Основні кліматичні показники

КЛІМАТ УКРАЇНИ.

Навчальний посібник до курсу«Фізична географія України».– Полтава: ПНПУ імені В. Г. Короленка, 2011. – 20 с.

У навчальному посібникові викладений основний зміст лекції з теми «Клімат» курсу «Фізична географія України». Крім розширеного тексту лекції у посібникові подається ілюстративний матеріал, система контрольних запитань, тести для контролю знань.

Для студентів ІІІ-го курсу спеціальності «Географія» (стаціонарної та заочної форм навчання).

Наукові рецензенти:

Денисик Григорій Іванович — доктор географічних наук, професор, завідувач кафедри фізичної географії Вінницького державного педагогічного університету імені Михайла Коцюбинського.

Ковтун Василь Васильович — кандидат географічних наук, доцент, завідувач кафедри географії України та краєзнавства Київського національного педагогічного університету імені М. Драгоманова.

Публікується за рішенням Ученої ради

Полтавського державного педагогічного університету імені В.Г.Короленка

Протокол № 4 від 1.11.2011 року.

© Л. М. Булава.

© Полтавський державний

педагогічний університет

імені В.Г.Короленка

I. Основні поняття

Клімат - багаторічний режим погоди в певній місцевості. Він характеризується на основі узагальнення результатів метеорологічних спостережень (як правило, за останні 30 років).

Для вивчення клімату ми застосовуватимемо загальнонаукові методи аналізу і синтезу, які доповнюють один одного.

Аналіз – це метод наукового дослідження, коли якийсь предмет чи явище уявно розкладають на складові частини, щоб зрозуміти його суть. Аналіз клімату означає дослідження окремих чинників, які впливають на нього.

Синтез – це метод наукового дослідження, націлений на вивчення взаємодії складових частин предмету чи явища. Метод синтезу при вивченні клімату полягає у виявленні взаємодії між окремими кліматотвірними чинниками.

Нижче показана послідовність застосування методів аналізу й синтезу при вивченні клімату:

1. КЛІМАТОТВІРНІ ЧИННИКИ

а) Радіаційний		б) Циркуляційний		в) Підстилаюча поверхня
2. ОСНОВНІ КЛІМАТИЧНІ ПОКАЗНИКИ, ЇХ РЕЖИМ
Температура повітря		Кількість опадів		Атмосферний тиск і вітер

3. КЛІМАТИЧНІ РЕСУРСИ

4. НЕСПРИЯТЛИВІ МЕТЕОРОЛОГІЧНІ ЯВИЩА

Аналіз:

Синтез:

На клімат будь-якої території впливають три основні кліматотвірні чинники: 1) кількість сонячної радіації (радіаційний чинник); 2) рух повітряних мас (циркуляційний чинник); 3) характер підстилаючої (земної) поверхні.

Така послідовність аналізу чинників не випадкова. На клімат найбільше впливає радіаційний чинник (особливо, на розподіл температури повітря по території України); дещо менше – циркуляційний чинник (найбільш суттєво – на розподіл річної кількості атмосферних опадів). Вплив кожного чинника неоднаковий у різні пори року і в різних місцях території України. Так, на розподіл температури повітря улітку більший вплив має радіаційний, а взимку – циркуляційний чинник.

Взаємозв'язок радіаційного чинника й підстилаючої поверхні кліматотвірних чинників проявляється через рух повітряних мас (який зумовлює теплообмін і вологообмін). Усі чинники, взяті разом, зумовлюють кліматичні показники. Кліматичні показники – це середньостатистичні багаторічні показ­ники метеорологічних елементів, що спостерігаються переваж­но в приземному шарі атмосфери (на висоті до 2-х метрів). Кліматологи узагальнюють результати багаторічних метеорологічних спостережень і визначають середню, найвищу й найнижчу температуру повітря за рік та за певні місяці року (їх режим), кількість атмосферних опадів, режим зволоження (вологість повітря, випаровування, коефіцієнти зволоження), тиск повітря, вітер, атмосферні явища (тумани, ожеледь, грози, суховії, пилові бурі) та багато інших кліматичних показників. Отримані узагальнені дані характеризують клімат.

Слід підкреслити, що кліматотвірними чинниками зумовлена зонально-секторна диферен­ціація природних ландшафтів. Приземний шар атмосфери є важли­вим компонентом ландшафтів. Властивості приземного шару повітря визначають термічний режим, тепло- і вологообмін в ланд­шафтах; їх добову, сезонну та багаторічну динаміку.

2. РАДІАЦІЙНИЙ ЧИННИК КЛІМАТОУТВОРЕННЯ

Клімат залежить, перш за все, від широти місцевості, якою зу­мовлюється кількість поступаючої сонячної радіації (радіаційний чин­ник кліматоутворення). Радіаційним чинником визначається зональність кліма­тів землі. Саме слово "klima" (лат. - "нахил") характеризує вплив цього чинника.

Сонячна енергія є ведучим чинником кліматотвірних процесів. її розподіл залежить від широти місцевості (якою визначається кут нахилу сонячних променів та тривалість дня, що в свою чергу зумовлюють тривалість та інтенсивність сонячного сяйва, показники сумарної сонячної радіації, радіаційного та теплового балансу):

						ЦИРКУЛЯЦІЙНИЙ ЧИННИК
		Висота Сонця (від … до)
Широта місцевості				Тривалість сонячного сяйва (за рік)		Сумарна сонячна радіація		Середня температура повітря (за рік)
		Тривалість світлої частини доби (від … до)
						ВПЛИВ ПІДСТИЛАЮЧОЇ ПОВЕРХНІ

Таблиця 1

Характеристика змін впливу радіаційного чинника кліматоутворення

Із півночі на південь України ці показники змінюються так:

Пункти	Нахил Сонця в ополудні	Тривалість дня (годин)	Тривалість сонячного сяйва (год на рік)	Сумарна сонячна радіація (Ккал. см/рік)	Радіаційний баланс (Ккал. см/рік)
22.XII	22.VI	21.III / 23.IX	22.XII	22.VI
Півн. межа України (52° пн. ш.)	15°	61°	37°50´	7,4	16,5	1700-1800
Півд. межа України (44° пн. ш.)	23°	69°	45°30´	8,6	15,3	2300-2400
Полтава 49° 15´ пн. ш.	17°15´	64°15´	40°45´	8	16,1	1900	103	45

Максимальні показники сумарної сонячної радіації (Q) спостерігаються на західному побережжі Криму – 127 Ккал/см², а мінімальні – на вершинах Карпат. Частка розсіяної радіації становить від 52% на півночі до 41% в Криму.

Показники радіаційного балансу R=Q(1 – α) – I_еф залежать від величини альбедо (α) та ефективного випромінювання I_еф . Показники альбедо мають широкі коливання в різні пори року і в різних місцевостях. Взимку – 60-65% на півн. сході і в Карпатах, 30–25%на півдні; влітку дещо вище в лісостепу і на півночі – 24% і ниж­че на півдні – 17%. У Полтаві показники альбедо взимку – 56-43%, влітку – 19%. Ефективне випромінювання зростає по мірі збільшення кількості сонячної радіації (від 36 до46 Ккал/см²/рік, або 30-35% загальної кількості (Q).

Тепловий баланс (R = LE+P+B) характеризує співвідношення між затратами тепла на випаровування (LE)та на турбулентний теплообмін (Р). Річні затрати тепла на випаровування найвищі наЗакарпатті (39 Ккал/см² на рік), високі на заході та півночі Украї­ни і знижуються на південь та схід (до 25 Ккал/см² )

Річні показники турбулентного теплообміну між діяльною поверхнею та приземним шаром атмосфери змінюються від 6 на півн. заході до 24 Ккал/см² на півдні. Найбільші показники спостерігаються влітку (від 3 Ккал/см² на півн. зах., до 15 – на півдні).

Таким чином, співвідношення тепла, яке використовується на ви­паровування та турбулентний обмін складають: на півночі та заході України 80 і 20%; на півдні Чорноморської низовини – по 50%,а в Криму – 45 і 55%. Ці показники значною мірою зумовлюють відмінність річного режиму ландшафтів різних регіонів.

Найбільший вплив радіаційного чинника на клімат спостерігаються в теплий сезон.

3. ЦИРКУЛЯЦІЙНИЙ ЧИННИК КЛІМАТОТВОРЕННЯ.

Циркуляційний чинник значною мірою залежить від радіаційного. Циркуляція повітряних мес зумовлена різницею атмосферного тиску. Ця різниця визначається неоднорідними термічними характеристиками пові­тряних мас високих і низьких широт; суші та океану. Перенесення по­вітряних мас між різними широтами океанами та сушею зумовлює тепло­обмін і вологообмін Циркуляційні процеси зумовлюють найбільш суттє­ві неперіодичні коливання погоди,перекриваючи вплив радіаційного чинника кліматотворення (особливо в холодний сезону).

а) Повітряні маси та їх типи (підтипи):

На території України формуються, або поширюються три типи та шість підтипів повітряних мас. Основну роль відіграють адвективні по­вітряні маси помірного (найчастіше), а також арктичного та тропічного типів. Морські повітряні маси найчастіше поступають з півночі Атлантики атакож арктичних морів (помірного та арктичного типу), рідше – із центральної частини Атлантичного океану та Середземного моря (тропічного типу). Повітряні маси над територією континенту досить швидко трансформуються (морські – континентальні, арктичні в помірні і т.д.). Особливо спостерігається інтенсивна трансформація влітку.

Місцеві континентальні помірні повітряні маси формуються над те­риторією України рідко (частіше влітку). Ще рідше на південному сході внаслідок інтенсивного прогрівання континентальне помірне повітря трансформується в тропічне.

Середнє багатолітнє співвідношення між різними типами повітряних мас для центральної частини України (за А.А.Борисовим, I960) таке:

- континентальне повітря – 67,7% (загальна кількість днів),
в т.ч. помірне (КПП) – 53,7%

тропічне (КТП) – 9% арктичне (КАП) – 5,0%

- морське повітря – 32,3%
в т.ч. помірне (МПП) – 14,3%

тропічне (МТП) – 11,5% арктичне (МАП) – 6,5%

Таким чином повітря помірних широт (ПП) переважає в 68% днів; тропічне (ТП) – в 20,5% днів; арктичне (АП) – в 11,5% днів. Таке співвід­ношення пояснюється загальними закономірностями циркуляції атмосфери (положенням баричних центрів, атмосферних фронтів, проходженням ци­клонів та антициклонів).

Розташування України в помірних широтах зумовлює переважання західного напряму переносу повітряних мас, який здійснюється здебільшого циклонами (приблизно 40% днів). Особливо вона активна в кінці літа тана початку осені. Східний напрям спостерігається в 34% днів (в основному з зимовими антициклонами). Таким чином в 3/4 днів спостерігається зональна (широтна) циркуляція. В 26%днів (в основному весною і напочатку літа) – меридіональна (між широтна) циркуляція, коли збільшується вірогідність вторгнення арктичних чи тропічних пові­тряних мас.

Б). Вплив баричних центрів атмосфери і зв’язаних з ними типів повітряних мас на територію України має яскраво виражений сезонний характер.

Взимку і влітку поширюється вплив різних баричних центрів тї атмосфери (рис.2).

Зимою головним є ісландський баричний мінімум (МАП, МПП) в пів­нічній Атлантиці, вплив якого поширюється на всю Україну, а особливо на північний захід; Азіатський баричний максимум – антициклон (КПП), вплив яких суттєвий в південно-західній частині України.

Через середню частину країни із заходу на схід проходить гребінь підвищеного тиску (1021 -1022 мб) який з’єднує Азіатський та Азорський максимуми. Цей гребінь є головним вітророзділом Євразії (т.з. "вісь Воєйкова). На північ від цієї осі (Луганськ – Дніпропетровськ – Балта – Кишинів) переважають вологі вітри південно-західного і західного напряму, а на південь – вітри північно-східного напряму. Полтавщина розташована дещо північніше осі Воєйкова. Вісь Воєйкова в дещо розмитому вигляді зберігається і влітку

В теплий сезон атмосферний тиск над територією України значно знижається (влітку від 1013 мб в західних до 1011 мб в східних та північно-східних областях). Тому значно зростає, адвекція повітряних баричного максимуму /МТП, КТП/. В трансформованому вигляді весною в межі України поступають повітряні маси із Арктичного максимуму (КАП, МАП), а з південного сходу – із іранського мінімуму (КТП). На захід України впливає ісландський мінімум (МПП).

Роль окремих баричних центрів та характер циркуляції повітряних мас на протязі сезону, одного року, чи від року до року залежить від положення атмосферних фронтів. Тому спостерігаються холодні та теплі, вологі та сухі роки і сезони.

г). Атмосферні фронти, циклони, антициклони.

Активність атмосферних процесів (циклонів та антициклонів) зале­жать від положення території відносно фронтальних зон, які розділяють різні типи повітряних мас. Влітку і восени полярний фронт здебільшого розташований над центральними районами східної Європи. Над тери­торією України він найчастіше спостерігається на початку літа. Зимою і весною фронт формується над Середземним морем і з перервою продов­жується над територією Передньої Азії. Над територією України атмос­ферні процеси значно ослаблені у порівнянні з більш південними та північними районами. Крім того, спостерігається ослаблення циклоніч­ної та посилення антициклонічної діяльності, що зумовлює більш стійку погоду і зменшення кількості атмосферних опадів.

Циклони та антициклони – основні циркуляційні атмосферні проце­си завдяки яким здійснюється тепло- та вологообмін над територією Ук­раїни.

З циклонами пов’язані найбільш різкі неперіодичні зміни погоди (сильні вітри, зливи, снігопади, різкі потепління зимою та похолодання влітку; хмарна погода з туманами та дощами восени і весною). Циклони (всередньому 43-45 на рік)найчастіше бувають взимку та на початку весни (в холодний сезон). Якщо вони розвиваються на полярності, то приносяться з півдня – західних районів Чорного моря, пониззя Дунаю, північної Італії (середньоземноморські). На північному заході і півночі країни вони приходять з центральної Європи (атлантичні). Зимою спостерігаються т.з. "пірнаючі" циклони з північного заходу і півночі (арктичні).

Влітку формуються місцеві циклони, а також циклони з Чорного моря (39% їхзагальної кількості). До середини літа внаслідок зміщення полярного фронту на північ інтенсивність циклонічної діяльності зменшується, а погодні умови стають більш стійкими.

Антициклони (в середньому 35-36 на рік) найчастіше спостерігаютьсяв кінці літа та на початку осені. Вони приходять із південного заходу, з області Азорського максимуму і приносять ясну, теплу,тиху погоду. 1/3антициклонів формується в південній частині України. Зимоюантициклональна (безхмарна та холодна) погода пов’язана із вторгненням повітряних мас з Сибірського максимуму, а також з Арктики (вслід за "пірнаючими" циклонами). Вторгнення арктичних антициклонів можливе і ранньою весною,

ВИСНОВКИ: Таким чином, над територією України спостерігаються такіособливості атмосферної циркуляції:

- значні сезонні відмінності впливу баричних центрів атмосфери; інтенсивності циклонічної та антициклонічної діяльності і зміна відповідних типів погоди;

- послаблення активності атмосферних процесів у порівнянні з більш північними і південними регіонами;

- послаблення циклонічної і посилення антициклонічної діяльності . Хоч кількість циклонів переважає кількість антициклонів, але оскільки вони проходять швидше, а антициклони – повільніше (в середньомувідповідно 33 і 45 годин), то антициклональна погода переважає (229-244 дні)у порівнянні з 129-136 днями з циклонічною погодою;

- взимку, внаслідок збільшення різниці в тиску між сушею і океном зростає інтенсивність циркуляції. В холодне півріччя роль циркуляційного фактору у формуванні термічного режиму приземного шару повітря більша, ніж вплив радіаційного чинника, що підтверджу хід січневих ізотерм. Влітку ведучим є радіаційний чинник кліматоутворення (переважає субширотний напрям липневих ізотерм);

- особливості атмосферної циркуляції в північній і південній; східній і західній частині відрізняються (найбільш суттєво – взимку). Так, вплив північної Атлантики /ісландського мінімуму/ найбільш сильний західніше лінії Житомир –Кам’янець-Подільський, що пояснює підвищену кількість опадів (650 - 550 мм). В південній і східній частині циклонічна діяльність значно послаблюється і кількість опадів знижується до 500 – 300 мм.

4. ВПЛИВ ПІДСТИЛАЮЧОЇ ПОВЕРХНІ

Підстилаюча поверхня (місцевий чинник) зумовлює зміни показників радіаційного чинника і циркуляції атмосфери:

А)рівнинність території України, по-перше, зумовлює поступову зміну показників радіаційного балансу і поступове зростання температур повітря з півночі на південь (особливо в теплий сезон); по-друге, не перешкоджає глибокому проникненню повітряних потоків різної орієнтації, які викликають часту зміну погодних умов;

Б). Бар’єрна роль Кримських гір та Карпат зумовлює значну різницю в показниках температур, опадів, а значить і в якісному складі рослинності та ґрунтів між Степовим Кримом, та південним берегом гірського Криму, Перед карпатцям та Закарпаттям. Теплі і легкі повітряні маси взимку вільно перевалюють через хребти. А для холодних важких повітряних мас із півночі та сходу гори є захисним бар’єром. Так, температура повітря в січні в Сімферополі – 1ºС, а в Ялті +4ºС (іноді різниця досягає 20ºС). На південно-західних схилах значно збільшується кількість атмосферних опадів у порівнянні із східними і північно-східними;

В). Орфографічна неоднорідність зумовлює різницю в показниках температури повітря та кількості опадів не тільки на різних схилах, але й з висотою, зумовлюючи висотну поясність ґрунтів і рослинності. На південно-західних схилах Карпат вертикальний температурний градієнт складає – 1,0 – 1,1ºС на 100 м., а північно-східних – 0,7ºС – 0,8ºС на 100 м. В Гірському Криму цей показник в середньому – 0,65ºС. Причини зниження температури – випромінювання, постійний приток холодного повітря із вільної атмосфери, адіабатичне охолодження повітря, що підіймається.

Середні річна температура повітря та тривалість безморозного періоду більші на низовинах ніж на височинах. На південно-західних схилах Карпат на 100м перевищення кількості опадів зростає на 12% (від 700 до 1600 мм і більше). З висотою збільшується потужність і тривалість снігового покриву.

Г). Гори спричинять посилення упорядкованих висхідних рухів повітряних мас, що зумовлює активізацію фронтальних розділів. На східних схилах Карпат влітку часто зароджуються циклони, які супроводжуються інтенсивними зливами, грозами і шквалами. Карпати, крім того, стоять на шляху західних вологих повітряних мас, а їх вершини досягають висоти „вільної атмосфери”. Тому опади випадають у всі сезони року.

Д). Найбільш узагальненим показником впливу океану є індекс континентальності клімату. Загалом територія України належить до помірно-континентального типу клімату. За формулою С.П.Хромова – континентальність зростає з північного заходу (80,3%) на південний схід (86,3%) - див. роздатковий матеріал. В цьому ж напрямі знижується кількість опаді, зменшується зволоження і т.п. За формулою Зенкера – показники континентальності в цьому напрямі зростають з 45 до 69% (тобто від слабо континентального до континентального).

Е) Вплив морів (Чорного та Азовського) відповідно поширюється в глибину території на 140-280 км, і 90-120 км. Влітку на побережжі морів і великих водосховищ на 1-2ºС знижується температура повітря. Внаслідок бризової циркуляції на побережжі морів кількість безхмарних днів більше ніж на відстані 40-50 км вглиб суші. Відповідно зменшується кількість атмосферних опадів. Над акваторією Чорного моря внаслідок загострення баричного контрасту із прогрітою сушею нерідко виникають місцеві циклони. Взимку моря зумовлюють деяке підвищення температури повітря на півдні України.

Є) На місцевий клімат (мікроклімат) також впливає річкова сітка, ґрунтовно-рослинний покрів, антропогенний рельєф, забудова, промислові споруди, і т.д. Внаслідок різниці в нагрітості поверхні між різними антропогенними ландшафтами спостерігається місцева циркуляція

В містах перед забудовою, а також на відстані 30-50 км від їх околиць спостерігається стійке збільшення кількості атмосферних опадів. У великих містах середня температура повітря вища на 1-1,5º С, а безморозний період довший на 3-5 тижнів ніж на околицях.

ОСНОВНІ КЛІМАТИЧНІ ПОКАЗНИКИ

А) Температура повітря

Показники середньорічної температури повітря змінюються в широтномунапрямку, з півночі на південь в інтервалі +6-13ºС(на кожні 100 км в холодний період на 0,7-0,9ºС; в теплий на0,4-0,5ºС). Це свідчить про ведучу роль радіаційного чинника в термічному режимі приземного шару атмосфери в цілому за рік. Найбільш виражений вплив цього чинника влітку. В 60% випадків найбільш теплий місяць – липень. Середня температура липня підвищується з північного заходу на південний схід в інтервалі 18-23,5º С. На побережжях найтепліший місяць – серпень. Взимку найбільш холодними є північно-східні і східні райониУкраїни (середня температура січня -7– -8ºС). На заході (до широти Києва) ізотерми мають субмеридіональний напрям (-4 – -6ºС), а в південній частині на рівнинах – субширотний (-6 – -1ºС). В цілому хід ізотерм на сході України – із північного сходу на південний захід. На південному березі Криму середні температури зимових місяців вище 0ºC. Середня температура повітря на Полтавщині в січні - 6,6ºС; в липні +20,7°С.

Найбільш тепле місце України – Місхор (ІІ - +4,1ºС ; VIII – +25ºС; середньорічна +13,9ºС,найбільш холодне – г. Говерла (І – -12ºС; VII – +9ºС; середньорічна близько 0ºС).

Найбільш висока максимальна температура повітря спостерігається в липні-серпні. На півдні і південному сході максимум досягає +40-42ºС. Найвищу температуру в Україні зафіксували 12 серпня 2010 року - тоді стовпчики термометрів у Луганську показували +42°С. Спекотним був і день 8 серпня того року, коли повітря у Херсоні прогрілося до +40,7°С, у Дніпропетровську - до +40,9°С, у Полтаві до +39,4°С.

Число днів із температурою понад +25ºС збільшується із пн.-зх. (30) до центрального степу (понад 90); а понад +30ºС - від 1-5 до 30 і більше днів.

Абсолютні мінімуми досягаюсь на сході України – -40 – -42°С; заході – -35ºС, на побережжі морів – -30ºС; в Полтаві – -33,6º C (11.01.1940 р.); в Ялті до -15º С. Число днів з температурою нижче -10ºС від 45 на північному-сході до 10 і менше у Криму.

Річна амплитуда температур повітря від 22°С на заході до 29°С на сході.