2.1 Влияние географической широты на климат

Обычно исследователи исходят из предположения, что особенности климата определяются почти исключительно глобальными и космическими факторами. Так полагали ещё в античности, судя по исходному смыслу термина: "климат - наклон, ориентация земной поверхности к солнечным лучам". Действительно, главнейший фактор климата - первичное распределение солнечной лучистой энергии, достигающей земной поверхности и нагревающей придонные слои воздушного океана. Однако на него накладываются вторичные, тоже очень важные факторы - динамика атмосферы и Мирового океана, зависящая от взаимной конфигурации суши и моря, рельефа континентов, вращения планеты.

В формировании климата принимают участие те же физические процессы, которые создают погоду. Важнейших из этих процессов - поступление тепла, основной источник которого - Солнце.

Солнечные лучи сильно поглощаются в атмосфере, особенно в нижней её части - тропосфере. Достигает поверхности Земли и ею поглощается до 47 % общего количества радиации, а 25 % задерживается атмосферой. Годовые величины поступающей на земную поверхность суммарной солнечной радиации изменяются от значений менее 2514 МДж/м2 в высоких широтах до 10 056 МДж/м2 в тропических. Распределение суммарной солнечной радиации имеет в основном зональный характер, так как количество достигающей земной поверхности радиации зависит от угла падения лучей, т.е. от географической широты. Зональный характер распределения солнечной радиации на Земле и соотношение между прямой и рассеянной радиацией нарушаются неравномерным распределением облачности.

Из-за того, что температура земной поверхности в среднем выше температуры атмосферы, земное излучение всегда больше атмосферного. Разность между излучением Земли и встречным излучением атмосферы называется эффективным излучением. Разность между поглощенной солнечной радиацией и эффективным излучением называется радиационным балансом земной поверхности. Годовые значения радиационного баланса для различных районов земного шара сильно отличаются и изменяются от значений меньших - 210 МДж/м2 в год в Антарктиде и близких к нулю в центральных районах Арктики до 3771 - 3980 МДж/м2 в год в тропических широтах. Над океаном в связи с большей долей поглощенной радиации на тех же широтах радиационный баланс выше.

Земля не только получает солнечное тепло, но и отдает его отражением и излучением. Количество отраженной солнечной радиации зависит от свойств поверхности: свежевыпавший снег отражает 70-85 %, загрязненный или влажный - 40-45 %; при отсутствии снежного покрова больше всего отражают солнечный свет пустыни. Здесь отражение изменяется в широких пределах в зависимости от цвета почвы (30-50 %). Так как отражательная способность воды невелика (6-10 %), отражение влажной почвы меньше, чем такой же сухой. Сплошной растительный покров отражает от 10 до 20-25 % солнечной радиации.

Оставшаяся после отражения радиация поглощается поверхностью. Поверхность Земли, нагреваясь, сама становится источником излучения. Значительная часть излучения земной поверхности поглощается атмосферой. При отсутствии облаков поглощение определяется присутствием в воздухе водяного пара, углекислого газа и атмосферного аэрозоля. Нагретая таким образом атмосфера посылает к земной поверхности встречное излучение, которое компенсирует потерю тепла земной поверхностью и создает парниковый эффект.