В быту погодой называют состояние нижнего слоя атмосферы (в котором находятся люди) в данном географическом пункте и в данный момент времени, характеризуемое значениями метеорологических элементов, непосредственно ощущаемых людьми,— прежде всего, температурой воздуха, скоростью и направлением ветра, количеством и формами облаков, количеством и видом осадков (иногда указывают также атмосферное давление, влажность воздуха и состояние земной поверхности — наличие снежного покрова, гололед и т. п., а в приморских районах — температуру воды и балл морского волнения). При этом климатом можно назвать характерные для данного региона совокупность и повторяемости условий погоды с их сезонными изменениями (это — определение так называемой комплексной климатологии Е. Е. Федорова).[ ...]
При анализе формирования погоды и климата бытовые определения этих понятий целесообразно расширить. Во-первых, ясно, что состояние нижнего слоя атмосферы во многом зависит от состояния ее верхних слоев (например, атмосферное давление на земной поверхности определяется весом всего столба атмосферы; приземный ветер определяется прежде всего ветром в свободной атмосфере; облака размещаются во всей толще тропосферы; осадки присущи облакам всех ярусов), так что погодой лучше называть мгновенное состояние всей толщи атмосферы. Во-вторых, будущие изменения погоды в данном географическом пункте определяются прежде всего погодой в данный момент времени в некоторой окружающей области, тем большей, чем дольше рассматриваемый период будущего времени, при периодах больше месяца — погодой на всем полушарии (например, при западном переносе с типичной скоростью 10 м/с = 36 км/ч = 864 км/сут воздух в умеренных широтах за месяц обходит вокруг всего земного шара), так что целесообразно рассматривать глобальную погоду, т. е. мгновенное состояние всей атмосферы в целом. В-третьих, за длительные периоды атмосфера успевает заметно провзаимо-действовать с океаном и верхним слоем суши (т. е. обменяться с ними значительными количествами импульса, тепла, влаги и других субстанций), так что на ее эволюции сказываются их начальные состояния, которые, следовательно, также надо принимать во внимание.[ ...]
Для количественного описания состояний системы АОС (глобальных «погод») целесообразно прежде всего выбрать полные наборы независимых величин, характеризующих эти состояния (а различные функции от этих независимых величин, представляющие интерес для тех или иных целей, рассматривать лишь дополнительно). Вследствие существенной пространственной неоднородности атмосферы, океана и суши для достаточно полной характеристики их мгновенных состояний надо использовать функции от пространственных координат (так называемые поля). Таким образом, математически мгновенное состояние системы АОС определяется, как многокомпонентное поле (полный набор независимых величин).[ ...]
В качестве основного набора независимых величин, характеризующих состояния атмосферы, можно взять поля трехмерного вектора скорости ветра V, давления р, температуры Т и концентрации водяного пара — удельной влажности д (в облаках также концентрации жидкой воды и льда щи а иногда и такие детали, « как распределения капель воды и кристаллов льда по размерам и формы кристаллов); кроме влаги, важны также концентрации и других малых термодинамически активных примесей (ТАП), влияющих на лучистый перенос энергии,— углекислого газа С02, озона Оз и аэрозолей различных видов. Наиболее важные функции от независимых величин — это облачность и осадки различных форм, плотность воздуха р, энтропия г], потенциальный вихрь, различные виды энергии (внутренняя, потенциальная, доступная потенциальная, кинетическая энергия средней циркуляции и стационарных и подвижных вихрей), потоки массы, импульса, энтропии, различных видов энергии (в том числе лучистой энергии различных длин волн) и ТАП (прежде всего, влаги), а также особые явления погоды.[ ...]
Количественное описание состояний суши как звена в системе АОС должно позволить определять ее взаимодействия с атмосферой и океаном — обмен с атмосферой импульсом (нужно знать рельеф, его способность меняться при нарастании и стаивании ледниковых щитов; шероховатость поверхности суши, определяемую, прежде всего, растительностью и наличием снежного покрова), теплом (нужно знать отражательную способность — альбедо и из-лучательную способность для различных длин волн солнечного “света и инфракрасного излучения, также определяемые, прежде всего, растительностью и наличием снежного покрова, и поле температуры, включая эффективную температуру поверхности, определяющую собственное излучение и контактный теплообмен), влагой (нужно знать поле влаги, включая влажность почвы, снег, лед и вечную мерзлоту и, в частности, эффективную влажность воздуха на поверхности суши), углекислым газом (учитывая вулканические эксгаляции, процессы горения и разложения органики и влияния растительности) и аэрозолями (учитывая, в частности вулканизм, пыльные бури и промышленные выбросы), а также сток рек и ледников (нужно знать гидрологические характеристики бассейнов формирования стока и поля течения льда в ледниках) .[ ...]
Во-вторых, в изменениях состояния системы АОС со временем имеются весьма интенсивные нерегулярные составляющие — синоптические колебания, вызываемые волнами Россби—Блиновой (в атмосфере — с масштабами порядка 103 км и периодами в несколько суток, в океане — с масштабами порядка 102 км и периодами в несколько недель), глобальные колебания с периодами от недель до месяцев (включая приблизительно двухнедельный цикл колебаний зональной циркуляции атмосферы в умеренных широтах и автоколебания в системе атмосфера—океан с периодами порядка месяцев) и междугодичные колебания с наибольшей интенсивностью в области периодов 2—5 лет (включая 26-месячный ритм колебаний зонального течения в экваториальной стратосфере, квазидвухлетнее явление Эль-Ниньо в восточной части экваториальной зоны Тихого океана, 3,5-летние автоколебания северной ветви Гольфстрима, перемещения тепловых аномалий по гигантским океаническим круговоротам и процессы, создаваемые между-годичными изменениями альбедо и радиационного бюджета Земли).[ ...]
Фактические данные показывают, что длиннопериодные колебания в системе АОС с периодами в десятки лет (внутривековые) и сотни лет (междувековые) в среднем заметно менее интенсивны., чем короткопериодные колебания, перечисленные выше (но все же могут представлять большой интерес, как, например, «малый ледниковый период» XVII—XIX вв. и потепление первой половины XX в.).[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Спектр колебаний температуры воздуха в Северо-Атлантическом секторе земного шара, по Дж. Куцбаху и Р. Брисону. |
 |