КЛИМАТ, многолетний режим погоды на данной территории. Погоду в любой момент времени характеризуют определенные комбинации температуры, влажности, направления и скорости ветра. В некоторых типах климата погода существенно меняется каждый день или по сезонам, в других – остается неизменной. Климатические описания основываются на статистическом анализе средних и экстремальных метеорологических характеристик. Как фактор природной среды климат влияет на географическое распределение растительности, почв и водных ресурсов и, следовательно, на землепользование и экономику. Климат также оказывает воздействие на условия жизни и здоровье человека.
Климатология – наука о климате, изучающая причины формирования разных типов климата, их географическое размещение и взаимосвязи климата и других природных явлений. Климатология тесно связана с метеорологией – разделом физики, изучающим краткосрочные состояния атмосферы, т.е. погоду.
КЛИМАТООБРАЗУЮЩИЕ ФАКТОРЫ
Климат формируется под воздействием нескольких факторов, которые обеспечивают атмосферу теплом и влагой и определяют динамику воздушных течений. Главные климатообразующие факторы – положение Земли относительно Солнца, распределение суши и моря, общая циркуляция атмосферы, морские течения, а также рельеф земной поверхности.
Положение Земли. При обращении Земли вокруг Солнца угол между полярной осью и перпендикуляром к плоскости орбиты остается постоянным и составляет 2330. Этим движением объясняется изменение угла падения солнечных лучей на земную поверхность в полдень на определенной широте в течение года. Чем больше угол падения солнечных лучей на Землю в данном месте, тем эффективнее Солнце нагревает поверхность. Только между Северным и Южным тропиками (от 2330 с.ш. до 2330 ю.ш.) солнечные лучи в определенное время года падают на Землю вертикально, и здесь Солнце в полдень всегда высоко поднимается над горизонтом. Поэтому в тропиках обычно тепло в любое время года. В более высоких широтах, где Солнце стоит ниже над горизонтом, прогревание земной поверхности меньше. Там наблюдаются значительные сезонные изменения температуры (чего не бывает в тропиках), а зимой угол падения солнечных лучей сравнительно невелик и дни существенно короче. На экваторе день и ночь всегда имеют равную продолжительность, тогда как на полюсах день продолжается всю летнюю половину года, а зимой Солнце никогда не восходит над горизонтом. Длительность полярного дня лишь отчасти компенсирует низкое стояние Солнца над горизонтом, и в результате лето здесь прохладное. В темные зимы полярные районы быстро теряют тепло и сильно выхолаживаются.
Распределение суши и моря. Вода нагревается и остывает медленнее, чем суша. Поэтому температура воздуха над океанами имеет меньшие суточные и сезонные изменения, чем над материками. В прибрежных районах, где ветры дуют с моря, лето в целом прохладнее, а зима теплее, чем во внутренних областях материков на той же широте. Климат таких наветренных побережий называется морским. Внутренние районы материков в умеренных широтах характеризуются значительными различиями летних и зимних температур. В таких случаях говорят о континентальном климате.
Акватории являются основным источником атмосферной влаги. Когда ветры дуют с теплых океанов на сушу, там выпадает много осадков. На наветренных побережьях обычно выше относительная влажность и облачность и больше дней с туманами, чем во внутренних регионах.
Циркуляция атмосферы. Характер барического поля и вращение Земли обусловливают общую циркуляцию атмосферы, благодаря которой тепло и влага постоянно перераспределяются по земной поверхности. Ветры дуют из областей высокого давления в области низкого давления. Высокое давление связано обычно с холодным, плотным воздухом, тогда как низкое – с теплым и менее плотным. Вращение Земли заставляет воздушные потоки отклоняться вправо в Северном полушарии и влево – в Южном. Такое отклонение носит название «эффект Кориолиса».
Как в Северном, так и в Южном полушарии в приземных слоях атмосферы насчитываются по три главных зоны ветров. Во внутритропической зоне конвергенции у экватора северо-восточный пассат сближается с юго-восточным. Пассатные ветры зарождаются в субтропических областях высокого давления, наиболее развитых над океанами. Потоки воздуха, двигаясь по направлению к полюсам и отклоняясь под воздействием силы Кориолиса, формируют преобладающий западный перенос. В области полярных фронтов умеренных широт западный перенос встречается с холодным воздухом высоких широт, образуя зону барических систем с низким давлением в центре (циклонов), движущихся с запада на восток. Хотя воздушные течения в полярных областях выражены не столь ярко, иногда выделяют полярный восточный перенос. Эти ветры дуют главным образом с северо-востока в Северном полушарии и с юго-востока – в Южном. Массы холодного воздуха часто проникают в умеренные широты.
Ветры в областях схождения воздушных течений образуют восходящие потоки воздуха, который охлаждается с высотой. При этом возможно образование облаков, часто сопровождаемое выпадением осадков. Поэтому во внутритропической зоне конвергенции и фронтальных зонах в поясе преобладающего западного переноса выпадает много осадков.
Ветры, дующие в более высоких слоях атмосферы, замыкают систему циркуляции в обоих полушариях. Воздух, поднимающийся вверх в зонах конвергенции, устремляется в области высокого давления и там опускается. При этом с увеличением давления он нагревается, что приводит к формированию сухого климата, особенно на суше. Такие нисходящие потоки воздуха определяют климат Сахары, расположенной в субтропическом поясе высокого давления в Северной Африке.
Сезонные изменения прогревания и охлаждения обусловливают сезонные перемещения главных барических образований и систем ветров. Зоны ветров летом сдвигаются по направлению к полюсам, что приводит к сменам погодных условий на данной широте. Так, для африканских саванн, покрытых травянистой растительностью с редко растущими деревьями, характерны дождливое лето (благодаря влиянию внутритропической зоны конвергенции) и сухая зима, когда на эту территорию смещается область высокого давления с нисходящими потоками воздуха.
На сезонные изменения общей циркуляции атмосферы влияет также распределение суши и моря. Летом, когда Азиатский материк прогревается и над ним устанавливается область более низкого давления, чем над окружающими океанами, прибрежные южные и юго-восточные районы испытывают воздействие влажных воздушных потоков, направленных с моря на сушу и приносящих обильные дожди. Зимой воздух стекает с холодной поверхности материка на океаны, и дождей выпадает гораздо меньше. Такие ветры, изменяющие направление на противоположное в зависимости от сезона, называются муссонами.
Океанические течения формируются под воздействием приповерхностных ветров и различий в плотности воды, обусловленных изменениями ее солености и температуры. На направление течений влияют сила Кориолиса, форма морских бассейнов и очертания берегов. В целом циркуляция океанических течений сходна с распределением воздушных потоков над океанами и происходит по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки – в Южном.
Пересекая направляющиеся к полюсам теплые течения, воздух становится более теплым и влажным и оказывает соответствующее воздействие на климат. Направляющиеся к экватору океанические течения несут прохладные воды. Проходя вдоль западных окраин материков, они понижают температуру и влагоемкость воздуха, и, соответственно, климат под их воздействием становится более прохладным и сухим. Благодаря конденсации влаги вблизи холодной поверхности моря в таких районах часто возникают туманы.
Рельеф земной поверхности. Крупные формы рельефа оказывают существенное влияние на климат, который меняется в зависимости от высоты местности и при взаимодействии воздушных потоков с орографическими препятствиями. Температура воздуха с высотой обычно понижается, что приводит к формированию в горах и на плато более прохладного климата, чем на сопредельных низменностях. Кроме того, возвышенности и горы образуют препятствия, вынуждающие воздух подниматься вверх и расширяться. По мере расширения он охлаждается. Такое охлаждение, называемое адиабатическим, часто приводит к конденсации влаги и формированию облаков и осадков. Бóльшая часть осадков, обусловленных барьерным эффектом гор, выпадает на их наветренной стороне, а подветренная сторона остается в «дождевой тени». Воздух, опускающийся на подветренных склонах, при сжатии нагревается, образуя теплый сухой ветер, известный под названием «фен».
КЛИМАТ И ШИРОТА
В климатических обзорах Земли целесообразно рассматривать широтные зоны. Распределение климатических поясов в Северном и Южном полушариях симметрично. К северу и югу от экватора расположены тропическая, субтропическая, умеренная, субполярная и полярная зоны. Также симметричны барические поля и зоны преобладающих ветров. Следовательно, большую часть типов климата одного полушария можно найти на аналогичных широтах в другом полушарии.
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ КЛИМАТА
Классификация климатов дает упорядоченную систему для характеристики типов климата, их районирования и картографирования. Типы климата, преобладающие на обширных территориях, называются макроклиматами. Макроклиматический район должен иметь более или менее однородные климатические условия, отличающие его от других районов, хотя и представляющие собой лишь обобщенную характеристику (поскольку не существует двух мест с идентичным климатом), больше отвечающую реалиям, чем выделение климатических районов только на основе принадлежности к определенному широтно-географическому поясу.
Климат ледниковых покровов господствует в Гренландии и Антарктиде, где средние месячные температуры ниже 0 C. В темное зимнее время года эти регионы совершенно не получают солнечной радиации, хотя там бывают сумерки и полярные сияния. Даже летом солнечные лучи падают на земную поверхность под небольшим углом, что снижает эффективность прогрева. Большая часть приходящей солнечной радиации отражается льдом. Как летом, так и зимой в возвышенных районах Антарктического ледникового покрова преобладают низкие температуры. Климат внутренних районов Антарктиды гораздо холоднее климата Арктики, поскольку южный материк отличается большими размерами и высотами, а Северный Ледовитый океан смягчает климат, несмотря на широкое распространение паковых льдов. Летом во время коротких потеплений дрейфующий лед иногда тает.
Осадки на ледниковых покровах выпадают в виде снега или мелких частичек ледяного тумана. Внутренние районы ежегодно получают всего 50–125 мм осадков, но на побережье может выпадать и более 500 мм. Иногда циклоны приносят в эти районы облачность и снег. Снегопады часто сопровождаются сильными ветрами, которые переносят значительные массы снега, сдувая его со скал. Сильные стоковые ветры с метелями дуют с холодного ледникового щита, вынося снег на побережья.
Субполярный климат проявляется в тундровых районах на северных окраинах Северной Америки и Евразии, а также на Антарктическом п-ове и прилегающих к нему островах. В восточной Канаде и Сибири южная граница этого климатического пояса проходит значительно южнее Полярного круга из-за сильно выраженного влияния обширных массивов суши. Это приводит к затяжным и крайне холодным зимам. Лето короткое и прохладное со средними месячными температурами, редко превышающими +10 С. До некоторой степени длинные дни компенсируют непродолжительность лета, однако на большей части территории получаемого тепла недостаточно для полного оттаивания грунтов. Постоянно мерзлый грунт, называемый многолетней мерзлотой, сдерживает рост растений и фильтрацию талых вод в грунт. Поэтому летом плоские участки оказываются заболоченными. На побережье зимние температуры несколько выше, а летние – несколько ниже, чем во внутренних районах материка. Летом, когда влажный воздух находится над холодной водой или морским льдом, на арктических побережьях часто возникают туманы.
Годовая сумма осадков обычно не превышает 380 мм. Бóльшая их часть выпадает в виде дождя или снега летом, при прохождении циклонов. На побережье основная масса осадков может быть принесена зимними циклонами. Но низкие температуры и ясная погода холодного сезона, характерные для большей части областей с субполярным климатом, неблагоприятны для значительного снегонакопления.
Субарктический климат известен также под названием «климат тайги» (по преобладающему типу растительности – хвойным лесам). Этот климатический пояс охватывает умеренные широты Северного полушария – северные области Северной Америки и Евразии, расположенные непосредственно к югу от субполярного климатического пояса. Здесь проявляются резкие сезонные климатические различия из-за положения этого климатического пояса в достаточно высоких широтах во внутренних частях материков. Зимы затяжные и крайне холодные, и чем севернее, тем дни короче. Лето короткое и прохладное с длинными днями. Зимой период с отрицательным температурами очень продолжителен, а летом температура временами может превышать +32 С. В Якутске средняя температура января –43 С, июля – +19 С, т.е. годовая амплитуда температур достигает 62 С. Более мягкий климат характерен для приморских территорий, например южной Аляски или северной Скандинавии.
Климатических изменении климатических поясов организм человека чувствует дискомфорт. Период привыкания организма к новым климатическим условиям ... участки земной коры. их еще называют сейсмическими поясами...
Содержание статьи
КЛИМАТ, многолетний режим погоды на данной территории. Погоду в любой момент времени характеризуют определенные комбинации температуры, влажности, направления и скорости ветра. В некоторых типах климата погода существенно меняется каждый день или по сезонам, в других – остается неизменной. Климатические описания основываются на статистическом анализе средних и экстремальных метеорологических характеристик. Как фактор природной среды климат влияет на географическое распределение растительности, почв и водных ресурсов и, следовательно, на землепользование и экономику. Климат также оказывает воздействие на условия жизни и здоровье человека.
Климатология – наука о климате, изучающая причины формирования разных типов климата, их географическое размещение и взаимосвязи климата и других природных явлений. Климатология тесно связана с метеорологией – разделом физики, изучающим краткосрочные состояния атмосферы, т.е. погоду.
КЛИМАТООБРАЗУЮЩИЕ ФАКТОРЫ
Положение Земли.
При обращении Земли вокруг Солнца угол между полярной осью и перпендикуляром к плоскости орбиты остается постоянным и составляет 23° 30ў . Этим движением объясняется изменение угла падения солнечных лучей на земную поверхность в полдень на определенной широте в течение года. Чем больше угол падения солнечных лучей на Землю в данном месте, тем эффективнее Солнце нагревает поверхность. Только между Северным и Южным тропиками (от 23° 30ў с.ш. до 23° 30ў ю.ш.) солнечные лучи в определенное время года падают на Землю вертикально, и здесь Солнце в полдень всегда высоко поднимается над горизонтом. Поэтому в тропиках обычно тепло в любое время года. В более высоких широтах, где Солнце стоит ниже над горизонтом, прогревание земной поверхности меньше. Там наблюдаются значительные сезонные изменения температуры (чего не бывает в тропиках), а зимой угол падения солнечных лучей сравнительно невелик и дни существенно короче. На экваторе день и ночь всегда имеют равную продолжительность, тогда как на полюсах день продолжается всю летнюю половину года, а зимой Солнце никогда не восходит над горизонтом. Длительность полярного дня лишь отчасти компенсирует низкое стояние Солнца над горизонтом, и в результате лето здесь прохладное. В темные зимы полярные районы быстро теряют тепло и сильно выхолаживаются.
Распределение суши и моря.
Вода нагревается и остывает медленнее, чем суша. Поэтому температура воздуха над океанами имеет меньшие суточные и сезонные изменения, чем над материками. В прибрежных районах, где ветры дуют с моря, лето в целом прохладнее, а зима теплее, чем во внутренних областях материков на той же широте. Климат таких наветренных побережий называется морским. Внутренние районы материков в умеренных широтах характеризуются значительными различиями летних и зимних температур. В таких случаях говорят о континентальном климате.
Акватории являются основным источником атмосферной влаги. Когда ветры дуют с теплых океанов на сушу, там выпадает много осадков. На наветренных побережьях обычно выше относительная влажность и облачность и больше дней с туманами, чем во внутренних регионах.
Циркуляция атмосферы.
Характер барического поля и вращение Земли обусловливают общую циркуляцию атмосферы, благодаря которой тепло и влага постоянно перераспределяются по земной поверхности. Ветры дуют из областей высокого давления в области низкого давления. Высокое давление связано обычно с холодным, плотным воздухом, тогда как низкое – с теплым и менее плотным. Вращение Земли заставляет воздушные потоки отклоняться вправо в Северном полушарии и влево – в Южном. Такое отклонение носит название «эффект Кориолиса».
Как в Северном, так и в Южном полушарии в приземных слоях атмосферы насчитываются по три главных зоны ветров. Во внутритропической зоне конвергенции у экватора северо-восточный пассат сближается с юго-восточным. Пассатные ветры зарождаются в субтропических областях высокого давления, наиболее развитых над океанами. Потоки воздуха, двигаясь по направлению к полюсам и отклоняясь под воздействием силы Кориолиса, формируют преобладающий западный перенос. В области полярных фронтов умеренных широт западный перенос встречается с холодным воздухом высоких широт, образуя зону барических систем с низким давлением в центре (циклонов), движущихся с запада на восток. Хотя воздушные течения в полярных областях выражены не столь ярко, иногда выделяют полярный восточный перенос. Эти ветры дуют главным образом с северо-востока в Северном полушарии и с юго-востока – в Южном. Массы холодного воздуха часто проникают в умеренные широты.
Ветры в областях схождения воздушных течений образуют восходящие потоки воздуха, который охлаждается с высотой. При этом возможно образование облаков, часто сопровождаемое выпадением осадков. Поэтому во внутритропической зоне конвергенции и фронтальных зонах в поясе преобладающего западного переноса выпадает много осадков.
Ветры, дующие в более высоких слоях атмосферы, замыкают систему циркуляции в обоих полушариях. Воздух, поднимающийся вверх в зонах конвергенции, устремляется в области высокого давления и там опускается. При этом с увеличением давления он нагревается, что приводит к формированию сухого климата, особенно на суше. Такие нисходящие потоки воздуха определяют климат Сахары, расположенной в субтропическом поясе высокого давления в Северной Африке.
Сезонные изменения прогревания и охлаждения обусловливают сезонные перемещения главных барических образований и систем ветров. Зоны ветров летом сдвигаются по направлению к полюсам, что приводит к сменам погодных условий на данной широте. Так, для африканских саванн, покрытых травянистой растительностью с редко растущими деревьями, характерны дождливое лето (благодаря влиянию внутритропической зоны конвергенции) и сухая зима, когда на эту территорию смещается область высокого давления с нисходящими потоками воздуха.
На сезонные изменения общей циркуляции атмосферы влияет также распределение суши и моря. Летом, когда Азиатский материк прогревается и над ним устанавливается область более низкого давления, чем над окружающими океанами, прибрежные южные и юго-восточные районы испытывают воздействие влажных воздушных потоков, направленных с моря на сушу и приносящих обильные дожди. Зимой воздух стекает с холодной поверхности материка на океаны, и дождей выпадает гораздо меньше. Такие ветры, изменяющие направление на противоположное в зависимости от сезона, называются муссонами.
Океанические течения
формируются под воздействием приповерхностных ветров и различий в плотности воды, обусловленных изменениями ее солености и температуры. На направление течений влияют сила Кориолиса, форма морских бассейнов и очертания берегов. В целом циркуляция океанических течений сходна с распределением воздушных потоков над океанами и происходит по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки – в Южном.
Пересекая направляющиеся к полюсам теплые течения, воздух становится более теплым и влажным и оказывает соответствующее воздействие на климат. Направляющиеся к экватору океанические течения несут прохладные воды. Проходя вдоль западных окраин материков, они понижают температуру и влагоемкость воздуха, и, соответственно, климат под их воздействием становится более прохладным и сухим. Благодаря конденсации влаги вблизи холодной поверхности моря в таких районах часто возникают туманы.
Рельеф земной поверхности.
Крупные формы рельефа оказывают существенное влияние на климат, который меняется в зависимости от высоты местности и при взаимодействии воздушных потоков с орографическими препятствиями. Температура воздуха с высотой обычно понижается, что приводит к формированию в горах и на плато более прохладного климата, чем на сопредельных низменностях. Кроме того, возвышенности и горы образуют препятствия, вынуждающие воздух подниматься вверх и расширяться. По мере расширения он охлаждается. Такое охлаждение, называемое адиабатическим, часто приводит к конденсации влаги и формированию облаков и осадков. Бóльшая часть осадков, обусловленных барьерным эффектом гор, выпадает на их наветренной стороне, а подветренная сторона остается в «дождевой тени». Воздух, опускающийся на подветренных склонах, при сжатии нагревается, образуя теплый сухой ветер, известный под названием «фен».
КЛИМАТ И ШИРОТА
В климатических обзорах Земли целесообразно рассматривать широтные зоны. Распределение климатических поясов в Северном и Южном полушариях симметрично. К северу и югу от экватора расположены тропическая, субтропическая, умеренная, субполярная и полярная зоны. Также симметричны барические поля и зоны преобладающих ветров. Следовательно, бóльшую часть типов климата одного полушария можно найти на аналогичных широтах в другом полушарии.
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ КЛИМАТА
Классификация климатов дает упорядоченную систему для характеристики типов климата, их районирования и картографирования. Типы климата, преобладающие на обширных территориях, называются макроклиматами. Макроклиматический район должен иметь более или менее однородные климатические условия, отличающие его от других районов, хотя и представляющие собой лишь обобщенную характеристику (поскольку не существует двух мест с идентичным климатом), больше отвечающую реалиям, чем выделение климатических районов только на основе принадлежности к определенному широтно-географическому поясу.
Климат ледниковых покровов
господствует в Гренландии и Антарктиде, где средние месячные температуры ниже 0° C. В темное зимнее время года эти регионы совершенно не получают солнечной радиации, хотя там бывают сумерки и полярные сияния. Даже летом солнечные лучи падают на земную поверхность под небольшим углом, что снижает эффективность прогрева. Бóльшая часть приходящей солнечной радиации отражается льдом. Как летом, так и зимой в возвышенных районах Антарктического ледникового покрова преобладают низкие температуры. Климат внутренних районов Антарктиды гораздо холоднее климата Арктики, поскольку южный материк отличается большими размерами и высотами, а Северный Ледовитый океан смягчает климат, несмотря на широкое распространение паковых льдов. Летом во время коротких потеплений дрейфующий лед иногда тает.
Осадки на ледниковых покровах выпадают в виде снега или мелких частичек ледяного тумана. Внутренние районы ежегодно получают всего 50–125 мм осадков, но на побережье может выпадать и более 500 мм. Иногда циклоны приносят в эти районы облачность и снег. Снегопады часто сопровождаются сильными ветрами, которые переносят значительные массы снега, сдувая его со скал. Сильные стоковые ветры с метелями дуют с холодного ледникового щита, вынося снег на побережья.
Субполярный климат
проявляется в тундровых районах на северных окраинах Северной Америки и Евразии, а также на Антарктическом п-ове и прилегающих к нему островах. В восточной Канаде и Сибири южная граница этого климатического пояса проходит значительно южнее Полярного круга из-за сильно выраженного влияния обширных массивов суши. Это приводит к затяжным и крайне холодным зимам. Лето короткое и прохладное со средними месячными температурами, редко превышающими +10° С. До некоторой степени длинные дни компенсируют непродолжительность лета, однако на большей части территории получаемого тепла недостаточно для полного оттаивания грунтов. Постоянно мерзлый грунт, называемый многолетней мерзлотой, сдерживает рост растений и фильтрацию талых вод в грунт. Поэтому летом плоские участки оказываются заболоченными. На побережье зимние температуры несколько выше, а летние – несколько ниже, чем во внутренних районах материка. Летом, когда влажный воздух находится над холодной водой или морским льдом, на арктических побережьях часто возникают туманы.
Годовая сумма осадков обычно не превышает 380 мм. Бóльшая их часть выпадает в виде дождя или снега летом, при прохождении циклонов. На побережье основная масса осадков может быть принесена зимними циклонами. Но низкие температуры и ясная погода холодного сезона, характерные для большей части областей с субполярным климатом, неблагоприятны для значительного снегонакопления.
Субарктический климат
известен также под названием «климат тайги» (по преобладающему типу растительности – хвойным лесам). Этот климатический пояс охватывает умеренные широты Северного полушария – северные области Северной Америки и Евразии, расположенные непосредственно к югу от субполярного климатического пояса. Здесь проявляются резкие сезонные климатические различия из-за положения этого климатического пояса в достаточно высоких широтах во внутренних частях материков. Зимы затяжные и крайне холодные, и чем севернее, тем дни короче. Лето короткое и прохладное с длинными днями. Зимой период с отрицательным температурами очень продолжителен, а летом температура временами может превышать +32° С. В Якутске средняя температура января –43° С, июля – +19° С, т.е. годовая амплитуда температур достигает 62° С. Более мягкий климат характерен для приморских территорий, например южной Аляски или северной Скандинавии.
На большей части рассматриваемого климатического пояса выпадает менее 500 мм осадков в год, причем их количество максимально на наветренных побережьях и минимально во внутренней части Сибири. Снега зимой выпадает очень мало, снегопады сопряжены с редкими циклонами. Лето обычно более влажное, причем дожди идут в основном при прохождении атмосферных фронтов. На побережьях часто бывают туманы и сплошная облачность. Зимой в сильные морозы над снежным покровом висят ледяные туманы.
Влажный континентальный климат с коротким летом
характерен для обширной полосы умеренных широт Северного полушария. В Северной Америке она простирается от прерий на юге центральной Канады до побережья Атлантического океана, а в Евразии охватывает бóльшую часть Восточной Европы и некоторые районы Средней Сибири. Такой же тип климата наблюдается на японском о.Хоккайдо и на юге Дальнего Востока. Основные климатические особенности этих районов определяются преобладающим западным переносом и частым прохождением атмосферных фронтов. В суровые зимы средние температуры воздуха могут понижаться до –18° С. Лето короткое и прохладное, безморозный период менее 150 дней. Годовая амплитуда температур не столь велика, как в условиях субарктического климата. В Москве средние температуры января –9° С, июля – +18° С. В этом климатическом поясе постоянную угрозу для сельского хозяйства представляют весенние заморозки. В приморских провинциях Канады, в Новой Англии и на о. Хоккайдо зимы теплее, чем во внутриконтинентальных районах, так как восточные ветры временами приносят более теплый океанический воздух.
Годовое количество осадков колеблется от менее 500 мм во внутренних частях материков до более 1000 мм на побережьях. На большей части района осадки выпадают преимущественно летом, часто при грозовых ливнях. Зимние осадки, в основном в виде снега, связаны с прохождением фронтов в циклонах. Метели часто наблюдаются в тылу холодного фронта.
Влажный континентальный климат с длинным летом.
Температуры воздуха и продолжительность летнего сезона увеличиваются к югу в районах влажного континентального климата. Такой тип климата проявляется в умеренном широтном поясе Северной Америки от восточной части Великих Равнин до атлантического побережья, а в юго-восточной Европе – в низовьях Дуная. Сходные климатические условия выражены также в северо-восточном Китае и центральной Японии. Здесь также преобладает западный перенос. Средняя температура наиболее теплого месяца +22° С (но температуры могут превышать +38° С), летние ночи теплые. Зимы не такие холодные, как в областях влажного континентального климата с коротким летом, но температура иногда опускается ниже 0° С. Годовая амплитуда температур обычно составляет 28° С, как, например, в Пеории (шт. Иллинойс, США), где средняя температура января –4° С, а июля – +24° С. На побережье годовые амплитуды температур уменьшаются.
Чаще всего в условиях влажного континентального климата с длинным летом выпадает от 500 до 1100 мм осадков в год. Наибольшее количество осадков приносят летние грозовые ливни во время вегетационного сезона. Зимой дожди и снегопады в основном сопряжены с прохождением циклонов и связанных с ними фронтов.
Морской климат умеренных широт
присущ западным побережьям материков, прежде всего, северо-западной Европы, центральной части тихоокеанского побережья Северной Америки, югу Чили, юго-востоку Австралии и Новой Зеландии. На ход температуры воздуха смягчающее влияние оказывают преобладающие западные ветры, дующие с океанов. Зимы мягкие со средними температурами наиболее холодного месяца выше 0° С, но, когда побережий достигают потоки арктического воздуха, бывают и морозы. Лето в целом довольно теплое; при вторжениях континентального воздуха днем температура может на короткое время повышаться до +38° С. Этот тип климата с небольшой годовой амплитудой температур является наиболее умеренным среди климатов умеренных широт. Например, в Париже средняя температура января +3° С, июля – +18° С.
В районах умеренного морского климата средняя годовая сумма осадков колеблется от 500 до 2500 мм. Наиболее увлажнены наветренные склоны прибрежных гор. Во многих районах осадки выпадают довольно равномерно в течение года, исключение составляет северо-западное тихоокеанское побережье США с очень влажной зимой. Циклоны, движущиеся с океанов, приносят много осадков на западные материковые окраины. Зимой, как правило, держится облачная погода со слабыми дождями и редкими кратковременными снегопадами. На побережьях обычны туманы, особенно летом и осенью.
Влажный субтропический климат
характерен для восточных побережий материков к северу и югу от тропиков. Основные области распространения – юго-восток США, некоторые юго-восточные районы Европы, север Индии и Мьянмы, восточный Китай и южная Япония, северо-восточная Аргентина, Уругвай и юг Бразилии, побережье провинции Натал в ЮАР и восточное побережье Австралии. Лето во влажных субтропиках продолжительное и жаркое, с такими же температурами, как и в тропиках. Средняя температура самого теплого месяца превышает +27° С, а максимальная – +38° С. Зимы мягкие, со средними месячными температурами выше 0° С, но случайные заморозки оказывают губительное влияние на плантации овощей и цитрусовых.
Во влажных субтропиках средние годовые суммы осадков колеблются от 750 до 2000 мм, распределение осадков по сезонам довольно равномерное. Зимой дожди и редкие снегопады приносятся главным образом циклонами. Летом осадки выпадают в основном в виде грозовых ливней, связанных с мощными затоками теплого и влажного океанического воздуха, характерными для муссонной циркуляции восточной Азии. Ураганы (или тайфуны) проявляются в конце лета и осенью, особенно в Северном полушарии.
Субтропический климат с сухим летом
типичен для западных побережий материков к северу и югу от тропиков. В Южной Европе и Северной Африке такие климатические условия характерны для побережий Средиземного моря, что послужило поводом называть этот климат также средиземноморским. Такой же климат в южной Калифорнии, центральных районах Чили, на крайнем юге Африки и в ряде районов на юге Австралии. Во всех этих районах жаркое лето и мягкая зима. Как и во влажных субтропиках, зимой изредка бывают морозы. Во внутренних районах летом температуры значительно выше, чем на побережьях, и часто такие же, как в тропических пустынях. В целом преобладает ясная погода. Летом на побережьях, близ которых проходят океанические течения, нередко бывают туманы. Например, в Сан-Франциско лето прохладное, туманное, а самый теплый месяц – сентябрь.
Максимум осадков связан с прохождением циклонов зимой, когда преобладающие западные воздушные потоки смещаются по направлению к экватору. Влияние антициклонов и нисходящие потоки воздуха под океанами обусловливают сухость летнего сезона. Среднее годовое количество осадков в условиях субтропического климата колеблется от 380 до 900 мм и достигает максимальных величин на побережьях и склонах гор. Летом обычно осадков не хватает для нормального роста деревьев, и поэтому там развивается специфический тип вечнозеленой кустарниковой растительности, известный под названиями маквис, чапарраль, мали, маккия и финбош.
Семиаридный климат умеренных широт
(синоним – степной климат) характерен преимущественно для внутриматериковых районов, удаленных от океанов – источников влаги – и обычно расположенных в дождевой тени высоких гор. Основные районы с семиаридным климатом – межгорные котловины и Великие Равнины Северной Америки и степи центральной Евразии. Жаркое лето и холодная зима обусловлены внутриматериковым положением в умеренных широтах. По крайней мере один зимний месяц имеет среднюю температуру ниже 0° С, а средняя температура самого теплого летнего месяца превышает +21° С. Температурный режим и продолжительность безморозного периода существенно изменяются в зависимости от широты.
Термин «семиаридный» применяется для характеристики этого климата, потому что он менее сухой, чем собственно аридный климат. Средняя годовая сумма осадков обычно менее 500 мм, но более 250 мм. Поскольку для развития степной растительности в условиях более высоких температур необходимо большее количество осадков, широтно-географическое и высотное положение местности определяют климатические изменения. Для семиаридного климата не существует общих закономерностей распределения осадков в течение года. Например, в районах, граничащих с субтропиками с сухим летом, отмечается максимум осадков зимой, в то время как в районах, смежных с областями влажного континентального климата, дожди выпадают в основном летом. Циклоны умеренных широт приносят бóльшую часть зимних осадков, которые часто выпадают в виде снега и могут сопровождаться сильными ветрами. Летние грозы нередко бывают с градом. Количество осадков сильно изменяется от года к году.
Аридный климат умеренных широт
присущ главным образом центрально-азиатским пустыням, а на западе США – лишь небольшим участкам в межгорных котловинах. Температуры такие же, как в районах с семиаридным климатом, однако осадков здесь недостаточно для существования сомкнутого естественного растительного покрова и средние годовые суммы обычно не превышают 250 мм. Как и в семиаридных климатических условиях, количество осадков, определяющее аридность, зависит от термического режима.
Семиаридный климат низких широт
в основном типичен для окраин тропических пустынь (например, Сахары и пустынь центральной Австралии), где нисходящие потоки воздуха в субтропических зонах высокого давления исключают выпадение осадков. От семиаридного климата умеренных широт рассматриваемый климат отличается очень жарким летом и теплой зимой. Средние месячные температуры выше 0° С, хотя зимой иногда случаются заморозки, особенно в районах, наиболее удаленных от экватора и расположенных на больших высотах. Количество осадков, необходимое для существования сомкнутой естественной травянистой растительности, здесь выше, чем в умеренных широтах. В приэкваториальной полосе дожди идут в основном летом, тогда как на внешних (северных и южных) окраинах пустынь максимум осадков приходится на зиму. Осадки большей частью выпадают в виде грозовых ливней, а зимой дожди приносятся циклонами.
Аридный климат низких широт.
Это жаркий сухой климат тропических пустынь, простирающихся вдоль Северного и Южного тропиков и находящихся бóльшую часть года под влиянием субтропических антициклонов. Спасение от изнуряющей летней жары можно найти лишь на побережьях, омываемых холодными океаническими течениями, или в горах. На равнинах средние летние температуры заметно превышают +32° С, зимние обычно выше +10° С.
На большей части этого климатического района средняя годовая сумма осадков не превышает 125 мм. Бывает так, что на многих метеорологических станциях несколько лет подряд вообще не регистрируются осадки. Иногда средняя годовая сумма осадков может достигать 380 мм, но и этого все же достаточно лишь для развития разреженной пустынной растительности. Изредка осадки выпадают в форме непродолжительных сильных грозовых ливней, но вода быстро стекает, образуя ливневые паводки. Самые засушливые районы расположены вдоль западных берегов Южной Америки и Африки, где холодные океанические течения препятствуют формированию облаков и выпадению осадков. На этих побережьях часто бывают туманы, образующиеся за счет конденсации влаги в воздухе над более холодной поверхностью океана.
Переменно-влажный тропический климат.
Районы с таким климатом расположены в тропических субширотных поясах, на несколько градусов севернее и южнее экватора. Этот климат называется также муссонным тропическим, так как преобладает в тех частях Южной Азии, которые находятся под влиянием муссонов. Другие районы с таким климатом – тропики Центральной и Южной Америки, Африки и Северной Австралии. Средние летние температуры обычно ок. +27° С, а зимние – ок. +21° С. Самый жаркий месяц, как правило, предшествует летнему сезону дождей.
Средние годовые суммы осадков колеблются от 750 до 2000 мм. В течение летнего дождливого сезона определяющее воздействие на климат оказывает внутритропическая зона конвергенции. Здесь часто бывают грозы, иногда в течение длительного времени сохраняется сплошная облачность с затяжными дождями. Зима сухая, так как в этот сезон господствуют субтропические антициклоны. В некоторых районах дожди не выпадают в течение двух-трех зимних месяцев. В Южной Азии влажный сезон совпадает с летним муссоном, который приносит влагу с Индийского океана, а зимой сюда распространяются азиатские континентальные сухие воздушные массы.
Влажный тропический климат,
или климат влажных тропических лесов, распространен в экваториальных широтах в бассейнах Амазонки в Южной Америке и Конго в Африке, на п-ове Малакка и на островах Юго-Восточной Азии. Во влажных тропиках средняя температура любого месяца не менее +17° С, обычно средняя месячная температура ок. +26° С. Как в переменно-влажных тропиках, из-за высокого полуденного стояния Солнца над горизонтом и одинаковой продолжительности дня в течение всего года сезонные колебания температуры невелики. Влажный воздух, облачность и густой растительный покров препятствуют ночному охлаждению и поддерживают максимальные дневные температуры ниже +37° С, более низкие, чем в более высоких широтах.
Среднее годовое количество осадков во влажных тропиках колеблется от 1500 до 2500 мм, распределение по сезонам обычно довольно равномерное. Осадки в основном связаны с внутритропической зоной конвергенции, которая располагается немного севернее экватора. Сезонные смещения этой зоны к северу и югу в некоторых районах приводят к формированию двух максимумов осадков в течение года, разделенных более сухими периодами. Ежедневно тысячи гроз прокатываются над влажными тропиками. В промежутках между ними солнце светит в полную силу.
Климаты высокогорий.
В высокогорных районах значительное разнообразие климатических условий обусловлено широтно-географическим положением, орографическими барьерами и различной экспозицией склонов по отношению к Солнцу и влагонесущим воздушным потокам. Даже на экваторе в горах встречаются снежники-перелетки. Нижняя граница вечных снегов опускается к полюсам, достигая уровня моря в полярных районах. Подобно ей и другие границы высотных термических поясов понижаются по мере приближения к высоким широтам. Наветренные склоны горных хребтов получают больше осадков. На горных склонах, открытых для вторжений холодного воздуха, возможно понижение температуры. В целом для климата высокогорий характерны более низкие температуры, более высокая облачность, большее количество осадков и более сложный ветровой режим, чем для климата равнин на соответствующих широтах. Характер сезонных изменений температур и осадков в высокогорьях обычно такой же, как и на прилегающих равнинах.
МЕЗО- И МИКРОКЛИМАТЫ
Территории, уступающие по размерам макроклиматическим районам, тоже имеют климатические особенности, заслуживающие специального изучения и классификации. Мезоклиматы (от греч. meso – средний) – это климаты территорий размером в несколько квадратных километров, например, широких речных долин, межгорных впадин, котловин больших озер или городов. По площади распространения и характеру различий мезоклиматы являются промежуточными между макроклиматами и микроклиматами. Последние характеризуют климатические условия на небольших участках земной поверхности. Микроклиматические наблюдения проводятся, например, на улицах городов или на пробных площадках, заложенных в пределах однородного растительного сообщества.
ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ КЛИМАТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
Такие климатические характеристики, как температура и осадки, изменяются в широком диапазоне между экстремальными (минимальными и максимальными) значениями. Хотя они наблюдаются редко, для понимания природы климата экстремальные показатели так же важны, как и средние. Наиболее теплым является климат тропиков, причем климат влажных тропических лесов жаркий и влажный, а аридный низких широт – жаркий и сухой. Максимальные температуры воздуха отмечены в тропических пустынях. Самая высокая в мире температура – +57,8° С – была зарегистрирована в Эль-Азизии (Ливия) 13 сентября 1922, а самая низкая – –89,2° С на советской станции «Восток» в Антарктиде 21 июля 1983.
В разных районах мира были зарегистрированы экстремальные значения количества осадков. Например, за 12 месяцев с августа 1860 по июль 1861 в местечке Черапунджи (Индия) выпало 26 461 мм. Среднее годовое количество осадков в этом пункте, одном из самых дождливых на планете, ок. 12 000 мм. О количестве выпавшего снега имеется меньше данных. На станции Парадайс-Рейнджер в национальном парке Маунт-Рейнир (шт. Вашингтон, США) в течение зимы 1971–1972 было зарегистрировано 28 500 мм снега. На многих метеорологических станциях в тропиках с длинными рядами наблюдений вообще ни разу не были отмечены осадки. Таких мест много в Сахаре и на западном побережье Южной Америки.
При экстремальных скоростях ветра измерительные приборы (анемометры, анемографы и др.) часто выходили из строя. Наибольшие скорости ветра в приземном слое воздуха, вероятно, развиваются в смерчах (торнадо), где, по оценкам, они могут намного превышать 800 км/ч. В ураганах или тайфунах, ветер иногда достигает скорости более 320 км/ч. Ураганы весьма типичны для Карибского региона и западной части Тихого океана.
ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА БИОТУ
От климата зависят температурный и световой режимы и влагообеспеченность, необходимые для развития растений и лимитирующие их географическое распространение. Большинство растений не может расти при температуре ниже +5° С, и многие виды погибают при отрицательных температурах. С увеличением температур возрастают потребности растений во влаге. Свет необходим для фотосинтеза, а также для цветения и развития семян. Затенение почвы кронами деревьев в густом лесу подавляет рост более низких растений. Важным фактором является также ветер, существенно изменяющий режим температуры и влажности.
Растительность каждого региона является индикатором его климата, поскольку распространение сообществ растений в значительной степени обусловлено климатом. Растительность тундры в условиях субполярного климата сформирована только такими низкорослыми формами, как лишайники, мхи, травы и невысокие кустарники. Короткий вегетационный период и широкое распространение многолетней мерзлоты затрудняют рост деревьев всюду, кроме речных долин и склонов южной экспозиции, где почва летом оттаивает на бóльшую глубину. Хвойные леса из ели, пихты, сосны и лиственницы, называющиеся также тайгой, растут в условиях субарктического климата.
Влажные районы умеренных и низких широт особенно благоприятны для произрастания лесов. Самые густые леса приурочены к районам умеренного морского климата и влажным тропикам. Области влажного континентального и влажного субтропического климата тоже большей частью залесены. При наличии сухого сезона, например в районах субтропического климата с сухим летом или переменно-влажного тропического климата, растения соответствующим образом адаптируются, формируя либо низкорослый, либо разреженный древесный ярус. Так, в саваннах в условиях переменно-влажного тропического климата преобладают злаковники с одиночными деревьями, растущими на больших расстояниях одно от другого.
В семиаридных климатах умеренных и низких широт, где всюду (кроме речных долин) слишком сухо для роста деревьев, господствует травянистая степная растительность. Злаки здесь низкорослые, возможна также примесь полукустарников и полукустарничков, например полыни в Северной Америке. В умеренных широтах злаковые степи в более влажных условиях у границ своего ареала сменяются высокотравными прериями. В аридных условиях растения растут далеко одно от другого, часто имеют толстую кору или мясистые стебли и листья, способные запасать влагу. Самые засушливые районы тропических пустынь совершенно лишены растительности и представляют собой обнаженные каменистые или песчаные поверхности.
Климатическая высотная поясность в горах обусловливает соответствующую вертикальную дифференциацию растительности – от травянистых сообществ предгорных равнин до лесов и альпийских лугов.
Многие животные способны адаптироваться к широкому диапазону климатических условий. Например, млекопитающие в холодном климате или зимой имеют более теплый мех. Однако для них важна также доступность пищи и воды, которая меняется в зависимости от климата и сезона. Для многих видов животных характерны сезонные миграции из одного климатического района в другой. Например, зимой, когда травы и кустарники в условиях переменно-влажного тропического климата Африки высыхают, происходят массовые миграции травоядных животных и хищников в более влажные районы.
В природных зонах земного шара почвы, растительность и климат тесно взаимосвязаны. Тепло и влага определяют характер и темпы химических, физических и биологических процессов, в результате которых изменяются горные породы на склонах разной крутизны и экспозиции и создается огромное разнообразие почв. Там, где грунт скован мерзлотой на протяжении большей части года, как в тундре или высоко в горах, процессы почвообразования замедлены. В аридных условиях растворимые соли обычно содержатся на поверхности почвы или в приповерхностных горизонтах. Во влажных климатах избыточная влага просачивается вниз, вынося растворимые минеральные соединения и глинистые частицы на значительные глубины. Некоторые из самых плодородных почв являются продуктами недавней аккумуляции – ветровой, флювиальной или вулканической. Такие молодые почвы еще не подверглись сильному выщелачиванию и потому сохранили запасы питательных веществ.
Распространение сельскохозяйственных культур и методы возделывания почв тесно связаны с климатическими условиями. Бананы и каучуковые деревья требуют обилия тепла и влаги. Финиковые пальмы хорошо растут только в оазисах в аридных низкоширотных областях. Для большей части культур в аридных условиях умеренных и низких широт необходимо орошение. Обычным типом землепользования в районах семиаридного климата, где распространены злаковники, является пастбищное животноводство. Хлопок и рис имеют более продолжительный вегетационный период, чем яровая пшеница или картофель, и все эти культуры страдают от заморозков. В горах сельскохозяйственное производство дифференцируется по высотным поясам так же, как естественная растительность. Глубокие долины во влажных тропиках Латинской Америки находятся в жарком поясе (tierra caliente) и там выращивают тропические культуры. На несколько больших высотах в умеренном поясе (tierra templada) типичной культурой является кофе. Выше располагается холодный пояс (tierra fria), где выращивают зерновые культуры и картофель. В еще более холодном поясе (tierra helada), расположенном чуть ниже снеговой линии, на альпийских лугах возможен выпас скота, а набор сельскохозяйственных культур крайне ограничен.
Климат оказывает влияние на здоровье и условия жизни людей так же, как и на их хозяйственную деятельность. Человеческий организм теряет тепло за счет излучения, теплопроводности, конвекции и испарения влаги с поверхности тела. Если эти потери слишком велики в холодную погоду или слишком малы в жаркую погоду, человек испытывает дискомфорт и может заболеть. Низкая относительная влажность и большая скорость ветра усиливают эффект охлаждения. Изменения погоды приводят к стрессам, ухудшают аппетит, нарушают биоритмы и снижают сопротивляемость человеческого организма болезням. Климат влияет также на условия обитания патогенных микроорганизмов, вызывающих заболевания, и поэтому возникают сезонные и региональные вспышки заболеваний. Эпидемии пневмонии и гриппа в умеренных широтах часто бывают зимой. Малярия распространена в тропиках и субтропиках, где имеются условия для размножения малярийных комаров. Заболевания, обусловленные неправильным питанием, косвенно связаны с климатом, так как в пищевых продуктах, производимых в том или ином регионе, в результате влияния климата на рост растений и состав почв может не хватать некоторых питательных веществ.
ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА
Горные породы, ископаемые растительные остатки, рельеф и ледниковые отложения содержат информацию о значительных колебаниях средних температур и осадков на протяжении геологического времени. Изменения климата также могут изучаться на основании анализа годичных колец древесины, аллювиальных отложений, донных осадков океанов и озер и органических отложений торфяников. В течение нескольких последних миллионов лет в целом происходило похолодание климата, а сейчас, судя по непрерывному сокращению полярных ледниковых покровов, мы, видимо, находимся в конце ледникового периода.
Климатические изменения за исторический период иногда можно реконструировать на основе информации о голоде, наводнениях, заброшенных поселениях и миграциях народов. Непрерывные ряды измерений температуры воздуха имеются только для метеорологических станций, расположенных преимущественно в Северном полушарии. Они охватывают лишь немногим более одного столетия. Эти данные свидетельствуют, что за последние 100 лет средняя температура на земном шаре повысилась почти на 0,5° С. Это изменение происходило не плавно, а скачкообразно – резкие потепления сменялись относительно стабильными этапами.
Специалисты разных областей знания предложили многочисленные гипотезы для объяснения причин климатических изменений. Одни полагают, что климатические циклы определяются периодическими колебаниями солнечной активности с интервалом ок. 11 лет. На годовые и сезонные температуры могли влиять изменения формы орбиты Земли, что приводило к изменению расстояния между Солнцем и Землей. В настоящее время Земля находится ближе всего к Солнцу в январе, однако примерно 10 500 лет назад такое положение она занимала в июле. Согласно еще одной гипотезе, в зависимости от угла наклона земной оси менялось количество поступавшей на Землю солнечной радиации, что влияло на общую циркуляцию атмосферы. Не исключено также, что полярная ось Земли занимала иное положение. Если географические полюса находились на широте современного экватора, то, соответственно, смещались и климатические пояса.
Так называемые географические теории объясняют долговременные колебания климата движениями земной коры и изменением положения материков и океанов. В свете глобальной тектоники плит на протяжении геологического времени материки перемещались. В результате менялось их положение по отношению к океанам, а также по широте. В процессе горообразования формировались горные системы с более прохладным и, возможно, более влажным климатом.
Загрязнение атмосферы тоже способствует изменению климата. Большие массы пыли и газов, поступавшие в атмосферу при извержениях вулканов, эпизодически становились преградой на пути солнечной радиации и приводили к охлаждению земной поверхности. Повышение концентрации некоторых газов в атмосфере усугубляет общую тенденцию к потеплению.
Парниковый эффект.
Подобно стеклянной крыше теплицы, многие газы пропускают бóльшую часть тепловой и световой энергии Солнца к поверхности Земли, но препятствуют быстрой отдаче излучаемого ею тепла в окружающее пространство. Основными вызывающими «парниковый» эффект газами являются водяной пар и углекислый газ, а также метан, фторуглероды и оксиды азота. Без парникового эффекта температура земной поверхности понизилась бы столь сильно, что вся планета покрылась бы льдом. Однако чрезмерное усиление парникового эффекта также может стать катастрофическим.
С начала промышленной революции количество парниковых газов (в основном углекислого) в атмосфере возросло за счет хозяйственной деятельности человека и особенно сжигания ископаемого топлива. Многие ученые в настоящее время полагают, что рост средней глобальной температуры после 1850 произошел главным образом в результате увеличения содержания в атмосфере углекислого газа и других парниковых газов антропогенного происхождения. Если современные тенденции использования ископаемого топлива сохранятся и в 21 в., средняя глобальная температура может повыситься на 2,5–8° С к 2075. При условии использования ископаемого топлива более быстрыми, чем в настоящее время, темпами такое увеличение температуры может произойти уже к 2030.
Прогнозируемое повышение температуры может привести к таянию полярных льдов и большинства горных ледников, в результате чего уровень моря поднимется на 30–120 см. Все это может также отразиться на изменении погодных условий на Земле с такими возможными последствиями, как продолжительные засухи в ведущих сельскохозяйственных регионах мира.
Однако глобальное потепление как следствие парникового эффекта может быть замедлено, если сократить выбросы углекислого газа при сжигании ископаемого топлива. Такое сокращение потребовало бы ограничений его использования во всем мире, более эффективного потребления энергии и расширения применения альтернативных энергетических источников (например, энергии воды, Солнца, ветра, водорода и пр.).
Литература:
Погосян Х.П. Общая циркуляция атмосферы
. Л., 1952
Блютген И. География климатов
, т. 1–2. М., 1972–1973
Витвицкий Г.Н. Зональность климата Земли
. М., 1980
Ясаманов Н.А. Древние климаты Земли
. Л., 1985
Колебания климата за последнее тысячелетие
. Л., 1988
Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология
. М., 1994
Системы, виды и формы землепользования складываются и изменяются в процессе исторического развития человеческого общества и смены производственных отношений. Землепользование, как один из процессов человеческой деятельности, предполагает вовлечение в сферу производственного труда почвенного покрова, утилизацию его в качестве природного ресурса, средства производства.
При этом почвенный покров может быть использован для различных целей как предмет и средство труда.
Многоцелевое использование почвенного покрова
Почва, почвенный покров - место для поселения человека, средство и материал труда, «базис коллектива». Почва - это одно из основных средств производства и объект труда в сельском хозяйстве. Земледелие, животноводство и другие отрасли сельскохозяйственного и лесохозяйственного производства прямо или косвенно базируются на утилизации потенциальных возможностей почвенного плодородия и воздействуют через технику и труд на сущность, особенности и направления современных почвенных процессов.
Почвенные ресурсы используются кроме сельского хозяйства в различных отраслях хозяйственной деятельности человека. Значительные площади плодородных почв ежегодно отторгаются под городское, промышленное, транспортное и аэродромное строительство, являются материалом и основанием при строительстве.
Почвенные ресурсы и их рациональное использование выступают в области удовлетворения спроса на продовольствие, корма, местное топливо, древесину и биологические сырьевые материалы в качестве наиболее существенного фактора.
«Идеальным» типом землепользования можно считать то, которое, отражая экономические потребности региона и его социально-экономические и технические возможности, согласуется с природной спецификой территории.
География и экология землепользования
Различия видов землепользования определяются двумя группами факторов - природными и социально-экономическими. Среди природных факторов, формирующих необходимые предпосылки развития разнообразных видов землепользования, следует прежде всего назвать климат, рельеф, почвы и растительность. В каждом конкретном регионе эти факторы, представляющие важные характеристики ландшафтов, в различной степени влияют на тип землепользования. Чем сложнее внутреннее структурное устройство ландшафтной системы, тем больше она может представить потенциальных вариантов организации землепользования, в том числе сельскохозяйственного производства.
Современный уровень развития науки и техники позволяет успешно организовать сельскохозяйственное производство в районах, мало пригодных по своим природным предпосылкам для такого рода деятельности. Однако это связано либо с перестройкой природной среды, либо с созданием искусственной среды обитания. Оба эти пути требуют значительных капиталовложений и часто сопровождаются негативными последствиями техногенных перестроек природных систем (вторичное засоление, ускоренная эрозия, загрязнение и т. д.).
Климат чаще всего определяет эколого-географические параметры распространения культурных растений и животноводства, важнейших типов землепользования. Вторым важным эколого-гео- графическим фактором землепользования выступают морфолитоло- гические особенности территории.
Недостаток тепла кладет предел растениеводству открытого грунта, хотя в отдельных холодных районах существуют очаги земледелия, как это имеет место в субарктическом и в северных районах бореального пояса. Другой лимитирующий климатический фактор - недостаток влаги. При снижении гидротермического коэффициента (по Селянинову) до 0,5 и при дефиците увлажнения более 400-600 мм богарное земледелие становится нерентабельным. Растениеводство в этих случаях базируется на орошении и полностью контролируется объемом водозапасов местности. В аридных и субаридных регионах земного шара водозапасы, как правило, невелики и поэтому орошаемое земледелие распространено ограниченно. Основным типом землепользования становится в этих регионах пастбищное хозяйство.
Интегральным показателем качества земель, принципиально пригодных или непригодных для обработки, являются значения господствующих углов наклона поверхности. Распашка возможна лишь до крутизны склонов около 8°.
В отличие от земледелия пастбищное хозяйство не так сильно зависит от рельефа местности. Скот можно выпасать на равнинах и в горах, причем на пастбищных землях не происходит смыва веществ в таких масштабах, как с пахотных угодий, а их баланс более уравновешен.
Природный потенциал горных ландшафтов определяют абсолютная высота гор, их расположение по отношению к влагонесу- щим потокам воздуха и крутизна склонов. Горные склоны, занятые лесами, как правило, должны исключаться из сельскохозяйственного пользования из-за очень высокой их уязвимости. Пастбища в горах обычно располагаются в высотных поясах с травянистыми (луговая, степная, полупустынная) либо кустарничковыми формациями или с редкостойными лесами. В тропических и экваториальных горных районах травянистые и кустарниковые формации субальпийского пояса появляются слишком высоко и не могут интенсивно использоваться для выпаса даже мелкого рогатого скота. В то же время субальпийские луга умеренного пояса - прекрасная база для откорма не только овец и коз, но и крупного рогатого скота.
Специфика землепользования на плоскогорьях состоит в том, что их экологические условия позволяют развивать и земледелие, и животноводство. В зависимости от преобладающих высот, почвенных и местных климатических условий земли некоторых плоскогорий освоены под земледелие (Эфиопское нагорье, плато Юньнань, Высокий Вельд южной Африки, отдельные районы Тибета), а других - преимущественно под пастбища (Альтипланос Анд Южной Америки, Памиро-Алай).
Агроландшафты чисто земледельческого или чисто пастбищного использования встречаются на сравнительно ограниченной территории земного шара. Шире распространены ландшафты, где по экологическим условиям имеет место чередование пригодных для земледелия плоских или слабовсхолмленных поверхностей и эрозионных склонов, где возможен только выпас скота. Частая смена высоко- и низкопродуктивных почв, обусловленная сложностью структуры почвенного покрова, особенностями водного режима почв и микроклимата, вызывает разнообразные сочетания земледельческого и пастбищного использования территории.
Значительная часть суши земного шара (около 60%) обладает экологическими характеристиками, делающими ее мало или совершенно непригодной для сельского хозяйства. Более половины таких территорий (33% площади суши) приходится на пустыни, где земледелие развито очагово, на базе искусственных, реже естественных оазисов. Прогнозы рисуют большие перспективы возможного освоения территории пустынь, но это потребует огромных средств и коренного улучшения техники и технологии оросительных и химических мелиорации почв.
Землепользование в холодном поясе
В пределах холодного климатического пояса, включающего ландшафты от арктических пустынь до среднетаежных лесов, фактором, ограничивающим земледельческое использование природных ресурсов, выступает недостаток тепла. Вегетация культурных растений в открытом грунте здесь невозможна, за исключением небольших участков с более «теплыми» почвами и микроклиматическими условиями. В таких местах складывается землепользование пригородного или подсобного типа с возделыванием огородных и кормовых культур на базе теплиц и весьма дорогостоящих агротехнических мероприятий. Среди культур преобладают скороспелые, нетребовательные к теплу и переносящие кратковременное понижение температуры ниже 0°С.
Низкая продуктивность кормовых растений ограничивает развитие в холодном поясе пастбищного хозяйства. Животноводство здесь имеет очаговый характер и приурочено к отдельным районам с более благоприятными климатическими условиями, например к районам с более мягким морским климатом (Западная Европа).
Особая роль в землепользовании этого пояса принадлежит оленеводству, основному местному источнику продовольствия и животного сырья.
Землепользование в умеренном поясе
Для агроландшафтов умеренного климатического пояса характерно четко выраженное разделение сезонов года по условиям теплообеспеченности: холодный и теплый сезон. В пределах этого пояса господствуют растительные сообщества, приспособившиеся к перенесению суровых и холодных зим. Основная особенность культур умеренного пояса в их довольно строгих требованиях к условиям термо- и фотопериодизма. Большая часть яровых и озимых злаков - растения длинного дня, которые в более южных районах затягивают свою вегетацию. Растения короткого дня типич- -ныдля южных районов умеренного пояса (подсолнечник, конопля и т. д.).
В пределах рассматриваемого пояса широко представлены ландшафты континентального сектора с высокими значениями годовых, месячных и суточных амплитуд температур. Для этих регионов характерны суровые зимы с крайне низкими температурами, ограничивающими произрастание многих многолетних культурных и диких растений.
Севернее изотермы сумм активных температур 1000° очаговый характер приобретают не только пахотные угодья, но и пастбища, располагающиеся на более сухих, естественно дренированных склонах речных долин. Южнее районов с суммой активных тем- -ератур 1000° располагаются территории, благоприятные для ис- пользования в земледелии и для организации высокопродуктивного животноводства товарного направления на базе культурных лугов и улучшенных пастбищ. Основной лимитирующий фактор здесь рельеф местности, к которому в континентальных частях пояса добавляется дефицит атмосферного увлажнения в вегетационный период.
В Евразии земледельческие территории образуют самый обширный на планете массив этого пояса на равнинах Восточной и Западной Европы. Эти регионы отличаются высокой степенью распаханности земель (до 60 - 70%), а пастбища по площади довольно ограничены. Тем не менее здесь наряду с зерновым хозяйством развивается и животноводство, базирующееся не на пастбищах и выгонах, а на культурных лугах и кормовых культурах при стойловом содержании скота. В Северной Америке, в восточном приокеаническом секторе умеренного пояса находится массив земледельчески освоенных территорий, лишь немного уступающий подобному массиву Евразии. При достаточном увлажнении в теплый сезон здесь хорошо растут зерновые, бобовые, овощные культуры, корнеплоды, можно выращивать многолетние плодовые культуры.
Земледельческое использование территории умеренного пояса становится нерациональным или нерентабельным в горах и в условиях значительного дефицита атмосферного увлажнения. Поэтому пастбищное хозяйство этого пояса сосредоточено на равнинах в пределах континентального сектора (зоны сухих степей, полупустынь, пустынь и ксерофитных редколесий) либо на плоскогорьях, недостаточно влажных или теплых для выращивания сельскохозяйственных культур. Пастбищные угодья занимают равнины Центральной Азии, котловины, горы и холмы Внутренней Монголии, сухие степи и полупустыни Казахстана и Прикаспия, аридные области запада США. Периоды выпаса приходятся на месяцы с большим количеством осадков, когда начинается вегетация трав или кустарников. Для полупустынных пастбищ характерно отгонное скотоводство, при котором пастбища используются строго ограниченное время. Ландшафты полупустынь с коротким периодом вегетации эфемеров, с низкой биопродуктивностью могут быть отнесены к непродуктивным землям, хотя при организации искусственного водоснабжения в таких ландшафтах возникают очаги земледелия.
Землепользование в субтропиках
В северном полушарии в субтропиках длительность вегетационного периода около 200 дней в северных районах, а в остальных районах и в субтропиках южного полушария имеет место круглогодичная вегетация растений. В некоторых районах теплого пояса возможно зимнее, не ежегодное, кратковременное понижение температуры ниже 0°С, но более характерны для пояса в целом так называемые «вегетационные зимы», когда даже в холодное время года среднемесячные температуры редко опускаются ниже + 10°С, т. е. происходит круглогодичная вегетация растений.
В континентальном секторе теплого пояса гидротермический коэффициент (по Селянинову) не выше 0,3, поэтому земледелие возможно только при орошении. В приокеанических и приморских районах условия увлажнения благоприятны для неполивного земледелия в холодное время года. В период сухого или засушливого лета требуется орошение сельскохозяйственных культур. В районах муссонного климата из-за неравномерности выпадения осадков (летом - избыток в северном полушарии) необходимо при земледельческом освоении сооружение дренажной сети. На восточных окраинах материков имеются регионы с одинаково хорошей влагообеспеченностью в течение всего года, что наиболее благоприятно для земледелия. В субтропиках почти повсеместно существует два вегетационных периода: в Европе - весенний и осенний, в остальных районах - летний и зимний.
В зимнее время выращивают малотребовательные к теплу культуры (зерновые, овощные). Летом возможна вегетация как теплолюбивых однолетних культур и многолетних (хлопчатник, поздние сорта риса и кукурузы, цитрусовые, чайный куст, инжир, маслины, тунг и т.д.), так и однолетних растений тропического пояса, не способных переносить понижение температуры ниже 0°С. В самых теплых местообитаниях (сумма активных температур более 8000°) - Северная Сахара, Аравия, юг Ирака, Ирана, Калифорния - плодоносят финиковая пальма, поздние сорта хлопчатника.
Примером хорошей адаптации к термическому и влажностному режиму субтропиков может служить озимая пшеница, которая произрастает в различных экологических условиях этого пояса. Важнейшей сельскохозяйственной культурой субтропиков, особенно на востоке Азии (а также в Мексике, Калифорнии и некоторых других районах), является рис, растение летней ветегации в условиях обильного полива.
Сочетание горного и равнинного рельефа в субтропиках обусловливает чередование здесь земледельческих и пастбищных угодий, а также наличие смешанных земледельческо-пастбищных угодий. Пастбищные угодья теплого климатического пояса расположены в засушливых районах, где базируются на скудных фитоце- нозах пустынь и полупустынь. Рост поголовья животных, увеличение нагрузки на пастбища приводят к внедрению пастбищного хозяйства в лесные ландшафты горных склонов, что крайне вредит этим ландшафтам. Второй важной особенностью современного состояния пастбищного хозяйства субтропиков является то, что кочевое скотоводство уступает место отгонному пастбищному.
Землепользование в тропиках
Значительные ресурсы тепла (сумма активных температур более 8000°) в жарком климатическом поясе обеспечивают непрерывную вегетацию растений в течение всего года при почти неизменной напряженности биологических процессов. Земледелие в этих условиях основывается на многолетних древесно-кустарнич- ковых культурах и однолетних скороспелых растениях, позволяющих получать несколько урожаев в год. В пределах этого пояса можно выделить три зоны по увлажнению: избыточного увлажнения, достаточного увлажнения большей части года при наличии сухого сезона, недостаточного увлажнения в течение всего года. Земледельческие территории приурочены здесь к районам избыточного и достаточного увлажнения, а пастбищные к сухим районам, где нет мухи цеце. Ферраллитные почвы районов, пригодных для земледелия, характеризуются низким естественным плодородием. После сведения леса и в результате применения переложного (подсечно-огневого) земледелия эти почвы быстро теряют органическое вещество и подвергаются интенсивной эрозии.
Лимитирующим фактором землепользования в тропиках является рельеф: значительные площади заняты горами и высокими нагорьями. Состав сельскохозяйственных культур в этих районах меняется с высотой от тропических культур к культурам умеренного пояса. Наиболее высоко в горах Азии, Африки, Южной Америки выращиваются ячмень и пшеница, однако большая часть горных районов жаркого пояса - это пастбища (в сухих районах) или леса (приэкваториальные области).
В районах избыточного увлажнения (Филиппины, Малайзия, Большие Зондские острова, впадина Конго, западная Амазония) некоторые растения плодоносят в течение всего года. Здесь же распространены культуры, не переносящие сухого сезона (масличная пальма, гевея, маниок). Другие культуры - кофе, хлопчатник, какао, табак - нуждаются в сухом периоде для созревания. Растянутый характер плодоношения большинства культур удобен для мелкого потребительского хозяйства, но мало устраивает товарное производство, где экономически выгодны более сжатые сроки плодоношения. Большинство растений во влажных районах экваториального пояса очень чувствительны к прямому солнечному свету, богатому инфракрасными лучами, и саженцы теплолюбивых растений (масличная пальма, хинное дерево) гибнут от ожогов. При выращивании целого ряда культур требуется затенение.
Наиболее рациональное направление землепользования влажных тропиков - возделывание многолетних плантационных дре- зесно-кустарниковых культур. Перспективны плантации, имитирующие природные экосистемы влажно-тропических лесов (смешанные посевы). Довольно широко распространено возделывание риса.
Зона достаточного увлажнения (с 2-5 сухими или засушливыми месяцами) соответствует субэкваториальному географическому поясу. Это муссонный сектор юга Восточной Азии и Индокитая; в Африке территории с севера, юга и востока от впадины Конго; в Южной Америке - Льянос Ориноко, Гвианское нагорье и северные окраины Бразильского нагорья; в Австралии - северная часть материка. Эти районы - наиболее благоприятная экологическая среда для животноводства и земледелия. Но проблема эрозии ферсиаллитных почв стоит здесь очень остро, особенно ввиду того, что в данных регионах преобладают традиционные формы сельского хозяйства. Равнины этих регионов, где могут выращиваться даже влаголюбивые культуры - рис, гевея, представляют собой основную часть пахотных угодий жаркого пояса. Напряженность и характер сельскохозяйственных работ регулируются чередованием сухих и влажных периодов. Даже для районов, наиболее обеспеченных осадками, нужны системы орошения на случай засух или других неблагоприятных климатических явлений. Муссонные тропики Азии характеризуются наивысшей плотностью населения среди тропических районов.
По мере приближения от экватора к тропикам, с увеличением сухости климата земледелие сменяется пастбищным хозяйством. Пастбища расположены на равнинах в пределах континентального сектора в зоне саванн и редколесий субэкваториального пояса. Это обширные территории Аравийского полуострова, юга Иранского нагорья, северо-запада Индии, Сахель, окраины Калахари и пустыни Намиб. Часто пастбища мозаично переплетаются с земледелием.
Биопродуктивность пастбищ континентальных районов тропического пояса низка, а нагрузки значительны, что и является одной из основных причин усиливающегося опустынивания. Растительный покров разрежен и флористически беден, в растительных сообществах мало эфемеров, особенно ценных в скотоводстве. Время выпаса ограничено и не превышает 5-6 мес.
В аридных районах тропиков орошаемые земли, используемые в земледелии, всегда будут составлять лишь небольшую часть общей площади, пригодной далеко не полностью для пастбищного животноводства. Аридные известковые и гипсовые почвы, каменистые и песчаные по большей части, в той или иной степени засолены. Эти районы характеризуются небольшим числом видов живых организмов, слабой защитной способностью растительности, нерегулярным характером колебаний климатических условий, низкой биологической продуктивностью, бедными органическим веществом почвами, подверженными всем видам деградации. Наиболее экологически адаптировано к подобным условиям кочевое скотоводство.
Отличительная особенность экологической среды тропиков состоит в том, что отрицательное влияние хозяйственной деятельности распространяется на большие территории, вызывая такие явления, как обезлесение, осаванивание и опустынивание на обширных территориях. Вредные последствия подсечной системы земледелия ощущаются далеко за пределами районов, где она практикуется, и выражаются в истощении водных ресурсов, загрязнении речных вод, усилении наводнений, заилении и эвтрофи- кации водоемов.
Тематические (почвенно-экологические) карты. Представляют собой исходный материал для землепользования, в котором почвенная карта играет ведущую роль. Тематические карты призваны решать самые разнообразные задачи - от рекомендаций по улучшению почв до обоснования размещения сельскохозяйственных культур в зависимости от почвенных условий. Масштаб карт обусловливает направление и конкретные пути их использования.Тематические карты разнообразны по своему содержанию. К ним относятся карты эрозии, засоления, солонцеватости, фактического использования и производительной способности земель, экологическая карта и многие другие, отвечающие конкретным задачам и целям картографирования почв в том или ином масштабе.
В последние два десятилетия на базе Почвенного института им. В. В.Докучаева на примере в основном зарубежных исследований в Камбодже, Кубе, Лаосе, Ливии были разработаны основы средне- и крупномасштабного тематического картографирования для оптимального выбора и размещения сельскохозяйственных культур в зависимости от почвенно-экологических условий.
Предложенная система тематических карт обычно включает несколько их видов, которые дают полное представление о качестве земель, характере их использования в настоящем и рекомендации по использованию в будущем:
карта фактического использования земель (Land Use);
карта производительной способности земель;
карта эрозии почв (там, где распространена эрозия, например в гумидных регионах);
карта засоления почв (там, где существуют проблемы засоления, например в аридных регионах);
^ Карта фактического использования земель (см. цв. вкл., рис. 4)служит исходным документом для определения существующих масштабов и направлений в общей стратегии сельского хозяйства региона: земледелия, лесного хозяйства, животноводства. Виды земельна карте характеризуются определенной площадью, что дает не только качественную, но и количественную информацию о фактическом использовании земель в регионе. Карта предназначена такжедля решения общих региональных проблем сельского хозяйства и;отвечает на вопрос, как используется почвенный покров региона iв сельском хозяйстве, оставляя проблему трансформации угодий для карты оптимального перспективного использования земель. Карту составляют по материалам почвенного картографирования, маршрутных и более детальных исследований, на базе аэрокосмических снимков и других топографических и тематических материалов, отражающих характер использования земель, занятость территории под сельскохозяйственные и несельскохозяйственные нужды (города, поселки, дороги, неудобья, выключки и т.д.). \
^ Карта эрозии почв (см. цв. вкл., рис. 5). Условия возделывания сельскохозяйственных культур во многом ограничиваются и определяются характером эрозионных процессов неравнозначных по негативному проявлению в различных регионах мира. Это обусловлено большим разнообразием почвенных, гидрологических, климатических и геоморфологических условий, а также антропогенным воздействием на почвенный покров в целом. Водная эрозия развита чрезвычайно широко и представлена преимущественно двумя формами - плоскостной и овражной.
Карты эрозии почв включают данные, полученные при почвенной съемке, проведении детальных специальных исследований на стоковых площадках и трансектах, а также при дешифрировании материалов аэро- и космической съемки и определении характера овражной эрозии. Она базируется на классификации собственно \ эродированных почв и почв потенциально эрозионноопасных.
^ Карта производительной способности земель отражает качественную группировку почв и характеризует их по степени пригодности для сельского хозяйства. Она представляет собой сводный картографический материал, характеризующий качество почв по основным признакам и свойствам, наиболее существенно влияющим на характер использования земель, Составляется на основе карт почвенной эрозии и собственно качественной группировки почв. Почвы на карте объединены в труппы по характеру общности морфогенетических, физических, химических и агрохимических свойств, а также экологических условий, определяющих возможности использования почв в сельском \ хозяйстве. Некоторые свойства почв (мощность мелкоземистого слоя, гранулометрический состав, сложение, оглеенность, засоленность, солонцеватость, эродированность и др.) затрудняют или лимитируют их использование.
^ Карта оптимального перспективного использования земель отражает наиболее желательное размещение сельскохозяйственных культур. Это ключевая карта в системе тематических карт, использующая их информацию и составляемая на базе: шкалы показателей пригодности почв для возделывания сельскохозяйственных культур.
Шкала служит ключом к рекомендациям по размещению определенных культур в том или ином контуре, объединяющем почвы; одного типа по производительной способности. Она содержит сведения о свойствах почв, которые обеспечивают оптимальные и допустимые условия выращивания различных сельскохозяйственных культур либо могут лимитировать их развитие. Каждый контур карты соответствует главной, дополнительной и сопутствующей культуре из рекомендуемых для возделывания.
^ Основные принципы и методика составления почвенных и тематических карт. Принцип комплексности, основанный на изучении взаимозависимости элементов природы и отдельных явлений, был положен в основу почвенных съемок и исследований еще до того, как был предложен термин «комплексность». Так, первые почвенные съемки основывались не только на анализе почвенных разрезов, но и на влиянии на формирование почв почвообразующих факторов: климата, биоты, рельефа, литологического состава почвообразующих пород и др. Почвы как поверхностный слой земной оболочки особенно четко синтезируют взаимосвязи природных факторов. Генетическое почвоведение еще в первоначальном развитии позволяло выявить природную зональность. В современном почвенном картографировании генетический принцип, основанный на комплексном изучении факторов почвообразования и принципах размещения почв, проявляется еще более четко.
Исследование почвенного покрова и картирование почв слагаются из трех периодов - подготовительного, полевого и камерального.
^ Подготовительный период, непродолжительный по времени, обеспечивает успешное проведение предстоящих почвенных исследований. Подготовка касается программных, методических, организационных и технических вопросов, от своевременного и правильного разрешения которых во многом зависит успех полевых работ.
^ Полевой период почвенных исследований - основной по значению и наиболее сложный по выполнению. В полевой период почвовед должен сделать все необходимые наблюдения, изучить и описать почвы, собрать необходимые образцы почв, почвообразующих пород и растений для последующего их просмотра и анализа, картировать почвенный покров, т. е. составить полевую (предварительную) почвенную карту.
^ Камеральный период служит для тщательной проверки всех собранных полевых материалов, лабораторных исследований и анализа всего собранного материала. Составляется окончательный вариант почвенной карты, к которой пишется объяснительная записка.
Докучаевский метод картографии почв отражает особенности почвенного покрова на основе познания закономерных генетических связей между почвами и всеми другими элементами географической среды. Поэтому картография почв неотделима от изучения условий или факторов почвообразования, включая влияние хозяйственной деятельности человека. Природные условия почвообразования исследуют в той или иной степени подробности в течение всех трех рабочих периодов. Программа изучения природных факторов почвообразования при почвенном картировании состоит из следующих разделов:
Геологическое строение, коренные (подстилающие) и почвообразующие породы.
Геоморфологическая характеристика территории.
Гидрогеологические условия.
Климат.
Растительность и животные организмы в почве.
Хозяйственная деятельность человека.
^ 2. Почвенные ресурсы России и мира
Почвенные ресурсы России. На почвенный покров России приходится приблизительно 1,4 млрд га из 1,7 млрд га общей площади страны, причем в сельском хозяйстве используются всего 13,4% от общей площади (7,9 -пашня, 1,7 -сенокос, 3,8 -пастбище, 0,08 -многолетние насаждения). Около 80 % почвенного покрова приходится на территории, исключающие или сильно затрудняющие земледельческое освоение. Почвенный покров на этих территориях в основном занят лесом или служит в качестве пастбищ. По природным зонам площади почв распределены неравномерно (табл. 37). Большая часть приходится на тайгу и хвойно-широколиственные леса, тогда как наилучшие почвы лесостепей и степей (серые лесные и черноземы) составляют лишь около 10 %. Однако именно они в наибольшей степени интенсивно используются в сельском хозяйстве.
Более 1/3 территории страны приходится на регионы, занятые горными почвами (34,4 %). Все относительно лучшие почвы страны к настоящему времени интенсивно распаханы. Вследствие неблагоприятных природных факторов и антропогенной деградации все потенциально пригодные для сельскохозяйственного использования почвы низкоплодородны, и требуются большие затраты при их освоении и эксплуатации.
Современные тенденции использования почвенного покрова в России отчетливо показывают, что экстенсивный путь меняется на более прогрессивный - интенсивный. Это видно из того, что с 1990 по 2001 г. площадь пахотных земель сократилась на 7,9 млн га, но при этом урожайность за 47 лет выросла на 2 ц/га относительно среднестатистического уровня, составив 12,7 ц/га (табл. 39). Однако в отличие от многих западных стран, где ранее малоплодородные почвы на больших площадях постепенно становились высокоплодородными за счет применения высокоурожайных сортов, высоких доз удобрений, гербицидов, пестицидов и новейших приемов агротехники, в России происходит пока обратный процесс превращения плодородных почв (особенно черноземов) в малоплодородные. Прогрессивная деградация почв приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур, особенно в зонах рискованного земледелия, доминирующих в стране по площади пахотных земель, что приводит к увеличению затрат на получение единицы продукции.
^ Почвенные ресурсы мира. В настоящее время распахана лишь восьмая часть суши. По отдельным континентам и странам распаханность почв и их использование в земледелии варьирует следующим образом: Европа - 29,5 %; Азия - 16,9 %; Северная и Центральная Америка - 12,8 %; Южная Америка - 7,9 %; Африка - 6,2 %; Австралия и Океания - 5,8 %. По географическим поясам площадь пахотных земель определяется так: субтропики - 730 млн га, суббореальный пояс - 720 млн га и тропики - 657 млн га. В пределах поясов степень использования почв обусловлена характером увлажнения.
На Земле имеются еще значительные ресурсы пахотно-пригод-ных земель. Их суммарная площадь составляет 3190 млн га, или 24,2 %. По сравнению с используемыми сейчас 11,3 % это означает, что площадь пахотных земель можно увеличить вдвое. Тем не менее, лучшие почвы уже давно распаханы, а резерв составляют территории, для которых требуются значительные капиталовложения для улучшения их свойств, мелиорации, ирригации и других агротехнических приемов. В настоящее время больше всего используются ферраллитные почвы, черноземы, опустыненные почвы, подзолистые и дерново-подзолистые, аллювиальные.
^ Землепользование в холодном поясе. От арктических пустынь до среднетаежных лесов ограничивающий фактор - дефицит тепла.
Вегетация в открытом грунте невозможна за исключением отдельных участков с благоприятным микроклиматом и «теплыми» почвами. Возможно землепользование пригородного подсобного типа с возделыванием скороспелых огородных и кормовых культур на базе теплиц. Существенно ограничивается и развитие пастбищного хозяйства. Животноводство имеет очаговый характер. Преимущественно распространено оленеводство - основной источник продовольствия и животного сырья.
^ Землепользование в умеренном поясе. В этом поясе два сезона - холодный и теплый. Возделываются яровые и озимые злаки - растения длинного дня. Растения короткого дня - подсолнечник, конопля и другие - типичны для южных районов умеренного пояса.
Система лимитирующих факторов, в том числе почвенных, а в целом почвенно-экологических определяет характер землепользования в той или иной части умеренного пояса. В наиболее благоприятных условиях основной лимитирующий фактор - рельеф местности и дефицит атмосферного увлажнения в вегетационный период (в континентальных частях пояса).
В Евразии земледельческие территории образуют самый обширный на планете массив этого пояса на равнинах Западной и Восточной Европы. Степень распаханности земель высокая - 60-70 %, но пастбища по площади ограничены. Тем не менее развито животноводство при стойловом содержании скота. Такой же крупный массив находится в Северной Америке в восточном приокеани-ческом секторе.
Земледельческое использование территории становится нерентабельным и нерациональным в горах в условиях значительного дефицита увлажнения. Поэтому пастбищное хозяйство сосредоточено на равнинах в пределах континентального сектора (зоны сухих степей, полупустынь, пустынь и ксерофитных редколесий) либо на плоскогорьях, где условия недостаточно влажные или теплые для выращивания сельскохозяйственных культур.
Пастбищные угодья занимают равнины и котловины Центральной Азии, горы и холмы Внутренней Монголии, сухие степи и полупустыни Казахстана и Прикаспия, аридные области запада США. Ландшафты полупустынь с коротким периодом вегетации эфемеров, с низкой биопродуктивностью могут быть отнесены к непродуктивным землям, хотя при организации орошения интенсивно используются в земледелии.
^ Землепользование в субтропиках. В Северном полушарии длительность вегетационного периода около 200 дней в северных районах, в южных - круглогодичная. В этих регионах бывают «вегетационные зимы», когда температура не опускается зимой ниже +10 °С, т. е. возможна круглогодичная вегетация. В континентальном секторе (семиаридные условия) земледелие возможно только при орошении. Муссонный климат влияет на характер земледелия.
В субтропиках почти повсеместно существуют два вегетационных периода: в Европе - весенний и осенний, в остальных районах - летний и зимний. В зимний период возделывают зерновые и овощные - малотребовательные к теплу, в летний период - многолетние культуры - хлопчатник, поздние сорта риса и кукурузы, цитрусовые, чай, инжир, маслины и однолетники тропического пояса.
В самых теплых районах - северной Сахаре, Аравии, юге Ирака, Ирана, Калифорнии - плодоносят финиковая пальма, поздние сорта хлопчатника. Пример адаптации культуры к субтропикам - озимая пшеница. Важнейшую культуру, особенно на востоке, - рис - возделывают летом в условиях обильного полива. Пастбищные угодья распространены в засушливых районах.
^ Землепользование в тропиках. Обусловлено непрерывной вегетацией в течение всего года. Доминируют многолетние плантационные древесно-кустарниковые культуры и однолетние скороспелые, позволяющие получать несколько урожаев в год. Выделяют три зоны по увлажнению - избыточную, достаточную и недостаточную.
Ферраллитные почвы имеют низкое естественное плодородие. Лимитирующий фактор - рельеф. Состав культур зависит от высоты местности. На самых высоких отметках рельефа сеют ячмень и пшеницу. В районах избыточного увлажнения используют культуры, не переносящие сухого сезона - масличную пальму, гевею, маниоку. Такие культуры, как кофе, хлопчатник, какао, табак, нуждаются в сухом периоде для созревания. При выращивании целого ряда культур требуется затенение (например, для кофе).
По мере продвижения к северу и югу от экватора земледелие сменяется пастбищным хозяйством. Биопродуктивность пастбищ низкая, а нагрузка высокая. Аридные известковые и гипсовые почвы засолены. Антропогенное воздействие в тропиках проявляется в обезлесении, формировании саванноподобных ландшафтов, опустынивании.
^ 3. Деградация и охрана почвенного покрова
Задачи охраны почв. Проблема охраны почв возникла в связи с тем, что почва как компонент экосистем, находящийся в динамическом равновесии со всеми другими составляющими биосферы, в результате вмешательства человека (прямого или опосредованного), теряет свое основное природное свойство - плодородие. В общем виде это называется деградацией почв почвенного по крова. Деградация имеет экологически нерациональный характер там, где деятельность человека разрывает природные связи внутри компонентов биосферы, меняет устойчивое на протяжении тысячелетий и даже миллионов лет экологическое равновесие между факторами почвообразования.
Есть масса примеров рационального, не деструктивного использования почв в земледелии. Вместе с тем на фоне таких примеров общая статистика показывает, что за всю историю человеческой цивилизации было безвозвратно потеряно и разрушено больше продуктивных почв, чем сейчас распахивается во всем мире.
Две трети, а может быть и три четверти современных пахотных почв в той или иной степени подвержены различным деградацион-ным процессам. Ежегодные потери в мире составляют 6-7 млн га, из которых около 1 млн га отчуждается на несельскохозяйственное использование, а 5 -6 млн га забрасываются вследствие деградации и превращаются в пустыни и бедленды.
Охрана почв - глобальная проблема сегодняшнего дня, прямо связанная с обеспечением продуктами питания все возрастающего населения планеты.
^ Процессы деградации. Вынос, перенос и переотложение почвенного материала в результате действия текучих вод и ветра определяют в первом случае водную, а во втором ветровую эрозию (дефляцию). В геологической истории Земли процессы эрозии и дефляции естественны. Это нормальная геологическая эрозия. Современную эрозию, связанную с земледелием, называют ускоренной. Она наблюдается во всех частях света. Темпы эрозии разные, но наиболее высокие в горах и аридных зонах.
^ Водная эрозия. Этому процессу способствуют талые воды, дождевые и муссонные осадки, характер рельефа и гранулометрический состав почв, характер подстилающих пород и растительного покрова. Вследствие этого ухудшаются физические свойства почв (разрушение структуры, уплотнение), сокращается и уничтожается гумусовый горизонт, снижаются запасы питательных веществ (гумуса, азота, фосфора, калия и др.).
^ Ветровая эрозия (дефляция). Дефляции подвержены почвы степей, саванн, полупустынь, пустынь. Способствуют дефляции легкий механический состав почв, рельеф (ложбины стока в направлении господствующих ветров), распространение яровых и пропашных культур, т.е. многократная распашка и обработка почв, разреженная растительность.
Дефляция проявляется в виде пыльных бурь, повторяющихся каждые 3 - 5-10-20 лет. В отличие от водной эрозии почвы при этом могут быть погребены под эоловыми наносами и таким образом консервироваться, не теряя своих свойств.
^ Методы охраны почв и почвенного покрова от водной и ветровой эрозии. В сельском хозяйстве наиболее часто используемые проти-воэрозионные мероприятия включают:
полосное земледелие (чередование пропашных и почвозащитных культур);
почвозащитные севообороты (использование многолетних трав);
землевание (внесение на поверхность почв органогенной массы, например, на щебнистые почвы табачных плантаций, которые обычно расположены на склонах и сильно подвержены ливневым осадкам в тропических гумидных районах);
кротование почв (ослабление поверхностного стока и перевод его во внутрипочвенный сток);
контурное земледелие (обработка почв по горизонталям);
обвалование и снегозадержание (пахота снега, прикатыва-ние, устройство щитов и др.);
безотвальная вспашка;
глубокая зяблевая вспашка раз в 3 - 5 лет;
террасирование склонов;
создание лесных полос;
борьба с оврагами;
структурообразование (использование полимеров как структурообразователей);
зарегулированный выпас скота.
^ Загрязнение почв агрохимикатами. Применение азотных удобрений нередко приводит к накоплению в почвах избыточных концентраций нитратов, которые не сорбируются почвой, легко мигрируют по профилю и попадают в грунтовые воды. ПДК азота нитратов в питьевой воде в нашей стране в настоящее время определяется в 10 мг/л.
К источникам загрязнения относятся аммиачные соединения азота. Обычно это отходы животноводства и сточные воды. Избыток фосфора при применении фосфорных удобрений также негативно сказывается на росте растений и загрязнении почв.
^ Загрязнение почв пестицидами. Ядохимикаты по борьбе с сорняками (гербициды), с грибковыми болезнями растений (фунгициды) и вредителями (инсектициды) применяют во всем мире. При этом увеличивается тенденция к росту применения препаратов широкого спектра действия, поскольку это сохраняет до 30 % урожая.
Ядохимикаты адсорбируются органическим веществом почв и минеральными коллоидами, что приводит к загрязнению самой активной и полезной ограноминеральной части почвы. Наиболее стойкие ядохимикаты - хлорорганические соединения и группа диенов, применение которых должно быть строго ограничено или просто запрещено. Наилучшие меры предосторожности при использовании пестицидов - употребление длительно действующих гранулированных форм, комплексных форм удобрений, а также новейших технологий внесения их в почвы.
^ Дегумификация почв. Наиболее яркий пример дегумификации почв - распашка целинных и мелиорация торфяных почв. В России более 3 млн га торфяников. В результате осушения мощность их уменьшается в среднем на 2-3 см в год за счет уплотнения при обезвоживании, коагуляции коллоидов и изменения структуры торфа.
Дегумификация происходит и в результате интенсивного многолетнего использования почв под пропашные культуры, когда ежегодно изымается большое количество биомассы, не компенсированной органическими удобрениями.
Для создания бездефицитного баланса органического вещества в почвах необходимо ежегодно вносить в почвы в среднем 8-12 т/га органических удобрений (80-120 кг на одну сотку).
Землепользование в субтропиках
Землепользование в умеренном поясе
Земельные ресурсы мира
В числе базовых ресурсов биосферы, которые активно используются человеком (вода, воздух, растительность, животный мир), почва занимает ведущее место.
Земельные ресурсы занимают около 1/3 поверхности планеты, почти 14,9 млрд. га, а без Антарктиды и Гренландии – 13, 4 млрд. га.
10% - занимают ледники
15,5% - пустыни, скалы, прибрежные пески
7,5% - тундры и болота
2% - города, шахты, дороги
3% - земли, испорченные человеком (bad land)
В результате сельскохозяйственные земли составляют только 11% или 1,5 млрд. га.
Отмечается тенденция к уменьшению площадей категории с/х угодий. Одновременно снижается обеспеченность (в пересчете на 1 человека) пашней и лесных угодий.
Почти 1/3(145 млн. га или 31%) занимают горные, непригодные для земледелия земли (Перинеи, Карпаты, Альпы и т. д.).
Более 50 млн. га земель переувлажнены и требуют осушительной мелиорации; около 20 млн. га требуют орошения; 83 млн. га требуют химической мелиорации.
Одной из главных причин изменения площадей землепользования в сельском хозяйстве является опустынивание. Этот процесс угрожает всей суше и 20% населения в 100 странах мира.
Подсчитано, что в ближайшие годы ежегодные потери от опустынивания достигнут 26 млрд. долларов.
Сегодня для производства продуктов питания в среднем на 1-ого человека требуется 0,3 – 0,5 га земли. На данный момент население планеты составляет более 6,5 млрд. человек.
На нашей планете имеется значительное количество пахотно-пригодных земель. Их суммарная площадь составляет 3 млрд. 190 млн. га. Это означает, что площадь пахотных земель можно увеличить вдвое. Больше всего используются ферраллитные почвы, черноземы, опустыненные почвы, дерново-подзолистые, аллювиальные.
Землепользование в холодном поясе
От арктических пустынь до среднетаежных лесов ограничивающий фактор – дефицит тепла. Животноводство имеет очаговый характер.
Размещено на реф.рф
Из растениеводства возможно выращивание в лесотундре скороспелого картофеля, капусты.
В этом поясе два сезона – холодный и теплый. Возделываются яровые и озимые злаки, растения длинного дня.
В Евразии земледельческие территории образуют единый, обширный на планете массив этого пояса, на равнинах Западной и Восточной Европы. Здесь степень распаханности самая высокая – 60 – 70%. Такой же крупный массив находится и в Северной Америке в Восточном приокеаническом секторе.
В континентальном секторе земледелие возможно только при орошении. В климате муссонов на земледелие оказывает влияние сезонность.
В субтропиках почти повсеместно существуют 2 вегетационных периода. В Европе – весенний и осенний, а в остальных районах – летний и зимний. В зимний период возделывают зерновые и овощные, малотребовательные к теплу, в летний период – хлопчатник, поздние сорта риса и кукурузы, цитрусовые, чай, инжир, маслины и однолетники тропического пояса.
В этой зоне непрерывный вегетационный период в течение всего года. Доминируют многолетние плантационные культуры (тростник сахарный, табак, кофе), скороспелые культуры, позволяющие снимать урожай три раза в год.
Состав культур зависит от высоты местности. На самых высоких отметках рельефа сеют ячмень и пшеницу. В районах избыточного увлажнения используют масленичную пальму, гевею, маниоку. Такие культуры, как кофе, хлопчатник, какао, табак нуждаются в сухом периоде для созревания. При выращивании табака, кофе требуется затенение.
Антропогенное воздействие в тропиках проявляется в вырубке лесов, формировании саванно-подобных ландшафтов, опустынивании.
Землепользование в субтропиках - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Землепользование в субтропиках" 2017, 2018.