Климатические факторы Лекция 3 ВНЕШНЯЯ АТМОСФЕРА Из

Климатические факторы Лекция 3

ВНЕШНЯЯ АТМОСФЕРА Из всего разнообразия воздействий атмосферы на экосистемы остановимся на следующих наиболее важных факторах: n радиация, n температура, n осадки n ветер

Солнечная радиация o Основным источником энергии для большинства процессов в экосистемах служит энергия солнечного излучения, поступающего из атмосферы. o Интенсивность потока солнечной радиации по верхней границе атмосферы, называемая солнечной постоянной, равна 1380 Вт/м 2 (=1. 980 кал/см 2/мин).

За сутки суммарный приток радиации такой интенсивности на площадку размером 1 см 2, перпендикулярно направлению солнечных лучей, составит большую величину— ≈ 2850 кал. Энергии суточной инсоляции на границе атмосферы хватило бы на испарение столба воды высотой более 4 см.

o Вследствие шарообразности Земли, ее суточного вращения и наклона оси относительно плоскости эклиптики суточные суммы радиации, поступающие на площадку единичной площади, расположенную на верхней границе атмосферы параллельно земной поверхности, — значительно меньше. Кроме того, они изменяются в зависимости от календарной даты J (0

Инсоляция на верхней границе атмосферы Q как функция календарной даты и географической широты

o Фактический приток солнечной радиации к поверхности земли оказывается меньше, чем на верхней границе атмосферы, что объясняется отражением и поглощением энергии света в атмосфере

Альбедо o Поступающая на верхнюю границу экосистемы солнечная радиация частично отражается, причем коэффициент отражения α, равный отношению интенсивности потоков отраженной и падающей радиации, называется «альбедо» : α=Qотр/Q o (1 -α)*Q часть потока энергии, которая поглощается экосистемой

o Величина альбедо оптически деятельной поверхности является важнейшей радиационной характеристикой экосистемы. Она определяется прежде всего ее внутренними свойствами.

Альбедо зависит от: o характера и степени покрытия растительности и напочвенного покрова, состав и влажность почвы, o свойств снегового, ледового покрова или водной поверхности и т. д. , o Угла падения солнечных лучей (зависящим от геоморфологического положения экосистемы, времени года и времени суток) и спектральным составом приходящего излучения.

Средние значения альбедо α для основных видов поверхности o Устойчивый снежный покров 0. 70 0. 80 o Неустойчивый снежный покров 0. 45 o Тундра 0. 18 o Хвойные леса 0. 14 o Лиственные леса 0. 18 o Степи 0. 18 o Саванны n во влажное время года 0. 18 n в сухое время года 0. 25 o Полупустыни 0. 25 o Пустыни 0. 30

Собственное инфракрасное излучение на верхней границе экосистемы где σ — константа Стефана — Больцмана, а δ — коэффициент относительного лучеиспускания (поглощения), зависящий от харак тера излучающей поверхности.

Лучеиспускательная (поглощательная) способность δ различных естественных поверхностей суши естественных покровов Поверхность o Песок мелкозернистый: 0. 949 0. 962 o Супесчанная почва: 0. 954 0. 968 o Торф: 0. 970 0. 983 o Зеленая трава: 0. 936 0. 975 o Хвойные иглы 0. 971 o Снег: n Свежевыпавший 0. 986 n загрязненный 0. 969 o Водная поверхность: n Гладкая 0. 893 n при волнении 4— 5 баллов 0. 910

Радиационный баланс R на верхней границе экосистемы Ва - собственное инфракрасное излучение атмосферы

Ве - алгебраическая разность интенсивностей восходящего инфракрасного излучения зеленой поверхности и нисходящего инфракрасного излучения атмосферы

Интенсивность остаточной радиации

Остаточная радиация отличается выраженной суточной и сезонной динамикой

o А — тайга; o Б—степь (континентальный климат умеренных широт); o В—пустыня (субтропический континентальный климат); o Г—влажный тропический лес ; o Д — субэкваториальный муссонный лес; o Е — влажный экваториальный лес

ТЕМПЕРАТУРА ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ В практике экологических исследований наиболее широкое распространение получили такие величины, как средняя, минимальная и максимальная температура за определенный период (сутки, декада, месяц, год и др. ), а также некоторые вычисляемые на их основе показатели.

Вычисляемые показатели o Контрастность ζт= max T(t)— min Т (t) o Вариабельность σ2 т o Предсказуемость суточного и годового года температуры воздуха отношение дисперсии среднемноголетнего хода температуры к общей дисперсии 0< ξT <1

Температурный режим o Экваториальный лес n ζт =1, 3, σ2 = 0, 38, и ξ = 0, 96 o Тундра n ζт =60, 1, σ2 = 14, 79 и ξ=0, 64

АТМОСФЕРНОЕ УВЛАЖНЕНИЕ Атмосферные осадки и влажность воздуха на внешней границе наземной экосистемы имеют определяющее значение для формирования ее водного режима и входят в число наиболее важных экологических факторов, так как обеспеченность водой — главнейшее условие жизнедеятельности любого организма.

Количество влаги o На каждую единицу площади суши ежегодно приходится в среднем 110 см влаги атмосферных осадков o Годовые суммы атмосферных осадков в различных частях суши изменяются от практического нуля, в некоторых экстрааридных внутриконтинентальных пустынях до рекордной величины 2298, 7 см/год, зарегистрированный в Чаррапундже (Индия) в 1856 г

o Кроме общего годового количества осадков большое экологическое значение имеет их распределение во времени, форма (дождь, снег, град, роса и т. д. ) и интенсивность выпадения.

o Поскольку эффективность того или иного количества осадков можно полностью оценить только в сопоставлении с температурными условиями, для изображения сезонной динамики увлажнения в экологической литературе применяется так называемый метод климадиаграмм.

Климадиаграмма

o Достоинство этого способа состоит в том, что получаемые в координатах «осадки — температура» характерные фигуры создают возможность визуального выделения некоторых характерных типов гидротермического режима.

Экологическая классификация климатов основывается на использовании двух наиболее важных и хорошо изученных факторов — температуры и количества осадков. Различные климатические индексы были разработаны в основном для того, чтобы понять распределение растительности.

Главнейший из них следующий: o Индекс аридности (засушливости), равен где Р — годовое количество осадков в см, а Т —среднегодовая температура в градусах Цельсия. Этот индекс тем ниже, чем суше климат