Рейтинг@Mail.ru Григорьев А.А. Девушка делает интимную депиляцию воском. Субарктика

II. Климатические условия восточноевропейского сектора субарктики

Радиационные и термические условия летнего полугодия

Эффективная радиация. Величины эффективной радиации в летнее полугодие характеризуются табл. 2 и 3.

Таблица 2. Среднемесячные величины эффективной радиации в калориях на 1 см2 горизонтальной поверхности, по данным Маurіn (1937, стр. 90)

Месяцы Широты северного полушария
75° 73° 69° 67°
Апрель 190 217 272 299
Май 306 330 378 402
Июнь 361 383.5 429 451.5
Июль 362 348 391.5 413
Август 220 240.5 282 302
Сентябрь 100 118 154 172

Таблица 3. Количество эффективной радиации за летнее полугодие (с 1 мая по 1 октября) в К/кал, на 1 см2 горизонтальной поверхности

Широты северного полушария 75° 73° 69° 67°
Количество радиации 45 50 58 62.5

Для качественной оценки последних величин следует напомнить, что в тропиках, например на 15° с. ш., за те же месяцы эффективная радиация равна 92 К/кал, на 1 см2 горизонтальной поверхности. Из этого следует, что количество эффективной радиации летнего полугодия на севере Субарктики достигает примерно 50%, а на юге - почти 7Ов/о таковой на 15° с. ш. за те же месяцы. Другими словами, абсолютное количество эффективной радиации в Субарктике в летнее полугодие довольно велико. При оценке этого обстоятельства надо, однако, учитывать, что тепловой эффект радиации зависит не только от количества получаемых калорий, но и от суточного хода радиации. В тропиках с их большей высотой полуденного солнца и с сравнительно коротким днем суточный ход радиации характеризуется резким ее увеличением в середине дня; это в дневные часы дает больший тепловой эффект, чем в Субарктике, где высота полуденного солнца ниже, а длина дня достигает 24 часов, вследствие чего кривая суточного хода радиации имеет весьма пологие очертания.

На основании приведенных данных не трудно вычислить величины эффективной приходящей радиации на промежуточных широтах.

Радиационный баланс. Величины радиационного баланса: характеризуются табл. 4.

Таблица 4. Величины среднемесячного радиационного баланса в калориях на 1 см1 горизонтальной поверхности, по данным Маurіn (1937, стр. 94)

Месяцы Широты северного полушария
75° 73° 69° 67.1° 67°
Май -68 -45 +1 +23 +24
Июнь -23 -1.5 +42 +62.5 +63.5
Июль -66 -44.5 -1 +19.5 +20.5
Август -163 -155 -142 -106 -104
Среднее за 4 месяца -85 -54 -25 0 +1
Сентябрь -276 -259 -224 -208 -207

На основании данных этой таблицы легко подсчитать показатели средних месячных величин радиационного баланса на промежуточных широтах Субарктики.

Сопоставление этой таблицы с таблицей показателей эффективной радиации в Субарктике и с величинами радиационного баланса в тропиках, например на 15° с. ш. за месяцы летнего полугодия, говорит о том, что показатели радиационного баланса в Субарктике несоразмерно низки. Только в июне, и то лишь на юге Субарктики, дело обстоит иначе. Такое снижение радиационных балансов Субарктики связано в первую очередь с весьма ограниченным в Субарктике содержанием паров воды в атмосфере, вызванным преобладанием здесь летом очень холодных воздушных масс арктического происхождения. Это сильно понижает способность воздуха поглощать излучаемую земной поверхностью длинноволновую (земную) радиацию и осуществлять "встречное" излучение ее обратно в сторону земной поверхности.

В том же направлении действует понижение содержания углекислого газа в арктических воздушных массах в летние месяцы (об этом см. ниже). Таким образом, в Субарктике летом очень большое количество длинноволновой земной радиации излучается в мировое пространство без всякого теплового эффекта. Это очень сильно увеличивает расходную часть радиационного баланса, уменьшая его приходную часть, зависящую, как правило, на 75% и более от величины встречного излучения земной радиации атмосферой (Калитин, 1938, стр. 213).

Далее из табл. 4 следует, что средние месячные показатели радиационного баланса в апреле и августе и особенно в сентябре резко отличаются от таковых в мае, июне и июле, очень значительно уступая им по величине. С другой стороны, если анализировать изменения величин радиационного баланса с севера на юг, то средний месячный показатель радиационного баланса впервые становится положительным в июне на 72.7° с. ш., в мае на 69.1° с. ш., в июле на 68.8°. Таким образом, в большей части прибореальной зоны Субарктики уже три месяца (май - июль) имеют положительный радиационный баланс. Наконец, если подсчитать средний баланс за четыре наиболее светлых месяца (май - август), то на всех субарктических широтах он остается отрицательным, но на южной границе пояса, на 67.1° с. ш., этот баланс оказывается нейтральным, т. е. равен 0.

Радиационные рубежи. Перечисленные выше широты близко совпадают с географическими рубежами. Однако Субарктика имеет значительно большее число географических широтных рубежей, характеризующихся сменой природных условий. При несомненной выдающейся роли радиационного баланса в физико-географическом процессе было бы весьма важно отыскать способ хотя бы приближенной качественной оценки величин радиационного баланса как фактора указанного процесса. Это дало бы возможность определять местонахождение географи ческих радиационных рубежей. После ряда поисков мы пришли к выводу, что для этого можно пойти по пути использования некоторых особенно характерных показателей радиационного баланса типичных широт арктического и тропического поясов. Для арктического пояса особенно характерна параллель 85° с. ш., проходящая в северной части пояса, для тропического пояса - параллель 15° с. ш., проходящая (в Северной Африке) в средней части пояса. Для наших целей необходимо на этих широтах выбрать такие показатели, которые являлись бы предельными, знаменуя переход одного качества в другое. На 85° с. ш. таковым является показатель среднего месячного радиационного баланса июня (-11 калорий), являющийся максимальным не только для данной широты, но и для более южных широт арктического пояса. Поэтому мы условно будем считать, что более высокие показатели радиационного баланса знаменуют собой внеарктический их характер, и называть их внеарктическими. На 15° с. ш. мы принимаем за предельные средние месячные показатели радиационного баланса декабря (+3 калории) и июля (+ 76 калорий).

Первый является минимальным для зимних месяцев (декабрь - февраль), второй для летних (июнь - август) на данной широте. Если средний месячный баланс достигает +3 кал., мы принимаем, что он приобрел зимне-тропический характер; если же он достигает + 76 кал., он приобретает летне-тропический характер. Наряду с этими основными показателями рационально пользоваться и строго промежуточными между ними, переход через которые принимается как свидетельство того, что внеарктический радиационный баланс начал трансформироваться в зимне-тропический или что зимне-тропический радиационный баланс начал трансформироваться в летне-тропический.

Таким образом, получается шкала из шести географических эталонов радиационного баланса, которые знаменуют переход одного качества в другое. Само, собой разумеется, что абсолютные величины принятых нами эталонов имеют условное значение, так как они зависят от метода вычисления радиационного баланса, однако соотношения эталонов между собой, надо полагать, должны в общем сохраняться при любом методе вычисления балансов. Список и величины этих эталонов приводятся в табл. 5.

Таблица 5 Географические эталоны радиационных балансов Наименование Величина в кал. на 1 см2 горизонтальной поверхности

Эталон июньского арктического радиационного баланса -11
Эталон перехода от арктического к тропическому радиационному балансу -4
Эталон минимального зимне-тропического радиационного баланса +3
Эталон перехода от зимне-тропического к летнее-тропическому радиационному балансу +39.5
Эталон минимального летне-тропического баланса +76

Подсчеты показали, что указанные величины радиационного баланса но интересующих нас широтах наблюдаются лишь в течение трех наиболее светлых месяцев, с мая по июль. Широты, к которым они приурочены, сведены в табл. 6.

Из таблицы 6 явствует, что к северу от 73.9° с. ш. круглый год господствуют среднемесячные балансы арктического характера и что изменения характера радиационных балансов в течение мая - июня на некоторых широтах происходят с значительными интервалами, на других - на соседних широтах. В последнем случае наиболее эффективное качественное изменение радиационного баланса приурочено, конечно, к наиболее южной широте.

Таблица 6. Широты и месяцы, на которых средние месячные показатели радиационного баланса достигают величин географических эталонов (кал.)

Широты (с. ш.) Месяцы
Май Июнь Июль
73.9° - -11 -
73.2° - -4 -
72.6° - +3 -
70.6° -11 - -
69.9° - - -11
79.4° -4 - -
69.3° - - -4
69.2° - 39.5 -
68.8° +3 - -
78.6° - - +3

Для определения широт, на которые падают важные качественные изменения радиационного баланса, был использован и еще один дополнительный метод, заключающийся в сопоставлении среднего радиационного баланса за три наиболее светлых месяца (май - июль) с средним радиационным балансом за те же месяцы на 85° и 15° с. ш.

Наиболее важные результаты этих подсчетов приведены в табл. 7.

Таблица 7. Широты, на которых средние величины радиационного баланса за май - июль отвечают таковым на 15° и 83° с. ш.

Широта Субарктики Величина среднего радиационного
баланса за V-VII
Какой трехмесячной средней радиационного баланса отвечает вне Субарктики
73.9° с. ш. -40 кал. Отвечает среднему балансу за V - VII на 85° с. ш.
68.6° с. ш. +18 Отвечает половине среднего баланса за XII - II на 15° с. ш.
67.1° с. ш. + 35 Отвечает среднему балансу за XII -II на 15° с. ш.

Сопоставляя все приведенные выше данные и оценивая значимость каждого из них, приходим к выводу, что наиболее важные качественные изменения радиационного баланса наблюдаются на широтах, указанных в табл. 8.

Подчеркивая не слишком большую точность подсчетов показателей радиационного баланса, мы, забегая вперед, не можем не отметить очень хорошее совпадение большинства перечисленных в табл. 8 радиационных рубежей с геоботаническими, а следовательно, с физико-географическими рубежами восточноевропейского сектора Субарктики, описанными в главе V.

Таблица 8. Широты, на которых наблюдаются наиболее существенные качественные изменения радиационного баланса

Широты качественных изменений радиационного баланса 73.9 73.2 72.6 69.9 69.2 68.6 67.1

Такое совпадение не является неожиданным. В самом деле, при подсчете радиационных балансов, кроме эффективной радиации, учитываются содержание влаги в атмосфере и температура воздуха, т. е. комплекс важнейших климатических элементов, играющий в физико-географическом процессе (прямо или косвенно) громадную роль.

Приведенные выше данные и соображения заставляют нас принять за внешние рубежи Субарктики в восточноевропейском ее секторе 73.2° и 67.1° с. ш. Оба рубежа прекрасно обосновываются и геоботанически (см. главу V).

Полученные выше интересные совпадения дали повод произвести аналогичные подсчеты и для показателей эффективной радиации, тем более, что и при вычислении последних также учитывается комплекс климатических факторов: кроме высоты солнца и длины дня, принимается в расчет мутность атмосферы, в условиях Субарктики зависящая от количества влаги в атмосфере и ее конденсации.

Таблица 9. Географические эталоны эффективной радиации

Наименование Величина в калориях на 1 см2 горизонтальной поверхности
Эталон июньской арктической радиации 379
Эталон перехода от арктической радиации к тропической 391.5
Эталон минимальной зимне-тропической радиации 412
Эталон перехода от зимне-тропической к летне-тропической радиации 441.5
Эталон минимальной летне-тропической радиации 471

При вычислении географических эталонов эффективной радиации мы ориентировались на те же широты и на показатели тех же месяцев, что и при вычислении эталонов радиационного баланса. При этом получилась шкала эталонов, данная в таблице 9.

Широты, к которым приурочены эти эталоны, показаны в табл. 10.

Таблица 10. Широты и месяцы достижения средними месячными показателями эффективной радиации величин географических эталонов (кал.)

№ п/п Широты (с.ш.) Месяцы
май июнь июль
1 74.1° - 371 -
2 72.3° - 391.5 371
3 70.5° - 412 371
4 69.6° 371 - -
5 69.0° - - 391.5
6 67.8° 391.5 441.5 -
7 67.1° - - 412

Из перечисленных в таблице широт одна (7) совпадает с радиационным рубежом, приведенным в табл. 8, четыре (1, 2, 4, 5) отличаются от радиационных рубежей табл. 8 всего на 2-3 десятых градуса широты, и лишь две (3 и 6) самостоятельны. В дальнейшем мы увидим, что лишь в двух случаях (4 и 6) наблюдаются совпадения между данными широтами и второстепенными геоботаническими рубежами. Возможно, впрочем, что и широта № 3 играет такую же роль. Из сказанного ясно, что в Субарктике эффективная радиация в рассматриваемом отношении играет меньшую роль, чем радиационный баланс, как это и следовало ожидать, учитывая сказанное выше о различиях суточного хода эффективной радиации в Субарктике и в тропиках и их влиянии на температурные условия.

Высоты полуденного солнца и длина дня. Радиационные условия тесно связаны с высотой полуденного солнца и с длиной дня, поэтому весьма поучительно сопоставить максимальную высоту полуденного солнца на широтах Субарктики с минимальной высотой полуденного солнца в тропических широтах. Это сопоставление дается в табл. 11.

Таблица 11. Максимальные высоты полуденного солнца в Субарктике и минимальные высоты полуденного солнца в тропиках

Субарктика Тропики
Широты северного полушария Максимальные высоты полуденного солнца Минимальные высоты полуденного солнца Широты северного полушария
74° 39.3° 39.3° 27°
73° 40.3° 40.3° 26°
69° 44.3° 44.3° 22°
67° 46.3° 46.3° 20°

Таблица 11 дает некоторое (правда, неполное) представление о том, почему показатели эффективной приходящей радиации Субарктики в июне (месяце наиболее высокого стояния солнца) сравнительно высоки.

В связи с тем, что максимальные высоты полуденного солнца в Субарктике варьируют между 40° и 46°, склоны, обращенные к солнцу и имеющие уклон около 45-50°, получают от солнечных лучей, падающих на них в полдень под прямым углом, в 4-5 раз больше тепла, чем горизонтальные поверхности (Самойленко, 1929, стр. 40).

Это имеет существенное значение для протаивания на них мерзлоты, для развития растительности и т. п.

В отношении освещения в летнем полугодии приходится выделять период, в течение которого солнце вовсе не скрывается за горизонтом, и периоды белых ночей (весенних и осенних), когда светлые сумерки продолжаются всю ночь. На широтах, которые нас интересуют, длина этих периодов изменяется следующим образом (Георгиевский, 1935):

Таблица 12. Длина дня и светлых сумерек на субарктических широтах

Широты северного полушария Число суток с незаходящим солнцем Число суток с "белыми ночами" Сумма светлых суток
75° 108 40 148
73° 97 40 137
70° 73 46 119
69° 62 48 110
68° 54 54 108
67° 32 70 102

Итак, длительность полярного дня в Субарктике весьма велика. Зато высота (максимальная) полуночного солнца мала и меняется следующим образом: на 73° с. ш.- 6.5°, 69° с. ш.- 2.5°, 67° с. ш.- 0.5°.

Однако продолжительность дневного сравнительно высокого положения солнца, когда радиационный эффект велик, относительно очень значительна. За счет нее покрывается недобор эффективной радиации, получающийся по сравнению с соответствующими низкими широтами, указанными в табл. 11. Недобор возникает в результате того, что в среднем за светлые месяцы (в частности за июнь) в Субарктике полуденное солнце стоит ниже максимума, тогда как в низких широтах в среднем за наименее светлые месяцы (в частности за декабрь) оно стоит выше минимума.

Температурные условия. Если в связи с изложенным становятся понятными значительные величины эффективной радиации в Субарктике летом и некоторая их близость к величинам зимней эффективной радиации тропического пояса, то никакого сходства в температурах воздуха здесь и там не наблюдается. В северо-африканских тропиках с указанными в табл. 11 высотами солнца связаны средние месячные температуры порядка 10-20°, тогда как средние температуры наиболее теплого месяца на северной границе Субарктики держатся около 5° С, на южной границе - около 10-12°, на границе между приарктической и прибореальной зонами - около 7°. Это связано с низким положением полуденного солнца, а также 1) с описанным выше значительным ("бесполезным") излучением в мировое пространство земной радиации и 2) с большой потерей тепла на таяние снега, на оттаивание мерзлоты, на прогревание почвы и, в особенности, на согревание приходящих с севера и уходящих далее на юг холодных воздушных масс.

Чтобы отдать себе отчет в том, как тратится в Субарктике в летний сезон эффективная приходящая солнечная энергия на последние статьи расхода, необходимо сделать хотя бы самый общий подсчет количеств тепла, затрачиваемых на таяние снега, на протаивание мерзлоты и на прогревание почвы. Количество тепла, необходимое для протаивания сезонной мерзлоты, можно, согласно М. М. Крылову, подсчитать следующим образом (Крылов, 1940, стр. 57). Если принять содержание влаги в почве равным 0.3 г на 1 см3 почвы (т. е. 30 г на метровый столб почвы сечением в 1 см2) и скрытую теплоту плавления 1 г льда равной 80 кал., то на таяние почвогрунтов в зависимости от глубины их протаивания потребуется тепла:
при глубине протаивания 2 м - 2*30*80=4830 калорий
1 м - 1*30*80=2400
0,5 м - 0,5*30*80=1200

При количестве влаги в почве, в полтора раза большем, т. е. при 0.45 г влаги на 1 см3, полученные величины соответственно возрастут до 7200, 3600 и 1800 калорий.

Аналогичным способом можно подсчитать и количество тепла, необходимое на таяние снега. Если принять его плотность равной 35%, то при мощности снега в 70 см на 1 см2 поверхности приходится 24.5 г воды, при мощности в 60 см - 21 г, при мощности в 40 см - 14 г воды, при плотности снега, равной 50%, соответственно 35, 30, 20 г воды. Первые величины характерны для юга описываемого сектора Субарктики, вторые для средних ее широт (70° с. ш.), третьи для крайнего севера. В первом случае на таяние снега требуется 24.5*80=1960 кал. или 35*80=2800 кал., во втором 1680 или 2400, в третьем 1120 или 1600 кал. Наконец, на прогревание почвы до глубины 17 м, т. е. до слоя постоянной температуры (по Любославскому), требуется на 1 см2 площади количества тепла порядка 1800 кал. при наличии снегового и растительного покрова и 2350 кал. для обнаженных участков. Разница порядка 500 кал. представляет собой "ту долю энергии, которая... в течение года задержана или утилизирована покровом, одевающим поверхность почвы, равную 1 см2" (Любославский, 1909, стр. 96). Таким образом, на средних широтах Субарктики при глубине протаивания мерзлоты в 1 м на все перечисленные выше статьи расхода требуется примерно 6-7.5 К/кал (в зависимости от содержания влаги в почве и плотности снегового покрова), т. е. около 16-21% эффективной радиационной энергии, получаемой Субарктикой за четыре месяца с положительными средними месячными температурами. На юге Субарктики, где оттаивание почвы глубже, при большом количестве влаги в почве потеря тепла на указанные статьи расхода может достигать 12 К/кал., т. е. 29% эффективной радиации, получаемой за указанный выше период. Как бы то ни было львиная доля эффективной радиации в этот период переходит в длинноволновую радиацию и частью излучается в мировое пространство без всякого теплового эффекта в атмосфере, частью тратится на прогревание холодных, главным образом арктических воздушных масс.

Ход средних месячных температур с мая по октябрь виден из табл. 13.

Таблица 13. Средние месячные температуры воздуха по многолетним данным до 1915 г.*

Наименование станций Географические широты Средние месячные температуры
май июнь июль август сентябрь октябрь
Маточкин Шар 73° 16' с. ш. -5.5 0.5 5.3 5.5 0.7 -4.4
Малые Кармакулы 72°23' с. ш. -4.4 1.4 6.4 6.2 2.5 -3.0
Югорский Шар 69°49' с. ш. -4.8 1.1 6.1 6.0 2.7 -2.9
Пустозерск 67°35' с. ш. - 0.7 6.0 12.3 10.0 4.9 -2.3

Из таблицы видно, что средняя температура трех летних месяцев близ северной границы Субарктики равна 3.8°, а близ южной 9.4°. Из таблицы же вытекает, что нарастание температур с севера на юг в пределах приарктической зоны совершенно ничтожно, а в прибореальной - весьма значительно. Это связано в первую очередь с различиями этих зон в отношении радиационных условий. Температуры августа, почти не уступающие температурам июля, и положительные температуры сентября связаны в первую очередь с тем, что приходящие в эти месяцы в Субарктику арктические массы воздуха имеют более высокие температуры, а следовательно, и большее содержание влаги, чем в предыдущие месяцы, почему они в состоянии лучше воспринимать земное излучение и отдавать его обратно земной поверхности. Менее благоприятные в августе и особенно в сентябре радиационные условия оказывают меньшее влияние на температуры воздуха. В связи с положительными средними температурами сентября таяние мерзлоты продолжается еще и в этом месяце. Интересно отметить, что средняя скорость летнего таяния мерзлоты определяется в 1 см (по вертикали) в сутки.

* За последние 25 лет температуры эти стали несколько выше. Вопрос о современном изменении климата разобран в главе об истории развития физико-теографической среды Субарктики.

Действительная скорость оттаивания грунтов сильно варьирует в зависимости от теплоемкости грунтов и сильно сокращается с глубиной по мере приближения к вечной мерзлоте. Этот источник холода обладает в восточноевропейском секторе Субэрктики на глубине 10-15 м средней годовой температурой порядка -5° в северной части прибореальной зоны и от -1.5° до 0° на крайнем юге пояса*. В приарктической зоне она значительно ниже.

В результате всех описанных условий число суток с положительной средней температурой в приарктической зоне Субарктики приближается к 100, из которых лишь 35-50 имеют температуру выше 5°; дней с средней суточной температурой выше 10° не бывает. В прибореальной зоне число суток с положительной температурой быстро вырастает к югу и у южной границы зоны приближается к 140, из которых в среднем 52 имеют среднюю температуру 5-10° и 43 - выше 10°, но ниже 15°.

Таким образом, температурные условия в обеих зонах Субарктики отличаются друг от друга весьма существенно. Однако в обеих зонах Субарктики минимальные температуры в любой летний месяц могут падать ниже 0°, этим Субарктика напоминает внешнюю зону арктического пояса. Всего выше эти минимальные температуры в августе, варьируя от -1.2° на юге Субарктики до -5.3° на севере. Вместе с тем, также в любой из трех летних месяцев, максимальные температуры воздуха могут подниматься весьма высоко: до 23-24° в приарктической зоне и до 30° на юге Субарктики.

Резкие понижения температуры вызываются прохождением холодных арктических воздушных масс, тогда как температурные максимумы наблюдаются при отсутствии чужих воздушных масс, так как при ясном небе местные радиационные условия среди дня совершенно достаточны, чтобы вызвать указанные высокие температуры. Такие условия создаются не часто, так как вторжения холодных воздушных масс здесь обыденны. Это обстоятельство в сочетании с довольно значительной величиной эффективной солнечной радиации создает значительные различия между температурами воздуха у самой поверхности земли и на высоте метеорологической будки. К сожалению, в нашем распоряжении нет наблюдений над температурами поверхности почвы и на высоте растительного покрова для восточноевропейской Субарктики, поэтому приходится обращаться к старым данным Kihlman (1890,. стр. 31), относящимся к району М. Орлов на восточном берегу Кольского полуострова на 67.2° с. ш. Наблюдения относятся к 10 мая, когда лишь часть территории освободилась от снега, и характеризуют лишь весенние условия.

* По наблюдениям Воркутинской научно-исследовательской мерзлотной станции. АН СССР.

В этот день в 13 часов температура воздуха на высоте 1.5-2 м была равна 8-9°, температура земной поверхности 14°, температура воздуха на высоте 10 см, на уровне верхушек кустов ерника 12°; на высоте 50 см температура равнялась 9°, т. е. почти не отличалась от таковой на высоте человеческого роста. Мерзлота находилась на глубине 5 см.

У Кеппена (1923, стр. 272) имеются общие указания, относящиеся к тундровому поясу, что там поверхность земли "в период, когда солнце светит круглые сутки, часто нагревается до 20° и выше при температуре воздуха в 5-10°, там, где на глубине нескольких дециметров находится мерзлота".

Все это говорит о том, что в приарктической зоне Субарктики I температурные различия тонкого приземного воздушного слоя и воздуха на высоте 2 м должны быть значительны, хотя и уступают таковым во внешнеарктической зоне.

В прибореальной зоне с повышением температуры эти различия уменьшаются к югу. И в самом деле, близ границы леса, по наблюдениям Stocher, температуры (при ясной погоде) непосредственно над стелющейся по земле водяникой отличаются от температуры на высоте 170 см всего на +2°.

Предыдущая Следующая