6.4.1. Географическое распределение температуры воздуха

Температура является очень изменчивой характеристикой атмосферы, она меняется во времени и по пространству. Изменения температуры во времени связаны с суточным ходом радиационного баланса, но температура в течение суток меняется и из-за действия других факторов, например, адвекции воздушных масс, которая вызывает непериодические изменения температуры воздуха.

Есть определенные и значительные различия в прогреве поверхностных слоев почвы и воды, влияющие на суточный ход температуры, а также и на сезонный ход. Так, поверхность воды нагревается относительно мало, зато прогревается толстый слой воды. Поверхность же почвы нагревается весьма сильно, но тепло вглубь передается слабо. В результате ночью океан отдает много тепла, тогда как поверхность почвы очень быстро выхолаживается.

Эти различия сказываются и в сезонном ходе приземной температуры. Однако сезонные изменения температуры вызываются преимущественно сменой времен года, что особенно проявляется в умеренном и полярных поясах. При этом в течение холодного времени года вода постоянно отдает накопленное тепло (тогда как почва столько тепла не запасает), поэтому в холодное время года над океаном, как и над областями, подверженными его прямому влиянию, теплее, чем над сушей, не подверженной влиянию морского воздуха.

Рассматривая карты многолетнего среднего распределения температуры воздуха на уровне моря для отдельных календар­ных месяцев и для всего года, мы обнаруживаем в этом рас­пределении ряд закономерностей, указывающих на влияние географических факторов. Это прежде всего влияние широты. Температура в об­щем убывает от экватора к полюсам в соответствии с распре­делением радиационного баланса земной поверхности. Это убы­вание особенно значительно в каждом полушарии зимой, по­тому что вблизи экватора температура мало изменяется в го­довом ходе, тогда как в высоких широтах зимой она значительно ниже, чем летом.

Однако изотермы на картах не вполне совпадают с широт­ными кругами, как и изолинии радиационного баланса (рис.6.8). Осо­бенно сильно они отклоняются от зональности в северном по­лушарии. В этом ясно видно влияние деление земной по­верхности на сушу и море. Кроме того, возмущения в распределении температуры связаны с наличием снежного или ледяного покрова, горных хребтов, с океаническими течениями. Наконец, на распределение температуры влияют и особенности циркуляции атмосферы. Ведь температура в каждом данном месте определяется не только условиями радиационного баланса в этом месте, но и переносом воздуха из других рай­онов. Например, самые низкие температуры в Евразии обна­руживаются не в центре материка, а сильно сдвинуты в его восточную часть. В западной части Евразии температуры зи­мой выше, а летом ниже, чем в восточной, именно потому, что при преобладающем западном направлении воздушных тече­ний с запада в Евразию далеко проникают массы морского воздуха с Атлантического океана.

Отклонения от широтных кругов меньше всего на карте средних годовых температур для уровня моря. Зимой материки холоднее океанов, а летом теплее, по­этому в средних годовых значениях противоположные отклоне­ния изотерм от зонального распределения частично взаимно компенсируются. На средней годовой карте мы находим по обе стороны от экватора в тропиках широкую зону, где сред­ние годовые температуры выше 25°С. Внутри этой зоны очер­чиваются острова тепла над Северной Африкой и, менее значительные по размерам, над Индией и Мексикой, где средняя годовая температура выше 28°С. Над Южной Америкой, Южной Африкой и Австралией таких ост­ровов тепла нет; однако над этими материками изотермы про­гибаются к югу, образуя «языки тепла»: высокие температуры распространяются здесь дальше в сторону высоких широт, чем над океанами. Таким образом, в тропиках в среднем годовом материки теплее океанов (речь идет о тем­пературе воздуха над ними).

Во внетропических широтах изотермы менее отклоняются от широтных кругов, особенно в южном полушарии, где под­стилающая поверхность в средних широтах представляет собой почти сплошной океан. Но в северном полушарии мы все-таки находим в средних и высоких широтах более или менее замет­ные отклонения изотерм к югу над материками Азии и Север­ной Америки. Это значит, что в среднем годовом материки в этих широтах несколько холоднее океанов.

Рис.6.8. Распределение среднегодовой температуры воздуха на уровне моря

Существенно отличаются и особенности распределения температуры в январе и июле (эти месяцы обычно используются в климатологии как характеристика зимы и лета). Такие карты приведены на рис.6.9 и 6.10.

В январе зима – в северном полушарии. Отклонения изотерм от зонального направления значительны. Внутри тропиков температура мало изменяется и с широтой. Но вне тропиков в северном полу­шарии она быстро убывает к полюсу. Изотермы проходят здесь очень густо в сравнении с июльской картой. Помимо того, мы находим над холодными материками северного полушария во внетропических широтах резко выраженные прогибы изо­терм в направлении к югу, а над более теплыми океанами - к северу: языки холода и тепла.

Особенно значителен прогиб изотерм к северу над теплыми водами Северной Атлантики, над восточной частью океана, где проходит ветвь Гольфстрима - Атлантическое течение. Мы ви­дим здесь яркий пример влияния океанических течений на рас­пределение температуры. Нулевая изотерма в этом районе се­верной Атлантики проникает даже за полярный круг (зимой!). Рез­кое сгущение изотерм у берегов Норвегии говорит еще об одном факторе - о влиянии прибрежных гор, за которыми скапли­вается в глубине полуострова холодный воздух.

Рис.6.9. Распределение средней месячной температуры воздуха на уровне моря в январе

Рис.6.10. Распределение средней месячной температуры воздуха на уровне моря в июле

Это усиливает контраст между температурами над Гольфстримом и Сканди­навским полуостровом. В районе Тихоокеанского побережья Северной Америки можно заметить сходное влияние Скалистых гор. Но сгущение изотерм на восточном побережье Азии свя­зано преимущественно с характером атмосферной циркуляции: в январе теплые массы воздуха с Тихого океана почти не по­падают на материк Азии, а холодные континентальные воздуш­ные массы быстро прогреваются над океаном. Над северо-востоком Азии и над Гренландией мы находим даже замкнутые изотермы, обрисовывающие своего рода острова холода. В первом районе, между Леной и Индигиркой, средние темпе­ратуры января достигают -50°С, это район якутского полюса холода. Вторым полюсом холода в северном полушарии является Гренландия Средняя температура января на уровне местности здесь понижается до -55°С, а наинизшие температуры в центре острова доходят, по-видимому, до таких же низких зна­чений, как в Якутии. В области Северного полюса средняя температура зимой выше, чем в Якутии и Гренландии, так как циклоны сравни­тельно часто заносят сюда воздушные массы с Атлантического и Тихого океанов.

В южном полушарии в январе лето. Распределение темпе­ратуры в тропиках южного полушария над океанами весьма равномерно. Но над материками в Южной Африке, Южной Америке и особенно в Австралии намечаются хорошо выражен­ные острова тепла со средними температурами до 34 °С в Ав­стралии. Максимальные температуры достигают в Австралии 55 °С. В Южной Африке температуры на уровне местности не так высоки вследствие значительных высот местности над уровнем моря: абсолютные максимумы температуры не превы­шают 45 °С.

Во внетропических широтах южного полушария темпера­тура падает более или менее быстро примерно до 50-й парал­лели. Затем идет широкая зона с однородными температурами, близкими к 0 °С, до самых берегов Антарктиды. В глубине ледяного материка температура падает до -35°С.

В июле лето в северном полушарии. В июле в тропиках и субтропиках северного, летнего полушария хорошо выражены ост­рова тепла с замкнутыми изотермами над Северной Африкой, Аравией, Центральной Азией и Мексикой.

Над океанами воздух холоднее, чем над материками, как в тропиках, так и во внетропических широтах.

В южном полушарии в июле зима и замкнутых изотерм над материками нет. Влияние холодных течений у западных бере­гов Америки и Африки сказывается и в июле (языки холода). Но в общем изотермы особенно близки к широтным кругам. Во внетропических широтах температура довольно быстро по­нижается в направлении к Антарктиде. В центре Восточной Антарк­тиды средние температуры близки к -70°С. В отдельных слу­чаях наблюдаются температуры ниже -80°С, абсолютный ми­нимум ниже -88°С (ст. Восток). Это полюс холода не только южного полушария, но и всего земного шара.

Разность средних месячных температур самого теплого и самого холодного месяца называют годовой амплитудой тем­пературы воздуха. В климатологии рассматриваются годовые амплитуды температуры, вычисленные по многолетним сред­ним месячным температурам.

Годовая амплитуда температуры воздуха прежде всего рас­тет с географической широтой. На экваторе приток солнечной радиации изменяется в течение года очень мало; по направле­нию к полюсу различия в поступлении солнечной радиации между зимой и летом возрастают, а вместе с тем возрастает и годовая амплитуда температуры воздуха. Над океаном, вдали от берегов, это широтное изменение годовой амплитуды, однако, невелико.

Годовые амплитуды температуры над сушей значительно больше, чем над морем (так же как и суточные ампли­туды). Даже над сравнительно небольшими материковыми мас­сивами южного полушария они превышают 15°С, а под широтой 60° на материке Азии, в Якутии, они достигают 60°С (рис.6.11).

Рис.6.11 Распределение средней годовой амплитуды температуры воздуха

Но и малые амплитуды тоже наблюдаются во многих областях над сушей, даже вдали от береговой линии, если туда часто приходят воздушные массы с моря, например в Западной Ев­ропе. Напротив, повышенные амплитуды наблюдаются и над океаном там, куда часто попадают воздушные массы с мате­рика, например в западных частях океанов северного полуша­рия. Стало быть, годовая амплитуда температуры зависит не просто от характера подстилающей поверхности или от близо­сти данного места к береговой линии. Она зависит от повто­ряемости в данном месте воздушных масс морского и континентального происхождения, т. е. от условий общей цирку­ляции атмосферы.

Не только моря, но и большие озера уменьшают годовую амплитуду температуры воздуха и тем смягчают климат. По­среди озера Байкал годовая амплитуда температуры воздуха 30 - 31 °С, на его берегах около 36 °С, а под той же широтой на р. Енисее 42 °С.

Обычно климат над морем, характеризующийся малыми годовыми амплитудами температуры, называют морским климатом, а климат над сушей с большими годовыми амплитудами температуры – континентельным. Континентальность климата всегда следует иметь в виду, особенно давая климатическую характеристику местности. Так, Западная Европа характеризуется выраженным морским климатом (влияние воздушных масс Атлантики). А Сибирь, наоборот – континентальным климатом. Иногда для характеристики континентальности используют т.н. индексы континентальности.