вода в раковине. Он движется больше как конвейерная лента, приводимая в движение изменениями температуры и солености на больших площадях. Как быстро движущиеся поверхностные течения, так и более медленные глубоководные океанические течения обеспечивают циркуляцию воды по всему земному шару.

Морская вода постоянно пытается найти баланс.Теплая вода менее плотная, чем холодная, поэтому, когда вода остывает, она тонет, а теплая вода ее заменяет. Вода с высокой соленостью — более соленой — также переходит в воды с более низкой соленостью. Эти факторы приводят в движение конвейерную ленту — процесс, также называемый термохалинной циркуляцией.

Теплая вода нагревается Гольфстримом — потоком теплого воздуха, берущим начало в Мексиканском заливе. Затем теплая вода движется на север, где она заставляет более холодную воду опускаться и двигаться на юг. По мере того, как течение движется к Антарктиде, апвеллинг выталкивает холодную воду обратно на поверхность, проталкивая водянистую конвейерную ленту по всему миру.Ученые подсчитали, что конвейерной ленте требуется около 500 лет, чтобы совершить одну поездку.

Ураганы

Без африканской пустыни Сахара мало ураганов обрушилось бы на восточное побережье Северной Америки. Это потому, что поток ветра, называемый африканским восточным джетом, образуется из разницы в сухом, горячем воздухе Сахары и влажном более прохладном воздухе на западе и юге. Струя разносит западные ветры над западным побережьем Африки, где они иногда собирают океанскую воду и образуют грозы.

Ураганы подпитываются теплой водой, а более теплые летние ветры Сахары вызывают одни из самых больших ураганов, наблюдаемых в США. Те, которые образуются у берегов Африки, должны пережить сдвиг ветра (горизонтальные ветры), чтобы в полную силу ударить по Восточному побережью.

Иногда, как в случае с ураганами «Флоренс» и «Харви», штормы ослабевают по мере продвижения через Атлантический океан, но затем подпитываются теплыми водами у восточного побережья или в Мексиканском заливе.

Морская жизнь

Атлантический океан является домом для разнообразных морских обитателей, как тех, которые мы можем наблюдать на поверхности, так и тех, которые почти скрыты от глаз человека.

В декабре 2018 года National Geographic опубликовал фотографии глубоководного погружения, проведенного исследовательской группой OceanX. На изображениях показан морской национальный памятник Северо-восточные каньоны и подводные горы, охраняемый государством морской район у побережья Массачусетса, который изобилует биологическим разнообразием. Разнообразные кораллы, рыбы и моллюски были найдены на глубине более 3000 футов ниже уровня моря.

В Атлантике обитают многие другие известные виды, от дельфинов до морских черепах.

После десятилетий упадка ученые обнаружили, что в США растут популяции больших белых акул.С. вод. Большая рыба питается ластоногими, как тюлени, которые обычно водятся недалеко от берега. Несмотря на широко распространенный страх перед этим видом, который усиливается из-за того, что к нему относится поп-культура, ученые хвалят возвращение великих белых особей как историю успеха в сохранении. Недавние исследования показывают, что великие белые могут отправиться дальше на север, около Мэна, и даже на север, например, в Нью-Брансуик в Канаде.

Другие виды в водах Северной Атлантики тоже не живут.

Североатлантический кит неуклонно приближается к исчезновению.Чуть более 400 остаются в дикой природе. Кит получил свое название в начале 20 века от охотников, которые считали его «правильным» китом для ловли. В последние несколько лет киты были найдены мертвыми в канадском заливе Св. Лаврентия, что, как показывают вскрытия, скорее всего, связано с столкновениями с кораблями. Ученые также обеспокоены тем, что самки, потенциально сталкивающиеся с экологическим стрессом, не воспроизводят достаточно быстро, чтобы восстановить сокращающуюся популяцию.

Рыболовство — места, где рыбаки вылавливают виды для покупки, продажи и употребления в пищу — также будут подвержены влиянию изменения температуры воды.Исследование, опубликованное в журнале Science , показало, что некоторые популяции рыб в Атлантике выросли, а другие сократились в теплеющих водах. В Северном Европейском Северном море, которое является частью Атлантического океана, несколько промыслов сократились из-за потепления вод и чрезмерного вылова рыбы, в то время как у берегов Новой Англии увеличился объем рыболовства.

Климат 101: Океаны

Почему океан соленый? И как изменение климата влияет на Мировой океан? Узнайте больше об океане, в том числе о последствиях и возможных решениях этих изменений.

Изменение климата

Ученые быстро пытаются понять, как наша теплая атмосфера меняет Атлантический океан.

Инструменты, пришвартованные в Карибском бассейне, обнаружили, что массивная система циркуляции океана в Атлантике замедляется. Некоторые ученые обеспокоены тем, что, если холодные арктические воды станут теплее, разницы температур будет недостаточно, чтобы поддерживать циркуляцию океана с той же скоростью, с которой она двигалась.

Поскольку конвейерная лента океана влияет на погоду на суше, граничащей с Атлантическим океаном, изменение скорости циркуляции может повлиять на лето, зиму и стихийные бедствия из США.С. в Европу. Есть даже опасения, что северная Европа может погрузиться в глубокий мороз, если теплые течения, которые обычно идут в этом направлении, прекратятся.

Тем не менее, почему токи могут замедляться, все еще обсуждается. Некоторые ученые указывают на изменение климата и таяние ледников, в то время как другие утверждают, что это цикличность.

Исследования, опубликованные в разгар прошлого года активного сезона ураганов в Атлантике, показывают, что штормы будут становиться более интенсивными, влажными и медленными по мере того, как атмосфера продолжает нагреваться.Теплые температуры означают, что атмосфера может переносить больше воды, и поэтому ураганы, обрушивающиеся на восточное побережье, вызовут больше дождей и вызовут больше наводнений в более теплом климате.

По мере того, как океаны поглощают из атмосферы больше углекислого газа, они также становятся более кислыми из-за возникающих в результате химических реакций. Кислая вода может замедлить рост или даже потенциально убить кораллы, моллюски и некоторые виды планктона. Таким образом, так называемое закисление океана может нарушить важнейшие пищевые цепи.

Ветровые установки | manoa.hawaii.edu/ExploringOurFluidEarth

Преобладающие ветра

Движение воздушных масс с севера на юг в сочетании с отклонением эффекта Кориолиса создает общую картину приземного ветра на поверхности земли. Преобладающие ветры — преобладающие приземные ветры в районе. Преобладающие ветры движутся в одном направлении. Ветры, которые мы ощущаем и которые взаимодействуют с океанами, — это ветры с поверхности Земли. Однако есть и высотные ветры, которые простираются от полюсов к экватору, о которых мы обычно не подозреваем на поверхности.

Циркуляционные ячейки и преобладающие ветровые пояса

Воздушные массы не перемещаются напрямую от экватора к полюсам или полюсов к экватору. Вместо этого они проходят только треть пути, прежде чем вернуться назад. Циркуляционная ячейка — это канал циркуляции воздуха, образующий замкнутый контур. Есть три циркуляционные ячейки — и три преобладающих ветровых пояса, связанных с ними, — которые охватывают расстояние от экватора до каждого полюса.

Есть три циркуляционные ячейки: ячейка Хэдли, ближайшая к экватору, ячейка Ферреля в средних широтах и ​​полярная ячейка.С этими ячейками связаны три преобладающих ветровых пояса: пассаты, преобладающие западные ветры и полярно-восточные (рис. 3.10). На рис. 3.10 показаны только циркуляционные ячейки и ветры в Северном полушарии. Подобные циркуляционные ячейки образуются в Южном полушарии, производя те же характерные особенности приземного ветра. Ветры в каждой из южных циркуляционных ячеек известны под теми же названиями, что и северные.

Пассаты

Основная масса движения воздушных масс и передача солнечной тепловой энергии происходит в циркуляционных ячейках Хэдли, расположенных непосредственно к северу и югу от экватора.Солнце согревает тропический океан и вызывает испарение морской воды в водяной пар в воздухе. На экваторе горячий воздух, насыщенный водяным паром, система низкого давления, поднимается и движется на большой высоте к Северному и Южному полюсам. Когда водяной пар поднимается вверх, он образует облака. Вот почему в тропиках много дождей (рис. 3.11).

Высотный воздух из тропиков постепенно становится прохладным, сухим и плотным по мере того, как он перетекает из тропиков в более высокие широты.Воздух начинает опускаться примерно на 30 ° северной (северной) и южной (южной) границ, северной и южной границ ячеек Хэдли. Этот прохладный, сухой тонущий воздух создает зону высокого давления воздуха между 30 ° и 40 ° северной широты и 30 ° и 40 ° южной широты. Когда он тонет, он раскалывается; часть воздуха продолжает течь по поверхности земли к полюсам, но большая часть течет обратно к экватору. Разница давлений между опускающимся воздухом на 30 ° с.ш. и ю.ш., зоной высокого давления, и восходящим воздухом вдоль экватора, зоной низкого давления, — это то, что движет воздух обратно к экватору, в результате чего возникает пассатов .

Пояс пассатов дует к экватору с северо-востока в Северном полушарии из-за комбинированного воздействия эффекта Кориолиса и глобальных моделей атмосферной циркуляции с севера на юг (рис. 3.10).

Полярный Истерлис

На каждом полюсе холодная полярная воздушная масса создает область высокого давления воздуха. Скорость вращения полярной воздушной массы при ее движении к экватору ниже, чем скорость вращения земли и воды под ней.Масса холодного воздуха не успевает за вращающейся землей. Следовательно, воздух, текущий от Северного полюса к экватору, порождает холодные приземные ветры, дующие с северо-востока на юго-запад. Эти ветры получили название полярных восточных ветров . Ветры названы по направлению, с которого они дуют.

По мере продвижения восточных полярных ветров к экватору они становятся теплее и менее плотными. Примерно на 60 ° с.ш. часть воздушной массы поднимается и движется на север обратно к Северному полюсу на большой высоте, создавая полосу низкого давления воздуха (рис.3.10). Эта циркуляционная ячейка называется полярной ячейкой. Как и в случае с ячейкой Хэдли, разность давлений между полюсами и широтой 60 ° с.ш. вызывает циркуляцию ветра.

Преобладающая западная линия

Ячейка Хэдли отводит тепло от экватора, а полярная ячейка поглощает это тепло. Циркуляция ячейки Хэдли и полярной ячейки проста, поскольку они вызваны разным нагревом земли на экваторе по сравнению с полюсами. Этот дифференциальный нагрев создает относительно стабильную атмосферу и погодную систему.Ячейка Ферреля расположена между ячейкой Хэдли и полярной циркуляционной ячейкой (рис. 3.10). Его можно найти между 30 ° и 60 ° северной широты в северном полушарии и между 30 ° и 60 ° южной широты в южном полушарии.

Теплый воздух поднимается на 60 ° с.ш. на южной окраине полярно-восточной ячейки (рис. 3.10). Воздушные массы охлаждаются и опускаются на 30 ° с.ш. у северного края пассата. На 60 ° с.ш. часть поднимающейся воздушной массы идет на север, а часть — на юг. Опускающаяся воздушная масса также разделяется на 30 ° с.ш., причем часть идет на север, а часть возвращается на юг.Таким образом, ячейка Ферреля похожа на атмосферную шестеренку, приводимую в движение ячейками Хэдли и полярной циркуляцией.

В ячейке Ферреля в Северном полушарии приземные ветры дуют с юго-запада и называются преобладающими западными ветрами. Преобладающие западные ветры дуют с юго-запада на северо-восток из-за эффекта Кориолиса — воздушные массы движутся быстрее, чем скорость вращения земли и воды под ними. Преобладают западные ветры, дующие на большей части континентальной части Соединенных Штатов.

Зоны конвергенции

В местах схождения циркуляционных ячеек нет устойчивых господствующих ветров. В зоне межтропической конвергенции около экватора (рис. 3.11), где сходятся пассаты из северного и южного полушарий, воздух поднимается вверх, создавая пояс слабых, легких, изменчивых ветров, называемых депрессивными. Депрессия — это область низкого давления вокруг экватора, где преобладают спокойные ветры. Из-за отсутствия ветра в депрессии парусным судам было трудно пересечь экватор.

лошадиных широт — это регионы легких, переменных ветров, где циркуляционные ячейки Хэдли и Феррела сходятся на 30 ° с. в этом регионе. Этот термин возник в то время, когда парусные корабли не могли двигаться дальше без постоянного ветра, а лошади, находящиеся на борту, умирали от недостатка пищи и воды. Другое объяснение состоит в том, что моряки, которым перед рейсом платили за часть своей работы, потратили всю эту зарплату сразу, влезая в долги.Этот долг назывался временем «мертвой лошади» и обычно списывался к тому времени, когда корабль из Европы достигал субтропиков. Сходящиеся ветры на 60 ° с.ш. и 60 ° ю.ш. гораздо более нестабильны и не имеют тенденций к безветренным периодам.

Сложность атмосферной циркуляции

Трехъячеечная модель (рис. 3.10) глобальной атмосферной циркуляции упрощена. Реальное глобальное распределение воздуха намного сложнее. Одна из причин такой сложности заключается в том, что вода и земля по-разному нагреваются и охлаждаются.Количество воды и площади суши в Северном и Южном полушариях различаются. Другая причина, по которой воздушные потоки сложны, заключается в том, что расположение систем высокого и низкого давления резко меняется в зависимости от времени года. Кроме того, системы высокого и низкого давления обычно не образуют однородных полос, как описано ранее. За исключением 60 ° ю.ш., где обычно есть полоса низкого давления вокруг Антарктиды, есть локализованные зоны высокого и низкого давления воздуха.

Циркуляция океана — Coastal Wiki

В этой статье дается введение в основные модели циркуляции в океане.

Введение

Перераспределяя тепло по земному шару, океанские течения оказывают большое влияние на глобальный климат. Например, они вызывают относительную мягкость климата Западной Европы. Океанские и атмосферные течения образуют связанную динамическую систему. Неустойчивость этой системы, в частности Южное колебание Эль-Ниньо (ENSO), вызывает важные климатические колебания. Океанские течения не только распределяют тепло, но и играют решающую роль в глобальной экосистеме, накапливая [math] CO_2 [/ math] и рециркулируя питательные вещества.

Токи

Есть два основных типа океанских течений: течения, вызываемые в основном ветром, и течения, в основном вызываемые разницей в плотности. Плотность зависит от температуры и солености воды. Холодная и соленая вода густая и тонет. Будет плавать теплая и менее соленая вода. Хотя приливы обычно являются доминирующим фактором движения воды на мелководье прибрежных вод, их относительное значение для океанов меньше. Однако следует отметить, что приливы в основном генерируются в океанах (гравитационными силами Луны и Солнца) и усиливаются при распространении на континентальный шельф (см. Статью Океан и шельфовые приливы).

Ветровые океанические течения

Глобальное поле ветра

Крупномасштабное глобальное поле ветра состоит из преобладающих западных ветров на широтах от 30 до 60 градусов в северном и южном полушариях ( западных ветров ) и преобладающих восточных ветров в тропической / субтропической зоне ( пассатов ). Такая картина поля ветра является результатом низкого атмосферного давления в тропиках (теплый восходящий воздух) и высокого атмосферного давления в субтропиках (охлажденный нисходящий воздух).Приповерхностный воздушный поток — к экватору на низких широтах и ​​к полюсам на высоких широтах (так называемые ячейки Хэдли ) — отклоняется вращением Земли, что приводит к возникновению Westerlies и Trade winds . .

Поверхностные токи

Напряжение ветра вызывает сильные течения (до нескольких м / с) в поверхностном слое океана. Толщина поверхностного слоя, уносимого ветром, составляет порядка 500 метров (примерно толщина термоклина в низких и средних широтах), максимум до 2000 метров.Из-за вращения Земли основная система океанских течений состоит из больших антициклонических круговоротов (вращающихся по часовой стрелке в северном полушарии и против часовой стрелки в южном полушарии) ^[1] . Существует пять основных круговоротов: Северная Атлантика, Южная Атлантика, Северная часть Тихого океана, Южная часть Тихого океана и круговорот Индийского океана, см. Рисунок 1.
Антарктическое циркумполярное течение расположено в Южном океане и постоянно вращается вокруг Антарктиды, потому что здесь нет суши, которая могла бы прервать течение течения.Это течение, текущее на восток, вызванное преобладающими на этой широте западными ветрами.

Рис. 1. Поверхностные течения океана ^[2]

Самое известное океанское течение, Гольфстрим , представляет собой огромную движущуюся массу воды, переносящую огромное количество тепла из Карибского моря через океан в Европу. Он проходит у восточного побережья США узкой струей из-за усиления эффекта Кориолиса ^[3] на север, а затем распространяется как извилистое течение над океаном, создавая серию мезомасштабных водоворотов и водоворотов.Североатлантический круговорот завершается канарским течением в Восточной Атлантике, которое переносит относительно холодную воду на юг и запад. Куросио — теплое пограничное течение в северо-западной части Тихого океана, подобное Гольфстриму . Это часть большого круговорота, образованного Калифорнийским течением и Северным экваториальным течением . Северное экваториальное течение и Южное экваториальное течение движутся восточными пассатами над Тихим океаном.Южно-тихоокеанский круговорот завершается теплым течением Западно-Австралийского и холодным Перу .

Апвеллинг

Рис. 3. Перенос Экмана и результирующий экваториальный апвеллинг с подъемом термоклина ^[4]

В регионах, где транспорт Экмана отклоняет пограничное течение от побережья, вода из глубин океана поднимается к поверхности океана, см. Рисунок 2. Это явление называется «апвеллинг» и очень важно для обогащения поверхностных вод органическими веществами и питательными веществами. .Зоны апвеллинга характеризуются очень богатой морской жизнью и богатыми рыбными ресурсами. Зоны апвеллинга существуют у текущих на юг пограничных течений в Северном полушарии ( Калифорнийское течение вдоль западного побережья США, Канарское течение вдоль западноафриканского побережья) и у текущих на север пограничных течений в Южном полушарии ( Перуанское течение ). вдоль западного побережья Южной Америки и Бенгельское течение вдоль западного побережья Южной Африки).

Апвеллинг также происходит на экваторе в Тихом океане ( Экваториальный апвеллинг, ). Северное экваториальное течение отклоняется на север, а южное экваториальное течение — на юг вследствие эффекта Кориолиса. Это вызывает подъем богатой питательными веществами воды и охлаждение поверхностных вод около экватора Тихого океана, см. Рисунок 3. Зоны опускания существуют к северу и югу от экватора.

Эль-Ниньо Южное колебание

Неустойчивость связанной динамики океана и атмосферы вызывает большие колебания климата Тихоокеанского региона, которые ощущаются в глобальном масштабе.Ослабление восточных пассатов позволяет теплой воде из западной части Тихого океана течь обратно с помощью экваториального встречного течения к восточной южноамериканской границе, где апвеллинг течения холодной глубоководной воды океана перекрывается. Это приводит к относительному потеплению восточной части Тихого океана (понижению атмосферного давления на поверхности моря) и относительному охлаждению западной части Тихого океана (увеличению атмосферного давления на поверхности моря) и, следовательно, вызывает дальнейшее ослабление восточных пассатов.Эта обратная связь усиливает так называемую фазу колебаний Эль-Ниньо ^{[5] [6]} . Прекращение подпитки богатых пищей восходящих течений имеет серьезные последствия для морской флоры и фауны и рыболовства. ^[7] . Через несколько лет (в среднем три, но постоянно) система возвращается к противоположной фазе, называемой La Nina . Возникновение и смещение колебаний до сих пор полностью не изучены.

Глубокая циркуляция океана

Глубокая циркуляция океана в первую очередь обусловлена ​​различиями в плотности.Она называется термохалинной циркуляцией , потому что разница в плотности обусловлена ​​температурой и соленостью. Разница в плотности невелика, а скорость потока мала, порядка нескольких см / с. Однако водные массы, перемещающиеся за счет термохалинной циркуляции, огромны. Потоки воды составляют порядка 20 миллионов [математических] м3 / с [/ математических]. Одного градиента плотности недостаточно для поддержания глубоководной циркуляции океана. Также требуются процессы апвеллинга и перемешивания, чтобы поднять глубоководную воду океана на поверхность. ^[8] .

Глубоководный пласт

Плотность поверхностных вод увеличивается, когда зимой холодный воздух дует через океан в высоких широтах. Плотность воды дополнительно увеличивается за счет испарения и изгнания солей при образовании морского льда. Глубоководные водные массы океана образуются в арктических и антарктических регионах в результате опускания плотной воды с температурой менее 4 ° C от поверхности на большую глубину. Из этих регионов холодный глубоководный слой распространяется по всем бассейнам океана.

Конвейерная лента

Рис. 4. Схематическое изображение Атлантического меридионального опрокидывающего течения.

Термохалинная циркуляция перемещает водные массы между различными океанскими бассейнами ^{[9] [10]} . «Конвейерная лента океана» — популярное название этой межбассейновой циркуляции. Лента конвейера питается в северной части Северной Атлантики водой с высокой соленостью (из-за испарения), подаваемой потоком Gulf Stream , который опускается на большую глубину после охлаждения в арктическом регионе, образуя North Atlantic Deep Water ( NADW).Замена этой плотной тонущей воды создает непрерывный поверхностный поток, питающий конвейерную ленту. НАДВ течет из арктического региона на юг, как глубокое пограничное течение вдоль американского шельфа ^[11] . Этот поток компенсирует чистый северный поверхностный поток в Атлантическом океане. Эта циркуляция вдоль оси север-юг называется атлантической меридиональной опрокидывающейся циркуляцией (AMOC), см. Рисунок 4.

NADW, наконец, присоединяется к Антарктическому циркумполярному течению и входит в Индийский и Тихий океаны.Холодная плотная вода из антарктической зоны заполняет глубинный слой воды в этих океанах, а затем постепенно поднимается и смешивается с поверхностными водами Индийского и Тихого океанов. Перемешиванию глубоководных вод океана способствуют сильные приземные ветры, приливы, апвеллинг и глубинная циркуляция ^{[12] [8]} . Циркуляция, наконец, завершается теплым поверхностным возвратным течением к Атлантическому океану, которое проходит к югу от Африки и Америки, см. Рис. 5. Весь путь занимает более 1000 лет.{12} [/ math] Ватт) энергии смешивания требуется (Munk and Wunsch, 1998) ^[14] . Давно признано, что ветры и приливы являются двумя важными источниками механической энергии, приводящей в движение внутреннее перемешивание океана. Хотя большая часть приливной энергии Луны и Солнца в глобальном океане рассеивается в мелководных морях, возможно, 1,0 ТВт или более рассеяние приливной энергии происходит в глубоких океанах из-за рассеяния поверхностных приливов на поверхности океана во внутренних приливных потоках. волны (Эгберт и Рэй, 2000) ^[15] .Считается, что обрушение внутренних волн является основным фактором пелагической турбулентности.

Ветер может также генерировать внутренние гравитационные волны в поверхностном слое океанов Земли, которые называются почти инерционными колебаниями из-за пиковой энергии волн вблизи инерционной частоты. Считается, что они играют важную роль в диапикнальном перемешивании, поддерживая глобальную систему термохалинной циркуляции. Но точный вклад энергии ветра в эти почти инерционные движения и относительная важность ветра по сравнению с приливными силами остаются предметами активных дискуссий.Оценки почти инерциальной подводимой энергии ветра широко варьировались от 0,3 до 1,5 ТВт с использованием численных моделей. Однако недавние расчеты на основе наблюдений показывают, что мощность ветра составляет всего 0,3–0,6 ТВт, а самый сильный поток энергии происходит между 30 ° и 60 ° широты в течение зимнего сезона, когда штормы наиболее распространены (Liu et al. ., 2019) ^[16] .

В последние десятилетия биогенное перемешивание считается еще одним важным фактором перемешивания океана (Katija and Dabiri, 2009) ^[17] .От небольшого зоопланктона до крупных млекопитающих, плавающие животные способны нести с собой придонную воду, мигрируя вверх, и это движение действительно создает инверсию, которая приводит к перемешиванию океана. Общая мощность этого процесса оценивается в 1 ТВт энергии, что сопоставимо с уровнями, вызываемыми ветрами и приливами. В конце концов, каждый день миллиарды крохотного криля и несколько медуз мигрируют на сотни метров из глубины океана к поверхности, где они кормятся.

Важность глубоководной циркуляции океана

Глубокий океан — это огромный кладезь тепла, углерода, кислорода и питательных веществ.Глубокая циркуляция океана регулирует поглощение, распределение и высвобождение этих элементов. Низкая скорость опрокидывания стабилизирует наш глобальный климат. Перенося кислород в более глубокие слои, он поддерживает самую большую среду обитания на Земле.

Глубокая циркуляция океана и изменение климата

Современные теории, объясняющие глубинную циркуляцию океана, предсказывают, что глобальное потепление окажет негативное влияние на глубинную циркуляцию океана. Большинство исследований сосредоточено на северной части Атлантического океана ^[18] .Образованию плотных опускающихся поверхностных вод в арктическом регионе будет противодействовать более высокая температура атмосферы и выброс пресной воды в результате таяния льда. Таким образом, будет сокращена подпитка канала Atlantic Meridional Overturning Circulation , который направляет теплые воды Gulf Stream на север. Кроме того, плотность North Atlantic Deep Water будет ниже; поэтому холодный обратный ток будет течь ближе к поверхности океана. Ожидается, что эти факторы вызовут значительное похолодание климата Западной Европы.

Таяние льда и связанные с этим выбросы пресной воды в антарктическом регионе будут препятствовать образованию Antarctic Bottom Water (AABW). Моделирование показывает, что это может повлечь за собой значительное потепление глубоководных вод во всем Тихом океане; это также может повлиять на Атлантику, усилив атлантическую меридиональную циркуляцию с опрокидыванием Атлантического океана. Воздействие попусков пресной воды в антарктическом регионе на глобальный климат и повышение уровня моря может быть даже больше, чем влияние опреснения арктических вод, как это обсуждается в статье «Термохалинная циркуляция океанов».

Статьи по теме

Термохалинная циркуляция Мирового океана

Плотность морской воды

Открытые океаны

Среда обитания в открытом океане

Обмен шельфа с океаном

Океанские и шельфовые приливы

Кориолисово ускорение

Список литературы

1. ↑ Мунк, В. Х. 1950. О ветровой циркуляции океана. J. Met. 7, 79-93.
2. ↑ http://www.gkplanet.in/2017/05/oceanic-currents-of-world-pdf.html
3. ↑ Стоммель, Х. 1948. Усиление океанских течений, приводимых в движение ветром, в западном направлении. Транзакции, Американский геофизический союз, 29: 202-206.
4. ↑ http://www-das.uwyo.edu/~geerts/cwx/notes/chap11/equat_upwel.html
5. ↑ Bjerknes, J. 1969. Атмосферные телесвязи из экваториальной части Тихого океана. Mon Weather Rev. 97: 163–172.
6. ↑ Wyrtki, K. 1973. Телесвязи в экваториальной части Тихого океана. Наука 180: 66-68.
7. ↑ Rice T. 2000. Deep Ocean.Музей естественной истории, Лондон.
8. ↑ ^{8,0 8,1} Рамсторф С. 2006. Термохалинная циркуляция океана. В: Энциклопедия четвертичных наук, под редакцией С. А. Элиаса. Эльзевир.
9. ↑ Wüst, G. 1968. История исследований продольной глубоководной циркуляции (1800–1922). Бюллетень океанографического института, Монако, специальный номер 2, 109–120.
10. ↑ Стоммел Х. и Аронс, А. 1960. Об глубинной циркуляции Мирового океана — II.Идеализированная модель циркуляции и амплитуды в океанических бассейнах. Deep-Sea Research 6: 217–233.
11. ↑ Стоммел Х., Аронс, А. и Фаллер, А.Дж. 1958. Некоторые примеры стационарных режимов течения в ограниченных бассейнах. Теллус 10 (2): 179–187.
12. ↑ Стоммель Х. 1958. Глубинная циркуляция. Deep-Sea Research 5 (1): 80–82.
13. ↑ Broecker, W.S. 1991. Конвейер «Великий океан». Океанография 4: 79–89
14. ↑ Мунк, В. Х., и Вунш К. 1998. Глубинные рецепты II: Энергетика смешения приливов и ветра.Глубоководные исследования 45: 1977-2010
15. ↑ Эгберт, Г. Д., Рэй Р. Д. 2000. Значительное рассеяние приливной энергии в глубинах океана по данным спутникового альтиметра. Природа 405: 775-778
16. ↑ Лю, Й., З. Цзин и Ву Л., 2019. Энергия ветра на океанических колебаниях, близких к инерции, в глобальном океане, оцененная по данным поверхностных дрифтеров. Письма о геофизических исследованиях 46: 2647-2653
17. ↑ Katija, K., and Dabiri J.O. 2009. Механизм с повышенной вязкостью для биогенного перемешивания океана ».Природа. 460: 624-626
18. ↑ Broecker, W. S. 2003. Причина резкого изменения климата находится в океане или в атмосфере? Наука 300: 1519–1522.

См. Также

С. Рамсторф: Термохалинная циркуляция океана. В: Энциклопедия четвертичных наук, под редакцией С. А. Элиаса. Эльзевир, Амстердам, 2006 г.

Stommel, H.M. 1957. Обзор теории океанских течений. Deep-Sea Research 4, 149–184.

Great ocean currents

https: // www.britannica.com/science/ocean-current

.