Einführung

Klima äquatorialer tropischer geografischer Breitengrad

Reisende und Seefahrer der Antike achteten auf die klimatischen Unterschiede in den verschiedenen Ländern, die sie besuchten. Griechische Wissenschaftler unternahmen den ersten Versuch, das Klimasystem der Erde zu bestimmen. Sie sagen, dass der Historiker Polybios (204 - 121 v. Chr.) als erster die gesamte Erde in 6 Klimazonen eingeteilt hat – zwei heiße (unbewohnte), zwei gemäßigte und zwei kalte. Damals war bereits klar, dass der Grad der Kälte oder Hitze auf der Erde vom Neigungswinkel des Falls abhängt Sonnenstrahlen. Hier entstand das Wort „Klima“ selbst (klima – Hang), das viele Jahrhunderte lang eine bestimmte Zone bezeichnete Erdoberfläche, begrenzt durch zwei Breitenkreise.

In unserer Zeit hat die Relevanz der Klimastudien nicht nachgelassen. Bisher wurden die Wärmeverteilung und ihre Faktoren eingehend untersucht und viele Klimaklassifikationen angegeben, darunter die Alisov-Klassifikation, die in der Region am häufigsten verwendet wird ehemalige UdSSR, und Köppen, das weltweit weit verbreitet ist. Aber das Klima ändert sich im Laufe der Zeit, also dieser Moment Klimastudien sind ebenfalls relevant. Klimatologen untersuchen den Klimawandel und die Ursachen dieser Veränderungen im Detail.

Ziel Kursarbeit: Untersuchen Sie die Wärmeverteilung auf der Erde als den wichtigsten klimabildenden Faktor.

Studienziele:

1) Untersuchen Sie die Faktoren der Wärmeverteilung über die Erdoberfläche;

2) Betrachten Sie das Wesentliche Klimazonen Erde.

Wärmeverteilungsfaktoren

Die Sonne als Wärmequelle

Die Sonne ist der der Erde am nächsten gelegene Stern, eine riesige Kugel aus heißem Plasma im Zentrum des Sonnensystems.

Jeder Körper in der Natur hat seine eigene Temperatur und damit auch seine eigene Intensität der Energiestrahlung. Je höher die Strahlungsintensität, desto höher die Temperatur. Aufgrund der extrem hohen Temperaturen ist die Sonne eine sehr starke Strahlungsquelle. Im Inneren der Sonne finden Prozesse statt, bei denen Heliumatome aus Wasserstoffatomen synthetisiert werden. Diese Prozesse werden Kernfusionsprozesse genannt. Sie gehen mit der Freisetzung einer enormen Energiemenge einher. Diese Energie führt dazu, dass sich der Kern der Sonne auf Temperaturen von 15 Millionen Grad Celsius erwärmt. Auf der Sonnenoberfläche (Photosphäre) erreicht die Temperatur 5500°C (11) (3, S. 40-42).

Somit strahlt die Sonne eine große Menge Energie aus, die der Erde Wärme bringt, aber die Erde befindet sich in einer solchen Entfernung von der Sonne, dass nur ein kleiner Teil dieser Strahlung die Oberfläche erreicht, wodurch lebende Organismen bequem darauf leben können unser Planet.

Erdrotation und Breitengrad

Die Form des Globus und seine Bewegung beeinflussen in gewisser Weise den Fluss der Sonnenenergie zur Erdoberfläche. Nur ein Teil der Sonnenstrahlen fällt senkrecht auf die Erdoberfläche. Während sich die Erde dreht, fallen die Strahlen vertikal nur in einen schmalen Gürtel, der sich in gleichem Abstand von den Polen befindet. Ein solcher Gürtel auf dem Globus ist der Äquatorgürtel. Je weiter wir uns vom Äquator entfernen, desto stärker neigt sich die Erdoberfläche gegenüber den Sonnenstrahlen. Am Äquator, wo die Sonnenstrahlen fast senkrecht einfallen, ist die größte Erwärmung zu beobachten. Hier befindet sich die heiße Zone der Erde. An den Polen, wo die Sonnenstrahlen sehr schräg einfallen, gibt es ewigen Schnee und Eis. In mittleren Breiten nimmt die Wärmemenge mit der Entfernung vom Äquator ab, das heißt, wenn die Höhe der Sonne über dem Horizont abnimmt, je weiter sie sich den Polen nähert (Abb. 1,2).

Reis. 1. Verteilung der Sonnenstrahlen auf der Erdoberfläche während der Tagundnachtgleiche

Reis. 2.

Reis. 3. Rotation der Erde um die Sonne

Wenn die Erdachse senkrecht zur Ebene der Erdumlaufbahn stünde, wäre die Neigung der Sonnenstrahlen auf jedem Breitengrad konstant und die Licht- und Heizbedingungen der Erde würden sich im Laufe des Jahres nicht ändern. Tatsächlich bildet die Erdachse mit der Ebene der Erdumlaufbahn einen Winkel von 66°33. Dies führt dazu, dass unter Beibehaltung der Ausrichtung der Achse im Weltraum jeder Punkt der Erdoberfläche auf die Sonnenstrahlen trifft in Winkeln, die sich im Laufe des Jahres ändern (Abb. 1-3). Am 21. März und 23. September fallen die Sonnenstrahlen mittags senkrecht über den Äquator. Aufgrund der täglichen Rotation und der senkrechten Lage relativ zur Ebene der Erdumlaufbahn, Der Tag ist auf allen Breitengraden gleich der Nacht. Dies sind die Tage der Frühlings- und Herbst-Tagundnachtgleiche (Abb. 1). Der 22. Juni ist der Sonnentag. Mittags fallen die Strahlen senkrecht über den Breitengrad 23°27" N. sh., der nördliche Wendekreis genannt wird. Über der Oberfläche nördlich von 66°33"N Breite. Die Sonne geht nicht unter den Horizont und dort herrscht Polartag. Dieser Breitenkreis wird Polarkreis genannt, und das Datum 22. Juni ist die Sommersonnenwende. Die Oberfläche südlich von 66° 33"S. w. Es wird überhaupt nicht von der Sonne beleuchtet und dort herrscht Polarnacht. Dieser Parallelkreis wird Polarkreis genannt. Am 22. Dezember fallen die Sonnenstrahlen mittags senkrecht über den Breitengrad 23°27" S, der als südlicher Wendekreis bezeichnet wird, und der 22. Dezember ist Tag Wintersonnenwende. Zu dieser Zeit beginnt nördlich des Polarkreises die Polarnacht und südlich des Polarkreises der Polartag (Abb. 2) (12).

Da die Tropen und Polarkreise die Grenzen der Veränderungen im Beleuchtungs- und Erwärmungsregime der Erdoberfläche im Laufe des Jahres darstellen, werden sie als astronomische Grenzen der thermischen Zonen auf der Erde angesehen. Zwischen den Wendekreisen gibt es eine heiße Zone, von den Wendekreisen bis zu den Polarkreisen gibt es zwei gemäßigte Zonen Von den Polarkreisen bis zu den Polen gibt es zwei Kältegürtel. Dieses Verteilungsmuster von Beleuchtung und Wärme wird tatsächlich durch den Einfluss verschiedener geografischer Muster verkompliziert, auf die weiter unten eingegangen wird (12).

Veränderungen der Erwärmungsbedingungen der Erdoberfläche im Laufe des Jahres sind Ursache für den Wechsel der Jahreszeiten (Winter-, Sommer- und Übergangszeiten) und bestimmen den jährlichen Rhythmus der Prozesse in der geografischen Hülle ( Jahreskurs Boden- und Lufttemperaturen, Lebensprozesse usw.) (12).

Die tägliche Drehung der Erde um ihre Achse verursacht erhebliche Temperaturschwankungen. Am Morgen, bei Sonnenaufgang, die Ankunft Sonnenstrahlung beginnt die Eigenstrahlung der Erdoberfläche zu übersteigen, so dass die Temperatur der Erdoberfläche steigt. Die stärkste Erwärmung tritt auf, wenn die Sonne ihren höchsten Stand erreicht. Je näher die Sonne dem Horizont kommt, desto stärker neigen sich ihre Strahlen zur Erdoberfläche und erwärmen diese weniger. Nach Sonnenuntergang stoppt der Wärmefluss. Die nächtliche Abkühlung der Erdoberfläche hält bis zum neuen Sonnenaufgang an (8).

Video-Tutorial 2: Atmosphärenstruktur, Bedeutung, Studium

Vorlesung: Atmosphäre. Zusammensetzung, Struktur, Zirkulation. Verteilung von Wärme und Feuchtigkeit auf der Erde. Wetter und Klima

Atmosphäre

Atmosphäre kann als alles durchdringende Hülle bezeichnet werden. Sein gasförmiger Zustand ermöglicht es ihm, mikroskopisch kleine Löcher im Boden zu füllen; Wasser wird in Wasser gelöst; Tiere, Pflanzen und Menschen können ohne Luft nicht existieren.

Die konventionelle Dicke der Hülle beträgt 1500 km. Seine oberen Grenzen lösen sich im Raum auf und sind nicht klar markiert. Der Luftdruck auf Meereshöhe bei 0 °C beträgt 760 mm. rt. Kunst. Die Gashülle besteht aus 78 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff, 1 % anderen Gasen (Ozon, Helium, Wasserdampf, Kohlendioxid). Mit zunehmender Höhe verändert sich die Dichte der Lufthülle: Je höher man kommt, desto dünner wird die Luft. Aus diesem Grund kann es bei Kletterern zu Sauerstoffmangel kommen. Die Erdoberfläche selbst weist die höchste Dichte auf.

Zusammensetzung, Struktur, Zirkulation

Die Shell enthält Schichten:

Troposphäre, 8-20 km dick. Darüber hinaus ist die Dicke der Troposphäre an den Polen geringer als am Äquator. In dieser kleinen Schicht sind etwa 80 % der gesamten Luftmasse konzentriert. Die Troposphäre neigt dazu, sich von der Erdoberfläche aus zu erwärmen, sodass ihre Temperatur in der Nähe der Erde selbst höher ist. Mit einem Anstieg von 1 km. die Temperatur der Lufthülle sinkt um 6°C. In der Troposphäre kommt es zu einer aktiven Bewegung der Luftmassen in vertikaler und horizontaler Richtung. Diese Hülle ist die Wetter-„Fabrik“. Darin bilden sich Zyklone und Antizyklone, westlich und Ostwinde. Es enthält den gesamten Wasserdampf, der kondensiert und durch Regen oder Schnee abgegeben wird. Diese Schicht der Atmosphäre enthält Verunreinigungen: Rauch, Asche, Staub, Ruß, alles, was wir atmen. Die an die Stratosphäre angrenzende Schicht wird Tropopause genannt. Hier endet der Temperaturabfall.

Ungefähre Grenzen Stratosphäre 11-55 km. Bis zu 25 km. Es treten geringfügige Temperaturänderungen auf, und darüber beginnt sie in einer Höhe von 40 km von -56 °C auf 0 °C zu steigen. Für weitere 15 Kilometer ändert sich die Temperatur nicht; diese Schicht wird Stratopause genannt. Die Stratosphäre enthält Ozon (O3), eine Schutzbarriere für die Erde. Dank der Ozonschicht dringen schädliche ultraviolette Strahlen nicht in die Erdoberfläche ein. In letzter Zeit anthropogene Aktivität führte zur Zerstörung dieser Schicht und zur Bildung von „Ozonlöchern“. Wissenschaftler behaupten, dass die Ursache der „Löcher“ eine erhöhte Konzentration an freien Radikalen und Freon ist. Unter dem Einfluss der Sonneneinstrahlung werden Gasmoleküle zerstört, dieser Vorgang wird von einem Leuchten (Nordlicht) begleitet.

Von 50-55 km. beginnt nächste Schicht –Mesosphäre, die auf 80-90 km ansteigt. In dieser Schicht nimmt die Temperatur ab, in einer Höhe von 80 km beträgt sie -90°C. In der Troposphäre steigt die Temperatur erneut auf mehrere hundert Grad. Thermosphäre reicht bis zu 800 km. Obergrenzen Exosphäre werden nicht erfasst, da sich das Gas verflüchtigt und teilweise in den Weltraum entweicht.

Hitze und Feuchtigkeit

Die Verteilung der Sonnenwärme auf dem Planeten hängt vom Breitengrad des Ortes ab. Der Äquator und die Tropen erhalten mehr Sonnenenergie, da der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen etwa 90° beträgt. Je näher man den Polen kommt, desto kleiner wird der Einfallswinkel der Strahlen und dementsprechend nimmt auch die Wärmemenge ab. Die Sonnenstrahlen, die durch die Lufthülle dringen, erwärmen diese nicht. Erst wenn es auf den Boden trifft, wird die Sonnenwärme von der Erdoberfläche absorbiert und anschließend wird die Luft von der darunter liegenden Oberfläche erwärmt. Das Gleiche passiert im Ozean, nur dass sich das Wasser langsamer erwärmt als das Land und langsamer abkühlt. Daher beeinflusst die Nähe von Meeren und Ozeanen die Klimabildung. Im Sommer bringt uns die Meeresluft Kühle und Niederschlag, im Winter wärmt sie, da die Meeresoberfläche ihre im Sommer angesammelte Wärme noch nicht verbraucht hat und die Erdoberfläche schnell abgekühlt ist. Meeresluftmassen bilden sich über der Wasseroberfläche und sind daher mit Wasserdampf gesättigt. Beim Überlandtransport verlieren Luftmassen Feuchtigkeit und es kommt zu Niederschlägen. Über der Erdoberfläche bilden sich kontinentale Luftmassen, die in der Regel trocken sind. Das Vorhandensein kontinentaler Luftmassen im Sommer bringt heißes Wetter, im Winter - klar frostig.

Wetter und Klima

Wetter– der Zustand der Troposphäre an einem bestimmten Ort für einen bestimmten Zeitraum.

Klima– langfristiges Wetterregime, das für ein bestimmtes Gebiet charakteristisch ist.

Das Wetter kann sich im Laufe des Tages ändern. Das Klima ist ein konstanteres Merkmal. Jede physisch-geografische Region ist durch einen bestimmten Klimatyp gekennzeichnet. Das Klima entsteht durch das Zusammenspiel und die gegenseitige Beeinflussung mehrerer Faktoren: der geografischen Breite des Ortes, der vorherrschenden Luftmassen, der Topographie des Untergrunds, des Vorhandenseins von Unterwasserströmungen, des Vorhandenseins oder Fehlens von Gewässern.

Auf der Erdoberfläche gibt es Gürtel mit niedrigem und hohem Atmosphärendruck. Äquatorial- und gemäßigte Zonen niedriger Druck An den Polen und in den Tropen herrscht hoher Druck. Luftmassen bewegen sich von einem Hochdruckgebiet in ein Tiefdruckgebiet. Da sich unsere Erde aber dreht, weichen diese Richtungen ab, auf der Nordhalbkugel nach rechts, auf der Südhalbkugel nach links. Aus tropische Zone Passatwinde wehen zum Äquator, Westwinde wehen von der tropischen Zone in die gemäßigte Zone und polare Ostwinde wehen von den Polen in die gemäßigte Zone. Aber in jeder Zone wechseln sich Landflächen mit Wasserflächen ab. Je nachdem, ob es über Land oder über dem Ozean entstanden ist Luftmasse, es kann starke Regenfälle oder eine klare, sonnige Oberfläche bringen. Der Feuchtigkeitsgehalt der Luftmassen wird durch die Topographie der darunter liegenden Oberfläche beeinflusst. Über flache Gebiete strömen feuchtigkeitsgesättigte Luftmassen ungehindert. Wenn sich jedoch Berge auf dem Weg befinden, kann sich die schwere, feuchte Luft nicht durch die Berge bewegen und muss einen Teil oder sogar die gesamte Feuchtigkeit am Berghang verlieren. Die Ostküste Afrikas hat eine gebirgige Oberfläche (die Drakensberge). Die Luftmassen, die sich über dem Indischen Ozean bilden, sind mit Feuchtigkeit gesättigt, an der Küste verlieren sie jedoch das gesamte Wasser und ein heißer, trockener Wind weht ins Landesinnere. Deshalb Großer Teil Südafrika von Wüsten besetzt.

Bei der Erwärmung der Erde durch die Sonne gibt es zwei Hauptmechanismen: 1) Sonnenenergie wird in Form von Strahlungsenergie durch den Weltraum übertragen; 2) Von der Erde absorbierte Strahlungsenergie wird in Wärme umgewandelt.

Die Menge der von der Erde empfangenen Sonnenstrahlung hängt ab von:

über den Abstand zwischen der Erde und der Sonne. Anfang Januar ist die Erde der Sonne am nächsten und Anfang Juli am weitesten entfernt; Der Unterschied zwischen diesen beiden Entfernungen beträgt 5 Millionen km, wodurch die Erde im ersten Fall 3,4 % mehr und im zweiten Fall 3,5 % weniger Strahlung erhält als bei der durchschnittlichen Entfernung der Erde zur Sonne (Anfang April). und Anfang Oktober);

vom Einfallswinkel der Sonnenstrahlen auf der Erdoberfläche, der wiederum von der geografischen Breite, der Höhe der Sonne über dem Horizont (die sich im Laufe des Tages und mit den Jahreszeiten ändert) und der Art der Topographie der Erde abhängt Erdoberfläche;

aus der Umwandlung von Strahlungsenergie in der Atmosphäre (Streuung, Absorption, Reflexion zurück in den Weltraum) und auf der Erdoberfläche. Die durchschnittliche Albedo der Erde beträgt 43 %.

Das Bild der jährlichen Wärmebilanz nach Breitengradzonen (in Kalorien pro 1 Quadratzentimeter pro Minute) ist in Tabelle II dargestellt.

Die absorbierte Strahlung nimmt zu den Polen hin ab, die langwellige Strahlung bleibt jedoch nahezu unverändert. Die Temperaturkontraste, die zwischen niedrigen und hohen Breiten entstehen, werden durch die Wärmeübertragung über das Meer und hauptsächlich Luftströmungen von niedrigen in hohe Breiten gemildert; Die übertragene Wärmemenge ist in der letzten Spalte der Tabelle angegeben.

Für allgemeine geographische Schlussfolgerungen sind auch rhythmische Schwankungen der Strahlung durch den Wechsel der Jahreszeiten wichtig, da der Rhythmus auch davon abhängt thermisches Regime in dem einen oder anderen Bereich.

Basierend auf den Eigenschaften der Erdeinstrahlung in verschiedenen Breitengraden ist es möglich, die „groben“ Konturen von Wärmegürteln zu skizzieren.

In der Zone zwischen den Wendekreisen fallen die Sonnenstrahlen zur Mittagszeit immer in einem großen Winkel ein. Die Sonne steht zweimal im Jahr im Zenit, der Unterschied in der Länge von Tag und Nacht ist gering und der Wärmeeintrag ist das ganze Jahr über groß und relativ gleichmäßig. Das ist eine heiße Zone.

Zwischen den Polen und Polarkreisen können Tag und Nacht getrennt voneinander mehr als einen Tag dauern. In langen Nächten (im Winter) kommt es zu einer starken Abkühlung, da überhaupt keine Wärmezufuhr erfolgt, an langen Tagen (im Sommer) ist die Erwärmung jedoch aufgrund des niedrigen Sonnenstandes über dem Horizont und der Strahlungsreflexion durch Schnee unbedeutend und Eis sowie Wärmeverschwendung durch schmelzenden Schnee und Eis. Das ist ein Kaltgürtel.

Zwischen den Wendekreisen und den Polarkreisen liegen die gemäßigten Zonen. Da die Sonne im Sommer hoch und im Winter tief steht, sind die Temperaturschwankungen das ganze Jahr über recht groß.

Neben der geografischen Breite (und damit der Sonneneinstrahlung) wird die Wärmeverteilung auf der Erde jedoch auch von der Art der Land- und Meeresverteilung, dem Relief, der Höhe über dem Meeresspiegel sowie den Meeres- und Luftströmungen beeinflusst. Wenn wir diese Faktoren berücksichtigen, können die Grenzen thermischer Zonen nicht mit Parallelen kombiniert werden. Deshalb werden Isothermen als Grenzen genommen: jährliche – um die Zone hervorzuheben, in der Jahresamplituden Die Lufttemperaturen sind niedrig und die Isothermen der warmer Monat- um die Zonen hervorzuheben, in denen die Temperaturschwankungen im Laufe des Jahres stärker sind. Basierend auf diesem Prinzip werden auf der Erde folgende thermische Zonen unterschieden:

1) warm oder heiß, begrenzt in jeder Hemisphäre durch die jährliche Isotherme +20°, die in der Nähe des 30. nördlichen und 30. südlichen Breitengrads verläuft;

2-3) zwei gemäßigte Zonen, die in jeder Hemisphäre zwischen der Jahresisotherme +20° und der Isotherme +10° des wärmsten Monats (Juli bzw. Januar) liegen; im Death Valley (Kalifornien) wurde mit + 56,7° die höchste Julitemperatur auf der Welt gemessen;

4-5) zwei Kältegürtel, in dem die Durchschnittstemperatur des wärmsten Monats einer bestimmten Hemisphäre weniger als +10° beträgt; Manchmal werden zwei Gebiete mit ständigem Frost von Kältegürteln unterschieden, wobei die Durchschnittstemperatur des wärmsten Monats unter 0° liegt. Auf der Nordhalbkugel ist dies das Innere Grönlands und möglicherweise das Gebiet in Polnähe; auf der Südhalbkugel – alles, was südlich des 60. Breitengrades liegt. Die Antarktis ist besonders kalt; Hier wurde im August 1960 an der Wostok-Station die niedrigste Lufttemperatur der Erde gemessen -88,3°.

Der Zusammenhang zwischen der Temperaturverteilung auf der Erde und der Verteilung der einfallenden Sonnenstrahlung ist recht klar. Ein direkter Zusammenhang zwischen der Abnahme der Durchschnittswerte der einfallenden Strahlung und der Abnahme der Temperatur mit zunehmender Breite besteht jedoch nur im Winter. Im Sommer mehrere Monate in der Gegend Nordpol Aufgrund der längeren Tageslänge ist die Strahlungsmenge hier deutlich höher als am Äquator (Abb. 2). Wenn die sommerliche Temperaturverteilung der Strahlungsverteilung entspräche, dann wäre die sommerliche Lufttemperatur in der Arktis nahezu tropisch. Dies ist nicht nur deshalb der Fall, weil in den Polarregionen eine Eisdecke vorhanden ist (die Schneealbedo in hohen Breiten erreicht 70–90 % und es wird viel Wärme für das Schmelzen von Schnee und Eis aufgewendet). Ohne ihn würden in der zentralen Arktis die Sommertemperaturen 10–20° betragen, die Wintertemperaturen 5–10°, d. h. Es hätte sich ein völlig anderes Klima gebildet, in dem die arktischen Inseln und Küsten mit üppiger Vegetation hätten bedeckt sein können, wenn dies nicht durch die mehrtägigen und sogar monatelangen Polarnächte (die Unmöglichkeit der Photosynthese) verhindert worden wäre. Das Gleiche würde in der Antarktis passieren, nur mit Nuancen von „Kontinentalität“: Die Sommer wären wärmer als in der Arktis (näher an tropischen Bedingungen), die Winter wären kälter. Daher ist die Eisbedeckung der Arktis und Antarktis eher eine Ursache als eine Folge niedriger Temperaturen in hohen Breiten.

Ohne die tatsächlich beobachtete Regelmäßigkeit der zonalen Wärmeverteilung auf der Erde zu verletzen, stellen diese Daten und Überlegungen das Problem der Entstehung von Wärmegürteln in einen neuen und etwas unerwarteten Kontext. Es stellt sich beispielsweise heraus, dass Vereisung und Klima keine Folge und keine Ursache sind, sondern zwei unterschiedliche Folgen einer gemeinsamen Ursache: einer Art Veränderung natürliche Bedingungen verursacht Vergletscherung, und bereits unter deren Einfluss kommt es zu entscheidenden Klimaveränderungen. Und doch muss der Vereisung zumindest ein lokaler Klimawandel vorausgehen, denn die Existenz von Eis erfordert ganz bestimmte Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen. Eine lokale Eismasse kann das lokale Klima beeinflussen, ihr Wachstum ermöglichen, dann das Klima eines größeren Gebiets verändern und so einen Anreiz für weiteres Wachstum schaffen und so weiter. Wenn eine solche sich ausbreitende „Eisflechte“ (Gernets Begriff) einen riesigen Raum bedeckt, wird sie zu einer radikalen Veränderung des Klimas in diesem Raum führen.

Atmosphäre- eine Lufthülle, die den Globus umgibt, durch die Schwerkraft mit ihm verbunden ist und an seiner täglichen und jährlichen Rotation teilnimmt.

Atmosphärische Luft besteht aus einem mechanischen Gemisch aus Gasen, Wasserdampf und Verunreinigungen. Die Zusammensetzung der Luft bis zu einer Höhe von 100 km beträgt 78,09 % Stickstoff, 20,95 % Sauerstoff, 0,93 % Argon, 0,03 % Kohlendioxid und nur 0,01 % beträgt der Anteil aller anderen Gase: Wasserstoff, Helium, Wasserdampf, Ozon . Die Gase, aus denen die Luft besteht, vermischen sich ständig. Prozentsatz die Menge an Gasen ist ziemlich konstant. Allerdings variiert der Kohlendioxidgehalt. Die Verbrennung von Öl, Gas und Kohle sowie die Reduzierung der Waldbestände führen zu einem Anstieg des Kohlendioxids in der Atmosphäre. Dies trägt zum Anstieg der Lufttemperatur auf der Erde bei, da Kohlendioxid dafür sorgt, dass Sonnenenergie die Erde erreicht und die Wärmestrahlung der Erde blockiert. Kohlendioxid ist somit eine Art „Isolierung“ der Erde.

In der Atmosphäre gibt es wenig Ozon. In einer Höhe von 25 – 35 km ist eine Konzentration dieses Gases zu beobachten, der sogenannte Ozonschirm (Ozonschicht). Der Ozonschirm erfüllt die wichtigste Schutzfunktion – er blockiert die ultraviolette Strahlung der Sonne, die für alles Leben auf der Erde schädlich ist.

Atmosphärisches Wasser liegt in Form von Wasserdampf oder schwebenden Kondensationsprodukten (Tröpfchen, Eiskristalle) in der Luft vor.

Atmosphärische Verunreinigungen(Aerosole) – flüssige und feste Partikel, die sich hauptsächlich in den unteren Schichten der Atmosphäre befinden: Staub, Vulkanasche, Ruß, Eis- und Meersalzkristalle usw. Die Menge an atmosphärischen Verunreinigungen in der Luft nimmt bei starker Belastung zu Waldbrände, Sandstürme, Vulkanausbrüche. Der Untergrund beeinflusst auch die Menge und Qualität der Luftschadstoffe in der Luft. Über Wüsten gibt es also viel Staub, über Städten gibt es viele kleine Feststoffpartikel und Ruß.

Das Vorhandensein von Verunreinigungen in der Luft hängt mit dem Wasserdampfgehalt zusammen, da Staub, Eiskristalle und andere Partikel als Keime dienen, um die herum Wasserdampf kondensiert. Wie Kohlendioxid dient der atmosphärische Wasserdampf als „Isolierung“ für die Erde: Er verzögert die Strahlung von der Erdoberfläche.

Die Masse der Atmosphäre beträgt ein Millionstel der Erdmasse.

Die Struktur der Atmosphäre. Die Atmosphäre hat eine geschichtete Struktur. Schichten der Atmosphäre werden anhand von Änderungen der Lufttemperatur mit der Höhe und anderen Faktoren unterschieden physikalische Eigenschaften(Tabelle 1).

Tabelle 1.Die Struktur der Atmosphäre

Atmosphärensphäre	Höhe der unteren und oberen Ränder	Temperaturänderung je nach Höhe
Troposphäre		Degradierung
Stratosphäre	8-18 — 40-50 km	Förderung
Mesosphäre	40-50 km – 80 km	Degradierung
Thermosphäre		Förderung
Exosphäre	Über 800 km (herkömmlich wird angenommen, dass sich die Atmosphäre bis zu einer Höhe von 3000 km erstreckt)

Troposphäre— Die untere Schicht der Atmosphäre besteht zu 80 % aus Luft und fast ausschließlich aus Wasserdampf. Die Dicke der Troposphäre ist nicht gleich. In tropischen Breiten – 16–18 km, in gemäßigten Breiten – 10–12 km und in polaren Breiten – 8–10 km. Überall in der Troposphäre sinkt die Lufttemperatur um 0,6 ° C für alle 100 m Aufstieg (oder 6 ° C pro 1 km). Die Troposphäre ist durch vertikale (Konvektion) und horizontale (Wind) Luftbewegungen gekennzeichnet. In der Troposphäre bilden sich alle Arten von Luftmassen, es entstehen Wirbelstürme und Hochdruckgebiete, es bilden sich Wolken, Niederschläge und Nebel. Das Wetter entsteht hauptsächlich in der Troposphäre. Daher ist die Erforschung der Troposphäre von besonderer Bedeutung. Die untere Schicht der Troposphäre, genannt Bodenschicht, gekennzeichnet durch einen hohen Staubgehalt und Gehalt an flüchtigen Mikroorganismen.

Als Übergangsschicht wird die Übergangsschicht von der Troposphäre zur Stratosphäre bezeichnet Tropopause. Die Verdünnung der Luft darin nimmt stark zu, ihre Temperatur sinkt auf -60 ° Von über den Polen bis -80 ° Von oben die Tropen. Mehr niedrige Temperatur Luft über den Tropen wird durch starke aufsteigende Luftströmungen und eine höhere Lage der Troposphäre erklärt.

Stratosphäre- Schicht der Atmosphäre zwischen Troposphäre und Mesosphäre. Die Gaszusammensetzung der Luft ähnelt der der Troposphäre, enthält jedoch deutlich weniger Wasserdampf und mehr Ozon. In einer Höhe von 25 bis 35 km wird die höchste Konzentration dieses Gases beobachtet (Ozonschild). Bis zu einer Höhe von 25 km ändert sich die Temperatur kaum mit der Höhe, oberhalb beginnt sie anzusteigen. Die Temperaturen variieren je nach Breitengrad und Jahreszeit. In der Stratosphäre werden Perlmuttwolken beobachtet, die durch hohe Windgeschwindigkeiten und Jet-Luftströmungen gekennzeichnet sind.

Für obere Schichten Die Atmosphäre ist geprägt von Polarlichtern und magnetische Stürme. Exosphäre- die äußere Sphäre, aus der leichte atmosphärische Gase (z. B. Wasserstoff, Helium) in den Weltraum strömen können. Die Atmosphäre hat keine scharfe obere Grenze und geht allmählich in den Weltraum über.

Das Vorhandensein einer Atmosphäre ist für die Erde von großer Bedeutung. Es verhindert eine übermäßige Erwärmung der Erdoberfläche tagsüber und eine Abkühlung nachts; schützt die Erde vor ultravioletter Strahlung der Sonne. IN dichte Schichten Ein erheblicher Teil der Meteoriten verglüht in der Atmosphäre.

Durch die Wechselwirkung mit allen Erdhüllen ist die Atmosphäre an der Umverteilung von Feuchtigkeit und Wärme auf dem Planeten beteiligt. Es ist eine Voraussetzung für die Existenz organischen Lebens.

Sonneneinstrahlung und Lufttemperatur. Die Luft wird durch die Erdoberfläche erwärmt und gekühlt, die wiederum durch die Sonne erwärmt wird. Man nennt die Gesamtheit der Sonnenstrahlung Sonnenstrahlung. Der Großteil der Sonnenstrahlung wird im Weltraum abgegeben, nur ein zweimilliardstel Teil der Sonnenstrahlung erreicht die Erde. Strahlung kann direkt oder diffus sein. Als Sonnenstrahlung bezeichnet man die Strahlung, die an einem klaren Tag in Form von direktem, von der Sonnenscheibe ausgehendem Sonnenlicht die Erdoberfläche erreicht direkte Strahlung. Als Sonnenstrahlung bezeichnet man die in der Atmosphäre gestreute Strahlung, die vom gesamten Himmelsgewölbe aus die Erdoberfläche erreicht Streustrahlung. Die gestreute Sonnenstrahlung spielt eine wichtige Rolle im Energiehaushalt der Erde und ist bei bewölktem Wetter, insbesondere in hohen Breiten, die einzige Energiequelle in den Oberflächenschichten der Atmosphäre. Die Gesamtheit der auf einer horizontalen Fläche eintreffenden Direkt- und Streustrahlung nennt man Gesamtstrahlung.

Die Strahlungsmenge hängt von der Dauer der Beleuchtung der Oberfläche durch die Sonnenstrahlen und dem Einfallswinkel ab. Je kleiner der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen ist, desto weniger Sonnenstrahlung erhält die Oberfläche und desto weniger erwärmt sich die Luft darüber.

Somit nimmt die Menge der Sonnenstrahlung beim Übergang vom Äquator zu den Polen ab, da dadurch der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen und die Beleuchtungsdauer des Territoriums im Winter verringert werden.

Die Menge der Sonnenstrahlung wird auch von der Bewölkung und Transparenz der Atmosphäre beeinflusst.

Die höchste Gesamtstrahlung gibt es in tropische Wüsten. An den Polen ist am Tag der Sonnenwende (im Norden – 22. Juni, im Süden – 22. Dezember), wenn die Sonne nicht untergeht, die gesamte Sonnenstrahlung größer als am Äquator. Da die weiße Schnee- und Eisoberfläche jedoch bis zu 90 % der Sonnenstrahlen reflektiert, ist die Wärmemenge unbedeutend und die Erdoberfläche erwärmt sich nicht.

Die gesamte Sonnenstrahlung, die die Erdoberfläche erreicht, wird von ihr teilweise reflektiert. Als Strahlung wird Strahlung bezeichnet, die von der Erd-, Wasser- oder Wolkenoberfläche, auf die sie fällt, reflektiert wird reflektiert. Dennoch wird der Großteil der Strahlung von der Erdoberfläche absorbiert und in Wärme umgewandelt.

Da die Luft von der Erdoberfläche aus erwärmt wird, hängt ihre Temperatur nicht nur von den oben aufgeführten Faktoren ab, sondern auch von der Höhe über dem Meeresspiegel: Je höher das Gebiet liegt, desto niedriger ist die Temperatur (sinkt um 6). ° Mit jedem Kilometer in der Troposphäre).

Beeinflusst die Temperatur und Verteilung von Land und Wasser, die unterschiedlich erwärmt werden. Land erwärmt sich schnell und kühlt schnell ab, Wasser erwärmt sich langsam, speichert die Wärme aber länger. Daher ist die Luft über Land tagsüber wärmer als über Wasser und nachts kälter. Dieser Einfluss spiegelt sich nicht nur in täglichen, sondern auch in saisonalen Mustern der Lufttemperaturänderungen wider. So sind in Küstengebieten unter sonst gleichen Bedingungen die Sommer kühler und die Winter wärmer.

Aufgrund der Erwärmung und Abkühlung der Erdoberfläche Tag und Nacht, während der warmen und kalten Jahreszeit, ändert sich die Lufttemperatur im Laufe des Tages und des Jahres. Die höchsten Temperaturen der Bodenschicht werden in Wüstengebieten der Erde beobachtet – in Libyen in der Nähe der Stadt Tripolis +58 °C, im Death Valley (USA), in Termez (Turkmenistan) – bis zu +55 °C. Die niedrigsten Temperaturen herrschen im Inneren der Antarktis – bis zu -89 °C. Im Jahr 1983 wurden an der Wostok-Station in der Antarktis -83,6 gemessen ° C ist die minimale Lufttemperatur auf dem Planeten.

Lufttemperatur- ein weit verbreitetes und gut untersuchtes Wettermerkmal. Die Lufttemperatur wird 3-8 mal täglich gemessen und so der Tagesdurchschnitt ermittelt; Zur Ermittlung des Monatsdurchschnitts wird der Tagesdurchschnitt herangezogen, zur Ermittlung des Jahresdurchschnitts der Monatsdurchschnitt. Temperaturverteilungen werden auf Karten dargestellt Isothermen.Üblicherweise werden Temperaturindikatoren für Juli, Januar und Jahrestemperaturen verwendet.

Atmosphärendruck. Luft hat wie jeder Körper eine Masse: 1 Liter Luft auf Meereshöhe hat eine Masse von etwa 1,3 g. Auf jeden Quadratzentimeter der Erdoberfläche drückt die Atmosphäre mit einer Kraft von 1 kg. Dies ist der durchschnittliche Luftdruck über dem Meeresspiegel bei 45° Breite bei einer Temperatur von 0°C ° C entspricht dem Gewicht einer Quecksilbersäule mit einer Höhe von 760 mm und einem Querschnitt von 1 cm 2 (oder 1013 mb). Dieser Druck wird angenommen als normaler Druck. Atmosphärendruck - die Kraft, mit der die Atmosphäre auf alle darin befindlichen Objekte und auf die Erdoberfläche drückt. Der Druck wird an jedem Punkt der Atmosphäre durch die Masse der darüber liegenden Luftsäule mit einer Basis von Eins bestimmt. Mit zunehmender Höhe nimmt der Luftdruck ab, denn je höher der Punkt liegt, desto geringer ist die Höhe der Luftsäule darüber. Wenn die Luft aufsteigt, wird sie dünner und ihr Druck nimmt ab. Im Hochgebirge ist der Druck deutlich geringer als auf Meereshöhe. Dieses Muster wird verwendet, um die absolute Höhe des Bereichs basierend auf dem Druck zu bestimmen.

Druckstufe- vertikaler Abstand, bei dem der Luftdruck um 1 mmHg abnimmt. Kunst. In den unteren Schichten der Troposphäre nimmt der Druck bis zu einer Höhe von 1 km um 1 mmHg ab. Kunst. pro 10 m Höhe. Je höher er ist, desto langsamer fällt der Druck ab.

In horizontaler Richtung nahe der Erdoberfläche ändert sich der Druck zeitabhängig ungleichmäßig.

Druckgefälle- ein Indikator, der die Änderung des atmosphärischen Drucks über der Erdoberfläche pro Entfernungseinheit und horizontal charakterisiert.

Die Höhe des Drucks hängt neben der Höhe des Gebiets über dem Meeresspiegel von der Lufttemperatur ab. Der Druck warmer Luft ist geringer als der kalter Luft, da sie sich beim Erhitzen ausdehnt und beim Abkühlen zusammenzieht. Wenn sich die Lufttemperatur ändert, ändert sich ihr Druck. Da die Änderung der Lufttemperatur auf dem Globus zonal ist, ist die Zonalität auch charakteristisch für die Verteilung des atmosphärischen Drucks auf der Erdoberfläche. Entlang des Äquators erstreckt sich ein Tiefdruckgürtel, im Norden und Süden gibt es auf dem 30. bis 40. Breitengrad Hochdruckgürtel, auf dem 60. bis 70. Breitengrad ist der Druck wiederum niedrig und in den polaren Breiten gibt es Hochgebiete Druck. Die Verteilung von Hoch- und Tiefdruckgürteln hängt mit den Eigenschaften der Erwärmung und Luftbewegung in der Nähe der Erdoberfläche zusammen. In äquatorialen Breiten erwärmt sich die Luft das ganze Jahr über gut, steigt auf und breitet sich in Richtung tropischer Breiten aus. Bei Annäherung an den 30. bis 40. Breitengrad kühlt die Luft ab und fällt nach unten, wodurch ein Hochdruckgürtel entsteht. In polaren Breiten erzeugt kalte Luft Gebiete mit hohem Druck. Kalte Luft sinkt ständig ab und an seine Stelle tritt Luft aus gemäßigten Breiten. Der Luftaustritt in die polaren Breiten ist der Grund dafür, dass in gemäßigten Breiten ein Tiefdruckgürtel entsteht.

Druckgürtel gibt es ständig. Sie verschieben sich je nach Jahreszeit nur geringfügig nach Norden oder Süden („der Sonne folgend“). Die Ausnahme bildet der Tiefdruckgürtel der nördlichen Hemisphäre. Es existiert nur im Sommer. Darüber hinaus bildet sich über Asien ein riesiges Tiefdruckgebiet mit Zentrum in tropischen Breiten – das Asiatische Tief. Seine Entstehung erklärt sich aus der Tatsache, dass sich die Luft über einer riesigen Landmasse stark erwärmt. Im Winter kühlt sich das Land, das in diesen Breiten große Gebiete einnimmt, stark ab, der Druck darüber steigt und über den Kontinenten bilden sich Hochdruckgebiete – die Wintermaxima des atmosphärischen Drucks in Asien (Sibirien) und Nordamerika (Kanada). . So „bricht“ im Winter der Tiefdruckgürtel in den gemäßigten Breiten der Nordhalbkugel. Es bleibt nur über den Ozeanen in Form geschlossener Tiefdruckgebiete bestehen – dem Aleuten- und Islandtief.

Der Einfluss der Verteilung von Land und Wasser auf die Änderungsmuster des atmosphärischen Drucks kommt auch darin zum Ausdruck, dass barische Maxima das ganze Jahr über nur über den Ozeanen existieren: Azoren (Nordatlantik), Nordpazifik, Südatlantik, Südpazifik, Südindisch.

Der Atmosphärendruck ändert sich ständig. Der Hauptgrund für Druckänderungen sind Änderungen der Lufttemperatur.

Der Atmosphärendruck wird mit gemessen Barometer. Ein Aneroidbarometer besteht aus einem hermetisch verschlossenen dünnwandigen Kasten, in dem die Luft verdünnt wird. Bei einer Druckänderung werden die Wände der Box nach innen oder außen gedrückt. Diese Änderungen werden an einen Zeiger übertragen, der sich entlang einer Skala mit Millibar- oder Millimetereinteilung bewegt.

Karten zeigen die Druckverteilung auf der Erde Isobaren. Am häufigsten zeigen Karten die Verteilung der Isobaren im Januar und Juli.

Die Verteilung der Gebiete und Gürtel des atmosphärischen Drucks beeinflusst maßgeblich Luftströmungen, Wetter und Klima.

Wind- horizontale Luftbewegung relativ zur Erdoberfläche. Es entsteht durch eine ungleichmäßige Verteilung des atmosphärischen Drucks und seine Bewegung wird von Gebieten mit höherem Druck zu Gebieten mit niedrigerem Druck geleitet. Aufgrund der kontinuierlichen zeitlichen und räumlichen Druckänderung ändern sich Geschwindigkeit und Richtung des Windes ständig. Die Richtung des Windes wird durch den Teil des Horizonts bestimmt, aus dem er weht (der Nordwind weht von Norden nach Süden). Die Windgeschwindigkeit wird in Metern pro Sekunde gemessen. Mit der Höhe ändern sich Richtung und Stärke des Windes aufgrund einer Abnahme der Reibungskraft sowie aufgrund von Änderungen der Druckgradienten.

Die Ursache für Wind ist also der Druckunterschied zwischen verschiedenen Gebieten, und die Ursache für den Druckunterschied ist der Unterschied in der Erwärmung. Die Winde werden durch die ablenkende Kraft der Erdrotation beeinflusst.

Winde unterscheiden sich in Herkunft, Charakter und Bedeutung. Die Hauptwinde sind Brisen, Monsune und Passatwinde.

Brise— lokaler Wind ( Meeresküsten, große Seen, Stauseen und Flüsse), der zweimal täglich seine Richtung ändert: Tagsüber weht er vom Stausee zum Land und nachts vom Land zum Stausee. Brise entsteht, weil sich das Land tagsüber stärker erwärmt als das Wasser, wodurch die wärmere und leichtere Luft über dem Land aufsteigt und durch kältere Luft von der Seite des Stausees ersetzt wird. Nachts ist die Luft über dem Stausee wärmer (weil sie langsamer abkühlt), sie steigt also auf und an ihre Stelle bewegen sich Luftmassen vom Land – schwerer, kühler (Abb. 12). Andere Arten lokale Winde sind Haartrockner, Bor usw.

Reis. 12

Passatwinde- ständige Winde in den tropischen Regionen der nördlichen und südlichen Hemisphäre, die aus Hochdruckzonen (25-35° N und S) bis zum Äquator (in die Tiefdruckzone) wehen. Unter dem Einfluss der Erdrotation um ihre Achse weichen die Passatwinde von ihrer ursprünglichen Richtung ab. Auf der Nordhalbkugel wehen sie von Nordosten nach Südwesten, auf der Südhalbkugel von Südosten nach Nordwesten. Passatwinde zeichnen sich durch große Richtungs- und Geschwindigkeitsstabilität aus. Die Passatwinde haben großer Einfluss auf das Klima der Gebiete unter ihrem Einfluss. Dies spiegelt sich insbesondere in der Niederschlagsverteilung wider.

Monsune— Winde, die je nach Jahreszeit die Richtung in die entgegengesetzte Richtung oder in die Nähe davon ändern. In der kalten Jahreszeit wehen sie vom Festland zum Meer und in der warmen Jahreszeit vom Meer zum Festland.

Monsune entstehen aufgrund von Luftdruckunterschieden, die aus der ungleichmäßigen Erwärmung von Land und Meer resultieren. Im Winter ist die Luft über Land kälter, über dem Meer wärmer. Folglich ist der Druck über dem Kontinent höher, über dem Ozean niedriger. Daher bewegt sich die Luft im Winter vom Festland (einem Gebiet mit höherem Druck) in den Ozean (über dem der Druck niedriger ist). In der warmen Jahreszeit ist es umgekehrt: Der Monsun weht vom Meer auf das Festland. Daher kommt es in Monsungebieten meist im Sommer zu Niederschlägen. Aufgrund der Rotation der Erde um ihre Achse weichen die Monsune auf der Nordhalbkugel nach rechts und auf der Südhalbkugel nach links von ihrer ursprünglichen Richtung ab.

Monsune sind wichtig Bestandteil allgemeine atmosphärische Zirkulation. Unterscheiden außertropisch Und tropisch(äquatorialer) Monsun. In Russland gibt es an der fernöstlichen Küste außertropische Monsune. Tropische Monsune sind stärker ausgeprägt und am charakteristischsten für Süd- und Südostasien, wo in der Regenzeit in manchen Jahren mehrere tausend Millimeter Niederschlag fallen. Ihre Entstehung erklärt sich dadurch, dass sich der äquatoriale Tiefdruckgürtel je nach Jahreszeit leicht nach Norden oder Süden verschiebt („der Sonne folgend“). Im Juli liegt es bei 15 - 20° N. w. Daher überquert der südöstliche Passatwind der südlichen Hemisphäre, der auf diesen Tiefdruckgürtel zuströmt, den Äquator. Unter dem Einfluss der Ablenkkraft der Erdrotation (um ihre Achse) auf der Nordhalbkugel ändert sie ihre Richtung und wird südwestlich. Dies ist der äquatoriale Sommermonsun, der Meeresluftmassen äquatorialer Luft auf einen Breitengrad von 20–28° befördert. Auf ihrem Weg trifft die feuchte Luft auf den Himalaya und hinterlässt an dessen Südhängen erhebliche Niederschlagsmengen. An der Station Cherrapunja in Nordindien beträgt die durchschnittliche jährliche Niederschlagsmenge mehr als 10.000 mm pro Jahr, in manchen Jahren sogar mehr.

Aus Hochdruckgürteln wehen Winde in Richtung der Pole, aber wenn sie nach Osten abweichen, ändern sie ihre Richtung nach Westen. Daher überwiegen sie in gemäßigten Breiten Westwinde, Allerdings sind sie nicht so konstant wie die Passatwinde.

Die vorherrschenden Winde in den Polarregionen sind Nordostwinde auf der Nordhalbkugel und Südostwinde auf der Südhalbkugel.

Zyklone und Antizyklone. Durch die ungleichmäßige Erwärmung der Erdoberfläche und die Ablenkkraft der Erdrotation entstehen riesige (bis zu mehreren tausend Kilometer Durchmesser) atmosphärische Wirbel – Zyklone und Antizyklone (Abb. 13).

Reis. 13. Luftbewegungsmuster

Zyklon - ein aufsteigender Wirbel in der Atmosphäre mit einem geschlossenen Tiefdruckgebiet, in dem Winde von der Peripherie zur Mitte wehen (auf der Nordhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn, auf der Südhalbkugel im Uhrzeigersinn). Durchschnittsgeschwindigkeit Der Zyklon bewegt sich mit 35 – 50 km/h, manchmal bis zu 100 km/h. In einem Zyklon steigt Luft auf, was das Wetter beeinflusst. Mit dem Aufkommen eines Zyklons ändert sich das Wetter dramatisch: Der Wind wird stärker, Wasserdampf kondensiert schnell, es entsteht starke Bewölkung und es fallen Niederschläge.

Antizyklon- absteigend atmosphärischer Wirbel mit einem geschlossenen Hochdruckgebiet, in dem Winde von der Mitte zur Peripherie wehen (auf der Nordhalbkugel - im Uhrzeigersinn, auf der Südhalbkugel - gegen den Uhrzeigersinn). In einem Hochdruckgebiet sinkt die Luft nach unten und wird bei Erwärmung trockener, da sich die darin enthaltenen Dämpfe aus der Sättigung entfernen. Dadurch ist die Bildung von Wolken im zentralen Teil des Hochdruckgebietes in der Regel ausgeschlossen. Daher ist das Wetter während eines Hochdruckgebiets klar, sonnig und ohne Niederschlag. Im Winter ist es frostig, im Sommer heiß.

Wasserdampf in der Atmosphäre. In der Atmosphäre befindet sich immer eine gewisse Menge Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf, der von der Oberfläche von Ozeanen, Seen, Flüssen, Böden usw. verdunstet ist. Die Verdunstung hängt von der Lufttemperatur und dem Wind ab (selbst ein schwacher Wind erhöht die Verdunstung um das Dreifache). , weil ständig mit Wasserdampf gesättigte Luft weggetragen wird und neue Anteile trockener Luft zugeführt werden), die Art des Reliefs, die Vegetationsbedeckung und die Bodenfarbe.

Unterscheiden Volatilität - die Wassermenge, die unter bestimmten Bedingungen pro Zeiteinheit verdunsten könnte, und Verdunstung - die tatsächlich verdunstete Wassermenge.

In der Wüste ist die Verdunstung hoch und die Verdunstung ist unbedeutend.

Luftsättigung. Bei jeder spezifischen Temperatur kann die Luft Wasserdampf bis zu einer bestimmten Grenze (bis zur Sättigung) aufnehmen.

Je höher die Temperatur, desto mehr Höchstbetrag Wasser kann Luft enthalten. Wenn du nicht cool bist gesättigte Luft, nähert es sich allmählich dem Sättigungspunkt. Die Temperatur, bei der eine gegebene ungesättigte Luft gesättigt wird, wird aufgerufen Taupunkt. Wenn gesättigte Luft weiter abgekühlt wird, beginnt sich überschüssiger Wasserdampf darin einzudicken. Die Feuchtigkeit beginnt zu kondensieren, es bilden sich Wolken und dann fällt Niederschlag.

Um das Wetter zu charakterisieren, ist es daher notwendig, es zu wissen relative Luftfeuchtigkeit Luft - das prozentuale Verhältnis der in der Luft enthaltenen Wasserdampfmenge zu der Menge, die sie bei Sättigung enthalten kann. Absolute Feuchtigkeit— Wasserdampfmenge in Gramm , befindet sich derzeit in 1 m 3 Luft.

Atmosphärischer Niederschlag und seine Entstehung.Niederschlag- Wasser in flüssigem oder festem Zustand, das aus den Wolken fällt. Wolken nennt man Ansammlungen von in der Atmosphäre schwebenden W– Wassertröpfchen oder Eiskristalle. Je nach Kombination aus Temperatur und Feuchtigkeitsgrad bilden sich Tröpfchen oder Kristalle verschiedene Formen und Größe. Kleine Tröpfchen schweben in der Luft, größere beginnen in Form von Nieselregen (Nieselregen) oder leichtem Regen zu fallen. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich Schneeflocken.

Das Muster der Niederschlagsbildung ist wie folgt: Die Luft kühlt ab (häufiger beim Aufsteigen), nähert sich der Sättigung, Wasserdampf kondensiert und es bildet sich Niederschlag.

Die Niederschlagsmenge wird mit einem Regenmesser gemessen – einem zylindrischen Metalleimer mit einer Höhe von 40 cm und einer Querschnittsfläche von 500 cm 2. Alle Mengenmessungen atmosphärischer Niederschlag werden für jeden Monat summiert und der durchschnittliche monatliche und dann der jährliche Niederschlag angezeigt.

Die Niederschlagsmenge in einem Gebiet hängt ab von:

• Lufttemperatur (beeinflusst die Verdunstung und die Luftfeuchtigkeitskapazität);
• Meeresströmungen (über der Oberfläche warme Strömungen die Luft wird erhitzt und mit Feuchtigkeit gesättigt; Beim Transport in benachbarte, kältere Gebiete setzt es leicht Niederschläge frei. Über kalten Strömungen findet der umgekehrte Prozess statt: Die Verdunstung darüber ist gering; wenn schlecht mit Feuchtigkeit gesättigte Luft in einen wärmeren Untergrund eindringt, dehnt sie sich aus, ihre Sättigung mit Feuchtigkeit nimmt ab und es bildet sich kein Niederschlag darin);
• atmosphärische Zirkulation (wo Luft vom Meer zum Land strömt, gibt es mehr Niederschlag);
• die Höhe des Ortes und die Richtung der Gebirgszüge (Berge zwingen mit Feuchtigkeit gesättigte Luftmassen dazu, nach oben zu steigen, wo es aufgrund der Abkühlung zur Kondensation von Wasserdampf und zur Bildung von Niederschlägen kommt; an den Luvhängen der Berge fällt mehr Niederschlag ).

Der Niederschlag ist ungleichmäßig. Es gehorcht dem Gesetz der Zonalität, das heißt, es ändert sich vom Äquator zu den Polen. In tropischen und gemäßigten Breiten ändert sich die Niederschlagsmenge erheblich, wenn sie von den Küsten ins Innere der Kontinente wandert, was von vielen Faktoren abhängt (atmosphärische Zirkulation, Vorhandensein von Meeresströmungen, Topographie usw.).

Niederschlag auf größeres Territorium Der Globus kommt das ganze Jahr über ungleichmäßig vor. In Äquatornähe ändert sich die Niederschlagsmenge im Laufe des Jahres geringfügig; in subäquatorialen Breiten gibt es eine Trockenzeit (bis zu 8 Monate), verbunden mit der Einwirkung tropischer Luftmassen, und eine Regenzeit (bis zu 4 Monate). mit der Ankunft äquatorialer Luftmassen verbunden. Beim Übergang vom Äquator in die Tropen nimmt die Dauer der Trockenzeit zu und die Regenzeit ab. IN subtropische Breiten Es überwiegen Winterniederschläge (herbeigeführt durch mäßige Luftmassen). In gemäßigten Breiten fallen das ganze Jahr über Niederschläge, jedoch in Innenteile Auf Kontinenten fallen in der warmen Jahreszeit mehr Niederschläge. In polaren Breiten überwiegen auch Sommerniederschläge.

Wetter— Körperlicher Status die untere Schicht der Atmosphäre in einem bestimmten Gebiet zu einem bestimmten Zeitpunkt oder für einen bestimmten Zeitraum.

Wettereigenschaften – Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Bewölkung und Niederschlag, Wind. Das Wetter ist ein äußerst veränderliches Element natürlicher Bedingungen und unterliegt Tages- und Jahresrhythmen. Der zirkadiane Rhythmus wird durch die Erwärmung der Erdoberfläche durch die Sonnenstrahlen am Tag und die Abkühlung in der Nacht bestimmt. Der Jahresrhythmus wird durch die Veränderung des Einfallswinkels der Sonnenstrahlen im Laufe des Jahres bestimmt.

Das Wetter spielt eine große Rolle Wirtschaftstätigkeit Person. Es werden Wetterstudien durchgeführt Wetterstationen mit einer Vielzahl von Geräten. Basierend auf den an Wetterstationen empfangenen Informationen werden synoptische Karten erstellt. Synoptische Karte- eine Wetterkarte, auf der atmosphärische Fronten und Wetterdaten zu einem bestimmten Zeitpunkt mit Symbolen markiert sind (Luftdruck, Temperatur, Windrichtung und -geschwindigkeit, Bewölkung, Position von Warm- und Kaltfronten, Wirbelstürmen und Hochdruckgebieten, Niederschlagsmuster). Mehrmals täglich werden synoptische Karten erstellt; durch deren Vergleich können wir die Bewegungsbahnen von Zyklonen, Antizyklonen, atmosphärische Fronten.

Stimmungsvolle Front— Zone der Trennung von Luftmassen unterschiedlicher Eigenschaften in der Troposphäre. Tritt auf, wenn sich kalte und warme Luftmassen nähern und aufeinander treffen. Seine Breite erreicht mehrere zehn Kilometer bei einer Höhe von Hunderten Metern und einer Länge von manchmal Tausenden Kilometern mit einem leichten Gefälle zur Erdoberfläche. Eine atmosphärische Front, die durchzieht bestimmtes Gebiet, das Wetter ändert sich dramatisch. Bei den atmosphärischen Fronten wird zwischen Warm- und Warmfronten unterschieden Kaltfronten(Abb. 14)

Reis. 14

Warme Vorderseite entsteht, wenn sich warme Luft aktiv in Richtung kalter Luft bewegt. Dann strömt die warme Luft auf den sich zurückziehenden Kaltluftkeil und steigt entlang der Grenzflächenebene auf. Beim Aufsteigen kühlt es ab. Dies führt zur Kondensation von Wasserdampf, zur Bildung von Cirrus- und Nimbostratuswolken und zu Niederschlägen. Mit Kommen Warme Vorderseite Der Luftdruck sinkt, was meist mit einer Erwärmung und starken, nieseligen Niederschlägen einhergeht.

Kaltfront entsteht, wenn sich kalte Luft in Richtung warmer Luft bewegt. Kalte Luft, die schwerer ist, strömt unter die warme Luft und drückt sie nach oben. In diesem Fall kommt es zu Stratocumulus Regenwolken, aus dem Niederschläge in Form von Schauern mit Sturmböen und Gewittern fallen. Der Durchzug einer Kaltfront ist mit kälteren Temperaturen, stärkeren Winden und erhöhter Lufttransparenz verbunden. Sehr wichtig Wettervorhersagen haben. Wettervorhersagen werden erstellt andere Zeit. Normalerweise wird das Wetter für 24 – 48 Stunden vorhergesagt. Langfristige Wettervorhersagen sind mit großen Schwierigkeiten verbunden.

Klima- langfristiges Wetterregime, das für ein bestimmtes Gebiet charakteristisch ist. Das Klima beeinflusst die Bildung von Boden, Vegetation und Fauna; bestimmt das Regime von Flüssen, Seen, Sümpfen, beeinflusst das Leben von Meeren und Ozeanen sowie die Reliefbildung.

Die Verteilung des Klimas auf der Erde ist zonal. Auf dem Globus gibt es mehrere Klimazonen.

Klimazonen— Breitengrade der Erdoberfläche, die ein einheitliches Lufttemperaturregime aufweisen, das durch die „Normen“ des Eintreffens der Sonnenstrahlung und die Bildung ähnlicher Luftmassen mit den Merkmalen ihrer saisonalen Zirkulation bestimmt wird (Tabelle 2). Luftmassen- große Mengen Troposphärenluft mit mehr oder weniger identischen Eigenschaften (Temperatur, Feuchtigkeit, Staub usw.). Die Eigenschaften von Luftmassen werden durch das Territorium oder die Wasserfläche bestimmt, über der sie gebildet werden.

Eigenschaften zonaler Luftmassen:

äquatorial – warm und feucht;

tropisch – warm, trocken;

gemäßigt – weniger warm, feuchter als tropisch, gekennzeichnet durch saisonale Unterschiede;

Arktis und Antarktis – kalt und trocken.

Tabelle 2.Klimazonen und darin wirkende Luftmassen

Klimazone	Effektive zonale Luftmassen
	Im Sommer	im Winter
Äquatorial	Äquatorial
Subäquatorial	Äquatorial	Tropisch
Tropisch	Tropisch
Subtropisch	Tropisch	Mäßig
Mäßig	Gemäßigte Breiten (Polar)
Subarktis Subantarktis	Mäßig	Arktische Antarktis
Arktische Antarktis	Arktische Subantarktis

Innerhalb der Haupttypen (zonaler) VMs gibt es Untertypen: kontinentale (bildet sich über dem Kontinent) und ozeanische (bildet sich über dem Ozean). Eine Luftmasse ist durch eine allgemeine Bewegungsrichtung gekennzeichnet, innerhalb dieses Luftvolumens kann es jedoch eine solche geben verschiedene Winde. Die Eigenschaften von Luftmassen ändern sich. So erwärmen (oder kühlen) marine gemäßigte Luftmassen, die von Westwinden in das Gebiet Eurasiens getragen werden, bei ihrer Bewegung nach Osten allmählich, verlieren Feuchtigkeit und verwandeln sich in kontinentale gemäßigte Luft.

Klimabildende Faktoren:

• die geografische Breite des Ortes, da der Neigungswinkel der Sonnenstrahlen und damit die Wärmemenge davon abhängt;
• atmosphärische Zirkulation – vorherrschende Winde bringen bestimmte Luftmassen;
• Meeresströmungen (siehe Niederschlag);
• absolute Höhe des Ortes (mit der Höhe nimmt die Temperatur ab);
• Entfernung vom Meer - an den Küsten gibt es in der Regel weniger starke Temperaturschwankungen (Tag und Nacht, Jahreszeiten); mehr Niederschlag;
• Entlastung (Gebirgszüge können Luftmassen einschließen: Trifft eine feuchte Luftmasse auf ihrem Weg auf Berge, steigt sie auf, kühlt ab, Feuchtigkeit kondensiert und es kommt zu Niederschlägen).

Klimazonen verändern sich vom Äquator zu den Polen, da sich der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen ändert. Dies wiederum bestimmt das Gesetz der Zonierung, also der Veränderung der Bestandteile der Natur vom Äquator bis zu den Polen. Innerhalb der Klimazonen werden Klimaregionen unterschieden – Teile einer Klimazone, die einen bestimmten Klimatyp aufweisen. Klimaregionen entstehen durch den Einfluss verschiedener klimabildender Faktoren (Besonderheiten der atmosphärischen Zirkulation, Einfluss von Meeresströmungen etc.). Zum Beispiel in gemäßigtem Klima Klimazone Die nördliche Hemisphäre ist in Gebiete mit kontinentalem, gemäßigt-kontinentalem, maritimem und Monsunklima unterteilt.

Allgemeine atmosphärische Zirkulation- ein System von Luftströmungen auf dem Globus, das die Übertragung von Wärme und Feuchtigkeit von einem Bereich zum anderen fördert. Luft bewegt sich von Gebieten mit hohem Druck in Gebiete mit niedrigem Druck. Durch ungleichmäßige Erwärmung der Erdoberfläche entstehen Hoch- und Tiefdruckgebiete. Unter dem Einfluss der Erdrotation werden Luftströme auf der Nordhalbkugel nach rechts und auf der Südhalbkugel nach links abgelenkt. In äquatorialen Breiten herrscht aufgrund der hohen Temperaturen ein konstanter Tiefdruckgürtel mit schwachen Winden. Erhitzte Luft steigt auf und breitet sich in der Höhe nach Norden und Süden aus. Bei hohen Temperaturen und Aufwärtsbewegung der Luft sowie hoher Luftfeuchtigkeit bilden sich große Wolken. Fällt hier raus große Menge Niederschlag.

Ungefähr zwischen 25 und 30° N. und Yu. w. Die Luft sinkt zur Erdoberfläche, wo sich dadurch Hochdruckgürtel bilden. In Erdnähe wird diese Luft zum Äquator (wo Tiefdruck herrscht) geleitet, wobei sie auf der Nordhalbkugel nach rechts und auf der Südhalbkugel nach links abweicht. So entstehen Passatwinde. Im zentralen Teil der Hochdruckgürtel herrscht eine ruhige Zone: Die Winde sind schwach. Dank der nach unten gerichteten Luftströmungen trocknet die Luft aus und erwärmt sich. In diesen Gürteln liegen die heißen und trockenen Regionen der Erde.

In gemäßigten Breiten mit Zentren um 60° N. und Yu. w. Der Druck ist niedrig. Die Luft steigt auf und strömt dann in die Polarregionen. In gemäßigten Breiten überwiegt der westliche Lufttransport (die Ablenkkraft der Erdrotation wirkt).

Polare Breiten sind durch niedrige Lufttemperaturen und hohen Druck gekennzeichnet. Luft, die aus gemäßigten Breiten kommt, sinkt zur Erde und wird mit Nordostwinden (auf der Nordhalbkugel) und Südostwinden (auf der Südhalbkugel) wieder in die gemäßigten Breiten geleitet. Es fällt wenig Niederschlag (Abb. 15).

Reis. 15. Schema der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre

Die Temperatur der Erdoberfläche spiegelt die Erwärmung der Luft in einem bestimmten Bereich unseres Planeten wider.

Zur Messung werden in der Regel spezielle Geräte verwendet – Thermometer in kleinen Kabinen. Die Lufttemperatur wird in einer Mindesthöhe von 2 Metern über dem Boden gemessen.

Durchschnittliche Oberflächentemperatur der Erde

Unter der durchschnittlichen Temperatur der Erdoberfläche versteht man nicht die Gradzahl an einem bestimmten Ort, sondern den Durchschnittswert aller Punkte unserer Erde Globus. Wenn beispielsweise in Moskau die Lufttemperatur 30 Grad und in St. Petersburg 20 Grad beträgt, beträgt die Durchschnittstemperatur im Gebiet dieser beiden Städte 25 Grad.

(Satellitenbild der Erdoberflächentemperatur im Monat Januar mit Kelvin-Skala)

Bei der Berechnung der Durchschnittstemperatur der Erde werden Messwerte nicht aus einer bestimmten Region, sondern aus allen Teilen der Erde herangezogen. Derzeit beträgt die durchschnittliche Temperatur der Erde +12 Grad Celsius.

Minimum und Maximum

Die niedrigste Temperatur wurde 2010 in der Antarktis gemessen. Der Rekord lag bei -93 Grad Celsius. Der heißeste Punkt der Erde ist die Dasht-Lut-Wüste im Iran, wo die Rekordtemperatur + 70 Grad betrug.

(Durchschnittstemperatur für Juli )

Die Antarktis gilt traditionell als der kälteste Ort der Erde. Afrika und Afrika konkurrieren ständig darum, als wärmster Kontinent bezeichnet zu werden. Nordamerika. Allerdings sind auch alle anderen Kontinente nicht so weit entfernt und liegen nur wenige Grad hinter den Spitzenreitern.

Verteilung von Wärme und Licht auf der Erde

Unser Planet erhält den größten Teil seiner Wärme von einem Stern namens Sonne. Trotz der ziemlich beeindruckenden Entfernung, die uns trennt, ist die verfügbare Strahlungsmenge für die Bewohner der Erde mehr als ausreichend.

(Durchschnittstemperatur für Januarüber die Erdoberfläche verteilt)

Wie Sie wissen, dreht sich die Erde ständig um die Sonne, die nur einen Teil unseres Planeten beleuchtet. Hier kommt es zu einer ungleichmäßigen Wärmeverteilung auf dem Planeten. Die Erde hat eine ellipsoide Form, wodurch die Sonnenstrahlen auf sie fallen verschiedene Bereiche Erde in verschiedenen Winkeln. Dies führt zu einem Ungleichgewicht in der Wärmeverteilung auf dem Planeten.

Ein weiterer wichtiger Faktor, der die Wärmeverteilung beeinflusst, ist die Neigung der Erdachse, entlang der sich der Planet bewegt Volle Umdrehung um die Sonne. Diese Neigung beträgt 66,5 Grad, sodass unser Planet mit seinem nördlichen Teil ständig dem Nordstern zugewandt ist.

Diesem Gefälle ist es zu verdanken, dass es zu saisonalen und vorübergehenden Veränderungen kommt, nämlich dass die Menge an Licht und Wärme tagsüber oder nachts entweder zunimmt oder abnimmt und der Sommer dem Herbst Platz macht.