Климат - характерный для конкретной территории многолетний режим погоды, обусловленный солнечно / о радиацией, ее преобразованиями в деятельном слое земной поверхности и связанной с ней циркуляцией атмосферы и океанов.
Поскольку это определение основывается на генетических принципах и связано с определенным регионом, то это будет региональный климат. Климато-создающие факторы, к которым относятся солнечная радиация, циркуляция атмосферы и океана, имеют не региональный, а глобальный масштаб. Региональный климат - одна из пространственных реализаций глобального. В климатическую систему объединяют атмосферу, гидросферу, литосферу, криосферу и биосферу.
Сложность и неоднозначность связей в климатической системе, постоянная эволюция ее компонентов являются причинами многих климатических изменений на планете. Поскольку при одних и тех же внешних условий может быть несколько типов климата, то состояние климатической системы определяется не только внешним воздействием, но и взаимодействием между ее составляющими. Климатоутворювальни факторы - это те физические механизмы, влияющие на климатическую систему, а также основные взаимодействия между ее (системы) составляющими. Они подразделяются на два типа:
- Внешние климатоутворювальни факторы, к которым относятся астрономические и геофизические. Астрономические - это светимость Солнца, положение орбиты Земли в Солнечной системе, характеристики орбитального движения Земли и т.д.. От этих факторов зависят: 1) распределение солнечной энергии, попадающей на верхнюю границу атмосферы, 2) гравитационные воздействия Солнца и других планет Солнечной системы (кстати, именно они вызывают приливы и отливы, колебания характеристик орбитального движения и др..). Геофизические факторы - размер, масса Земли, собственно гравитационное и магнитное поля, внутреннее тепло за счет геотермических источников и вулканизма;
- Внутренние климатоутворювальни факторы, к которым относятся: физико-химическая структура атмосферы, масса атмосферы, масса и состав океана, особенности распределения суши и океана, рельеф поверхности суши и т.д..
Источником энергии для климатической системы является Солнце. Количество лучистой энергии Солнца, попадает на верхнюю границу атмосферы, характеризует солнечная постоянная - количество лучистой энергии, поступающей за секунду до единичной плоскости на верхней границе атмосферы, расположенной перпендикулярно солнечным лучам на среднем расстоянии между Землей и Солнцем. Солнечная постоянная составляет 1,37 кВт/м2. Этому значению соответствует полная мощность излучения Солнца 3,9 ? 1023 кВт (светимость).
Итак, к климатическим ресурсам относятся:
- Энергия Солнца (гелиоэнергетические ресурсы) и ветра (ветроэнергетические ресурсы);
- Сумма температур с различными средними их периодами и количеством осадков, которые являются определяющими факторами для выращивания полевых сельскохозяйственных культур, садов и виноградников (агроклиматические ресурсы). Именно цикличностью агроклиматических ресурсов обусловлена сезонность сельскохозяйственных работ. Ведущие показатели агроклиматических ресурсов - это годовой ход солнечной радиации и зависимой от нее динамики температуры воздуха и поверхности почвы;
- Климатические условия, которые влияют также особенности деятельности населения (биоклиматические ресурсы) и отдыха (рекреационные ресурсы).
Украина находится на юго-западе Восточноевропейской равнины. На ее западе находятся украинские Карпаты, на юге вдоль Южного берега Крыма - Крымские горы. Территория Украины с запада на восток (от 22 ° до 40 ° в.д.) простирается на 1300 км, а с севера на юг (от 52 ° до 45 ° северной широты) - почти на 900 км.
Солнечная радиация основной источник энергии в географической оболочке. Лучистая энергия Солнца взаимодействует с атмосферой, земной поверхностью и трансформируется в тепловую энергию. Величины солнечной радиации зависят от высоты Солнца, продолжительности дня, солнечного сияния и облачности т.д..
Продолжительность солнечного сияния. Это важная характеристика радиационного режима, зависит от светлой части суток, облачности и увеличивается с севера на юг. Наименьшая продолжительность солнечного сияния наблюдается в северо-западной части Украины (западные районы Полесья и Лесостепи) и составляет 1690-1850 часов в год. Наиболее солнечными является май - август, когда продолжительность солнечного сияния в Полесье составляет 48-60% от возможной. Наименее солнечными обычно является ноябрь - февраль (13-28%). На Закарпатской низменности (Ужгород) солнечный свет достигает 1950 часов в год (рис. 9.1).
Наибольшая продолжительность солнечного сияния наблюдается в Крыму и на побережьях Черного и Азовского морей - от 2150 до 2450 часов, но максимальное солнечное сияние бывает в горах Крыма - до 2453 часов в год. Наиболее солнечными является май - август, когда продолжительность солнечного сияния на юге и в Крыму составляет 70-75% от возможного, а наименее солнечными является ноябрь - февраль - 17-32%.
В течение года наибольшее изменчивость продолжительности солнечного сияния наблюдается летом, а наименьшая - зимой. Также важной характеристикой продолжительности солнечного сияния является ее суточный ход. Например, летом солнечный свет появляется уже с 4-5 часов и продолжается до 19-20, а зимой - с 7-8 до 16 - 17 часов. Согласно суточного хода облачности максимум повторяемости солнечного сияния летом возможен до полудня (с 10 до 13 часов), а зимой - после полудня (с 12 до 13). Наибольшая повторяемость солнечного сияния в течение года наблюдается в 11 - 12 или 12-13 часов.
Важным признаком климатических ресурсов Украины считается также количество дней без солнца. За год больше дней без солнца (95 и более) на Полесье, на юге этот показатель постепенно уменьшается: в центре - до 85-90 дней, на юге - до 65 - 70, в Крыму - 50-60, а на Южном берегу Крыма - до 45 дней (Ялта - 44). Дни вообще без солнца в течение года чаще всего наблюдаются в холодный период, максимум возможен в декабре. На севере в среднем насчитывается 18-20 дней без солнца, юге - до 15-17, а в Крыму - до 10 14 дней. Количество дней без солнца и продолжительность солнечного сияния находятся в обратной связи. Колебания количества дней без солнца обусловлено определенными закономерностями синоптических процессов.
С помощью ресурсов солнечной радиации осуществляется обеспечение нагрева почвы и атмосферы, испарение влаги растениями. При участии солнечной радиации также происходит фотосинтез. Ресурсы солнечной энергии в Украине можно рационально использовать в теплый период года. Изменения солнечной активности, регистрировались давно, имеют определяющее значение для жизни на Земле. Особенностью солнечной активности является и цикличность. Циклические и спонтанные изменения отдельных компонентов солнечного излучения, особенно проявления солнечных вспышек, вызывают изменения магнитного поля Земли, магнитные бури влияют на метеорологический и общий состояния биосферы.
Наиболее статистически правильными являются циклы активности Солнца продолжительностью почти 11 и 22 года. Максимум предыдущего 22-го цикла активности можно было наблюдать в 1989 p., А минимальное его значение - в 1996 г. В связи с влиянием солнечной активности на все проявления жизнедеятельности человечества создали Международную службу Солнца и сеть ее региональных центров по сбору данных о солнечную активность. Четыре украинских обсерватории предоставляют данные о наблюдении относительно солнечной активности этой службы: 1) Крымская астрофизическая обсерватория, 2) Астрономическая обсерватория Киевского национального университета, 3) Астрономическая обсерватория Львовского национального университета, 4) Астрономическая обсерватория Харьковского национального университета. Украинская астрономическая ассоциация уже разработала соответствующие документы о создании Службы Солнца в Украине. В программе предусматривается функционирование нескольких подсистем, в которых накапливать данные мониторинга, разрабатывать методы прогнозирования и предупреждения чрезвычайных ситуаций, а также осуществления Национальным центром сотрудничества и обмена данных с Международной службой Солнца.
Кроме солнечной радиации и циркуляции атмосферы, важным климатоутворювальним фактором является подстилающей поверхности, которая влияет на формирование как регионального климата и микроклимата, так и на формирование глобального климата по размерам, структуре, физическими и другими свойствами. Поскольку на Земле е два основных типа подстилающей поверхности - водная и суходольная, имеющих различные физические свойства, они соответственно формируют морской и континентальный типы климата. Влияние морского климата, с помощью западного переноса, распространяется довольно далеко вглубь суши, поэтому континентальность климата на востоке Украины больше, чем на западе. В океанах есть теплые и холодные течения, а на суше на формирование климата влияют рельеф, моря, внутренние воды, почвенный и растительный покровы, зимой - снежный покров.
Как известно, общие признаки рельефа Украины обусловлены геоструктурного особенностями ее территории. Они определяют чередование возвышенностей и низменностей, направление и характер разделения поверхности. Подавляющее большинство орографических образований в Украине (Волынская, Подольская, Приднепровская и Донецкая возвышенности, Приднепровская низменность и Украинские Карпаты) ориентированы с северо-запада на юго-восток в соответствии с направлением основных геоструктурного элементов, определяющих также размещение русел крупнейших рек.
Равнины занимают почти 95% территории страны, из них 70% - низменности и 25% - возвышенности, а средняя высота равнин составляет 175 м над уровнем моря. Остальную часть территории (5%) занимают средневысокие горы альпийской складчатости Украинские Карпаты и Крымские горы. Длина параллельных хребтов Украинских Карпат составляет 250 км, ширина - более 100 км. На погоду и климат влияет вся горная система Карпат, независимо от государственных границ, которая простирается на 1500 км от Девинських Ворот до Железных Ворот на Дунае. Крымские горы простираются на юге Крымского полуострова от мыса Фиолент на западе до мыса Ильи на востоке на 150 км, а ширина этой горной системы в средней ее части составляет 50-60 км.
Влияние рельефа на климат разный. Он определяется изменением высоты местности над уровнем моря, разнообразием форм, крутизной склонов и их ориентацией относительно сторон света и воздушных течений. Особенно метеорологические показатели влияет рельеф в горах: с увеличением высоты, прежде всего, происходит заметное изменение составляющих радиационного баланса. В Украинских Карпатах, например, с увеличением прозрачности атмосферы в течение года растет поступления прямой солнечной радиации. Вообще на высокогорье Украинских Карпат радиационный баланс уменьшается на 45-50% по сравнению с равнинами. В Крымских горах радиационный баланс в течение года уменьшается на 25 МДж/м2 на каждые 100 м увеличения высоты * 112. С уменьшением радиационного баланса в горах меняются определенные характеристики термического режима. Например, вовремя происходит изменение температуры воздуха и уменьшается продолжительность периодов с разной температурой. Зимой в горах часто случаются температурные инверсии, поэтому вертикальный градиент температуры в январе уменьшается до 0,1-0,3 ° С на 100 м.
Украинские Карпаты и Крымские горы защищают соответствии Закарпатскую низменность и Южный берег Крыма от непосредственного вторжения холодного арктического воздуха, т.е. горы препятствием на пути воздушных масс. Также горы способствуют усилению восходящих движений воздуха, а летом еще и конвекции, особенно на южных и юго-западных склонах, что приводит к увеличению атмосферных осадков с высотой (табл. 9.1). На подветренных склонах наоборот: с помощью фенового эффекта количество осадков уменьшается. Например, в Украинских Карпатах на Южанка-западных склонах за год выпадал 1200 мм, а на северо-восточных - 800 мм осадков. Увеличение количества атмосферных осадков также влияют и возвышенности.