Перечислите климатические факторы


Под климатом в географии подразумевают многолетний характер погоды, характерный для той или иной точки земного шара. Следует отличать климат от конкретной погоды, которая фиксируется в момент наблюдения. В отличие от нее, климат изменяется очень медленно и может быть относительно стабильным в течение веков и даже тысячелетий. Солнечная радиация, рельеф местности и циркуляция атмосферы являются важнейшими климатообразующими факторами, но помимо них большое влияние на режим погоды оказывают и некоторые иные обстоятельства.

Солнечная радиация

Свет, падающий на поверхность планеты, играет важнейшую роль в климате местности. Чем больше излучения попадает на участок Земли, тем выше там средняя температура. Интенсивность радиации в первую очередь зависит от широты. Регионы, расположенные вблизи экватора, получают больше тепла, а полярные области испытывают дефицит солнечной энергии. Именно по этой причине они являются самыми холодными районами планеты.

Почему на полюса падает меньше света? Количество световой энергии, приходящейся на единицу площади, зависит от наклона этой площадки. Солнечные лучи падают на экватор под прямым углом, а на полюса под острым, из-за чего экваториальные области прогреваются лучше.


Большое значение играет и продолжительность светового дня в регионе. На полюсах в одни времена года наблюдаются полярные ночи, а в другие – полярные дни, когда свет падает на поверхность круглосуточно. На экваторе же таких колебаний длительности светового дня нет. В результате в полярных областях климат сильнее изменяется в зависимости от сезона, в то время как на экватора разница между зимними и летними температурами незначительна.

На количество поступающей солнечной энергии влияет и облачность в регионе. Облака из-за белого света отражают солнечный свет, понижая температуру местности.

Циркуляция атмосферы

Для климата важны перемещения воздушных масс как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Чем сильнее прогревается воздух, тем ниже его плотность, поэтому он поднимается вверх, образуя области низкого давления. Так как на полюсах температура воздуха ниже, то давление там выше, в результате чего воздушные массы в нижних слоях атмосферы движутся от полюсов к экватору. В верхних же слоях атмосферы наблюдается обратное движение воздуха, от экватора к полюсам.

Вращение Земли вокруг собственной оси создает силу Кориолиса, которая отклоняет потоки воздуха в нижних слоях атмосферы на запад, а в верхних – на восток. В результате комбинации этих движений образуются ветра, известные как пассаты (направленные на запад и к экватору) и обратные им антипассаты.

Рельеф местности


На больших высотах давление воздуха падает. Это ведет и к снижению температуры. При подъеме на каждый километр температура снижается примерно на 6°С. В результате на склонах некоторых гор, расположенных довольно близко к экватору, снег может лежать круглый год. Также в горной местности наблюдается и другая картина ветров.

Возвышенности рельефа влияют на климат и окружающих пространств. Они могут служить естественным барьером для воздушных масс, стремящихся попасть из одного района в другой. Например, Средняя Азия окружена горными массивами, из-за чего в регион не приходят воздушные массы, сформировавшиеся над океаном, что приводит к сухости местного климата. В то же время горы Анды в Южной Америке являются естественным барьером для воздушных масс, движущихся с запада из Атлантического океана на восток к Тихому океану. Следствием этого является повышенная влажность воздуха на континенте.

Второстепенные климатические факторы

Кроме вышеописанных, существуют и другие факторы, которые оказывают существенное влияние на климат определенных регионов мира или планеты в целом.

Удаленность от океана

На климат региона большое влияние оказывает его удаленность от морей и океанов. Дело в том, что вода обладает огромной теплоемкостью, поэтому в летние месяцы она охлаждает прибрежные районы, а в зимние согревает их. Из-за этого эффекта на одной и той же широте могут фиксироваться разные температуры средние температуры января. Например, на северной широте 60° январская температура в Санкт-Петербурге равняется -8°С, а районе реки Лены она опускается до -40°С. Также в континентальных областях выпадает меньшее количество осадков. Вследствие этого выделяют морской и континентальный климат.


Близость океанов влияет и на направление ветров. В тропических областях наблюдается ветра, именуемые муссонами. Летом они дуют с океана на материк, так как воздух над океанами холоднее. В зимние же месяцы они меняют свое направление на противоположное.

Океанические течения

Течения в океанах также оказывают сильное влияние на климат. В качестве примера можно привести Гольфстрим, несущий теплые воды из Атлантики в Северный Ледовитый океан. Однако по мере проникновения в Арктику он теряет свою силу. Поэтому на арктическом побережье Баренцева моря климат мягче, чем, например, в море Лаптевых.

Подстилающая поверхность

На погоду влияет не только высота рельефа, но и характер подстилающей поверхности. Снег и лед отражают большую часть солнечного света, падающего на них, что вызывает дополнительное охлаждение ледников. Во многом из-за этого климат в Антарктиде значительно холоднее, чем на Северном полюсе планеты. Отражающая способность той или иной поверхности называется альбедо.

Человеческая деятельность


Наконец, в последние века на климат существенное влияние стал оказывать человек. Известно, что в крупных мегаполисах средняя температура воздуха несколько выше, чем в окружающих их сельских районах. Это связано с отоплением большого числа домов и активным использованием электроэнергии и транспорта. Также человек может осушать и орошать районы Земли, строить лесные защитные ограждения, распахивать территорию, вырубать леса, создавать огромные водохранилища. Вся эта деятельность ведет к изменению климата в отдельных регионах. В глобальном масштабе человечество выбрасывает в атмосферу огромное количество углекислого газа и других газов, которые создают парниковый эффект и вызывают глобальное потепление.

Источник: NatWorld.info

Климатообразующие факторы

Прежде чем изучать масштабы и виды климата, важно понять, что влияет на его формирование. Климат Земли изучают в школе в 7 классе на уроках географии, но на самом простом уровне, где не учитывают некоторые важные факторы. Все основные климатообразующие факторы мы разберём. Начать стоит с основного определения: климатообразующие факторы.

Климатообразующие факторы — это факторы, которые влияют на формирование климата. Ниже приведена схема, отражающая основную суть.


Климатообразующие факторы

Как вы видите, факторы делятся на 2 группы: внешние и внутренние. Внешние климатообразующие факторы подразделяются ещё на астрономические и геофизические. Опишем коротко все блоки, указанные в схеме.

Внешние климатообразующие факторы

Светимость Солнца

Показывает количество энергии, выделяемое в единицу времени. Чем больше выделяется энергии, тем больше светимость. Эта характеристика применяется для звёзд. Естественно, чем больше светимость Солнца, тем больше тепла приходит на нашу планету.

Согласно исследованиям, светимость Солнца за последние 5млрд. лет увеличилась на 25% и продолжает расти.

Положение орбиты Земли

Земля, как и другие планеты Солнечной системы, вращается вокруг Солнца (я думаю, что это известно каждому, лайк Николаю Копернику за открытие). Это вращение происходит по траектории, которая похожа на круг (на самом деле эллипс). Если бы орбита была расположена иначе, например радиус круга был бы больше, то естественно это отразилось бы на климате. Так, на Венере, орбита которой расположена к Солнцу гораздо ближе (попросту говоря, радиус круга меньше), температура на поверхности 460°С. Не самая благоприятная температура для жизни, не правда ли?

Положение орбиты Земли


Наклон оси Земли к плоскости орбиты

Благодаря этому фактору, на нашей планете есть времена года, товарищи! Для понимания достаточно привести два случая:

А) Земная ось вращения перпендикулярна (нет угла наклона) – отсутствие смен года;

Б) Увеличение угла наклона (более 24.5°, например, до 45) – смещение природных зон, тропики теперь не на 22.5°, а на 45°– жаркое лето и холодная зима без Солнечного света.

Размер и масса Земли

Влияют на многие другие характеристики планеты, в том числе на скорость вращения и на силу тяжести. Сила тяжести влияет на способность удерживать атмосферу (а значит и на климат).

Наша планета медленно теряет эту способность, так как её масса уменьшается. Отток массы в космическое пространство превышает приток массы на планету из космического пространства. Скорость вращения планеты влияет на продолжительность дня, а значит и на распределение тепла.

Гравитационное и магнитное поля

Поля влияют на циркуляцию атмосферы. В частности, гравитационное поле характеризуется распределением силы тяжести. Мы уяснили, что сила тяжести влияет на климат, а значит и гравитационное поле тоже оказывает воздействие. Существует теория, согласно которой скорость вращения планеты зависит частично от магнитного поля. Поэтому оно также учитывается при изучении формирования климата.


Внутреннее тепло Земли

Тепло исходит не только от Солнца, но и от самой Земли. Вулканизм и гейзеры – внешнее проявление процессов, происходящих внутри. При извержении вулкана происходит огромный выброс пыли, несравнимый с выбросами человеческой деятельности. Выбрасываемые вещества попадают в атмосферу, изменяя её состав и прозрачность.

В 1815г произошло извержение вулкана в Индонезии. Из-за этого температура всего северного полушария в течение года была ниже обычной на 1°С. Лето тогда было больше похоже на осень. Последствия извержения были заметны и 3 года спустя.

Внутренние климатообразующие факторы

Состав атмосферы

Состав атмосферы также влияет на формирование климата. Самый простой пример: увеличение частиц пыли ведёт к повышению мутности. Чем выше мутность атмосферы, тем меньше приток солнечных лучей (солнечной радиации) на земную поверхность.

После извержения вулкана в 1815г в Индонезии в течение суток были сумерки. В атмосфере Земли повысилось содержание пыли, именно поэтому и было холоднее в течение года в северном полушарии на 1°С, а лето походило на осень.

Рельеф суши

Для простоты понимания приведём следующий пример: чем выше вы поднимаетесь в горы, тем ниже температура воздуха. На Кавказе в горах на высоте порядка 3км всё лето лежит снег.


Пример немного сложнее. Всем известен Оймякон своими суровыми зимами. Село находится на высоте 750м над уровнем моря, к тому же оно находится в котловине (вокруг горы). Мало того, что с высотой температура воздуха уменьшается, так морозными ночами в котловину стекает холодный воздух (потому что он тяжелее тёплого).

Распределение суши и океана

Вода и суша обладают разными физическими свойствами. Вода медленнее нагревается и остывает. Именно поэтому вблизи морей действует морской климат, который характеризуется сравнительно маленькими амплитудами температуры воздуха (мягкие зимы и относительно прохладное лето). Близость к морю приводит к тому, что выпадает больше осадков. Многие слышали о наводнениях на Дальнем Востоке.

Океанические течения

Не всегда близость к морю гарантирует повышенное количество осадков близи береговой линии. Так, в Южной Америке, несмотря на близость к океану, сформировалась и комфортно себя чувствует пустыня Атакама. К тому же это самая сухая пустыня! Всему бедой оказалось Перуанское холодное течение, оно препятствует формированию осадков.

Океанические течения

Завершение

Как вы заметили, климатообразующие факторы — это большая тема. Мы разобрали с вами только основные климатообразующие факторы. К числу других факторов отнести можно географическую широту, растительность, снежный покров, орографию (расположение хребтов, гор). Следует различать факторы: рельеф и орографию. Это не совсем одно и тоже. Важна не только высота местности. Расположение гор в одном направлении и в другом также могут сильно повлиять на климат.


Источник: meteo59.ru

Выделяют три главных климатообразующих фактора и факторы, влияющие на климат. Главные факторы — это факторы, определяющие климат в любой точке земного шара. К ним относятся: солнечная радиация, циркуляция атмосферы и рельеф местности. Солнечная радиация — фактор, определяющий поступление солнечной энергии на те или иные участки земной поверхности. Количество тепла обусловливается геграфической широтой. От количества тепла напрямую зависят все жизненные процессы на Земле, а также другие показатели климата — давление, облачность, осадки, циркуляция атмосферы и т. д. Циркуляция атмосферы — фактор, предопределяющий движение воздушных масс как по вертикали, так и по земной поверхности. Благодаря этому осуществляется межширотный обмен воздуха, а также перераспределение его от поверхности в верхние слои атмосферы и наоборот. Воздушные массы переносят облака, что определяет осадки; они в значительной мере перераспределяют давление, температуру ивлажность воздуха, образуют ветры. Рельеф — фактор, качественно изменяющий влияние двух первых климатообразующих факторов.


рные поднятия и хребты имеют специфический температурный режим и режим осадков в зависимости от экспозиции, ориентации склонов и высоты хребтов. Они могут отражать большое количество солнечной энергии, создавать обширные затененные горные районы, а наиболее высокие вершины, удаленные от равнины на тысячи метров, солнечной энергии получают меньше и нередко покрыты льдами и снежниками в течение года. Горы служат механическими преградами на пути движения воздушных масс и фронтов, в ряде случаев являются границами климатических областей, иногда изменяют характер атмосферы или исключают возможность обмена воздухом. На поверхности Земли немало районов, где благодаря этому выпадает или очень много осадков, или их недостаточно. Так, сухость Центральной Азии объясняется тем, что по ее окраинам возвышаются мощные горные системы. В горах климатические условия меняются с изменением высоты: с ее увеличением понижаетсятемпература воздуха, атмосферное давление падает, влажность убывает, количество осадковвозрастает до определенной высоты, а затем уменьшается, ветер сложно меняется по скорости и направлению, изменяются и другие показатели климата. Все это позволяет выделить специфические для гор высотные климатические пояса. Влияние равнинных поверхностей суши и поверхности Мирового океана сказывается в том, что они практически не искажают прямого воздействия двух первых климатообразующих факторов, получая соответствующее широте количество тепла и не искажая направления и скорости движения воздушных масс. Кроме главных существуют факторы, оказывающие существенное влияние на климат в определенных (зачастую обширных) районах. В частности, распределение суши и моря и удаленность территории от морей и океанов. Суша и море нагреваются и охлаждаются по-разному. Морские воздушные массы существенно отличаются от континентальных, но при продвижении в глубь материков они изменяют свои свойства. Поэтому на одной и той же широте наблюдаются значительные различия в температурном режиме и распределении осадков. Так, на параллели 60° с. ш. средняя температура января в Атлантике 0°, в Санкт-Петербурге уже -8°, в Приуралье -14°, наЕнисее -30°, а на Лене -40°С. Количество осадков уменьшается в этом же направлении: в прибрежных районах Норвегии их выпадает свыше 1000 мм, в Европейской части России — около 500 мм, в Восточной Сибири — около 300 мм в год. Различны и другие показатели климата. Эти различия между прибрежным и внутриконтинентальным климатом позволяют выделить два подтипа климатов: морской и континентальный (иногда выделяют промежуточный подтип — переходный от морского к континентальному).

Источник: otvet.mail.ru

Абиотические факторы

 

В абиотической части среды обитания (в неживой природе) все факторы прежде всего можно разделить на физические и химические. Однако для понимания сути рассматриваемых явлений и процессов абиотические факторы удобно представить совокупностью климатических, топографических, космических факторов, а также характеристик состава среды (водной, наземной или почвенной) и др.

 

 

Энергия Солнца.Она распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн. Для организмов важны длина волны воспринимаемого излучения, его интенсивность и продолжительность воздействия.

Около 99 % всей энергии солнечной радиации составляют лучи с длиной волны λ = 170 … 4000 нм, в том числе 48 % приходится на видимую часть спектра (λ = 390 … 760 нм), 45 % – на близкую инфракрасную (λ = 760 … 4000 нм) и около 7 % – на ультрафиолетовую (λ < 400 нм).

Преимущественное значение для фотосинтеза имеют лучи с λ = 380 … 710 нм. Длинноволновая (дальняя инфракрасная) солнечная радиация (λ > 4000 нм) незначительно влияет на процессы жизнедеятельности организмов.

Ультрафиолетовые лучи с λ > 320 нм в малых дозах необходимы животным и человеку, так как под их действием в организме образуется витамин D. Излучение с λ < 290 нм губительно для живого, но до поверхности Земли оно не доходит, поглощаясь озоновым слоем атмосферы.

При прохождении через атмосферный воздух солнечный свет (рис. 3.2) отражается, рассеивается и поглощается. Чистый снег отражает примерно 80–95 % солнечного света, загрязненный – 40–50 %, черноземная почва – до 5 %, сухая светлая почва – 35–45 %, хвойные леса – 10–15 %. Однако освещенность земной поверхности существенно колеблется в зависимости от времени года и суток, географической широты, экспозиции склона, состояния атмосферы и т. п.

Вследствие вращения Земли периодически чередуются светлое и темное время суток. Цветение, прорастание семян у растений, миграция, зимняя спячка, размножение животных и многое другое в природе связаны с длительностью фотопериода (длиной дня). Необходимость в свете для растений обусловливает быстрый их рост в высоту, ярусную структуру леса. Водные растения распространяются преимущественно в поверхностных слоях водоемов.

Перечислите климатические факторы

Рис. 3.2. Баланс солнечной радиации на поверхности Земли в дневное время

Температура.Температура главным образом связана с солнечным излучением, но в ряде случаев определяется энергией геотермальных источников.

При температуре ниже точки замерзания живая клетка физически повреждается образующимися кристаллами льда и гибнет, а при высоких температурах происходит денатурация[13]ферментов. Абсолютное большинство растений и животных не выдерживает отрицательных температур тела. Верхний температурный предел жизни редко поднимается выше 40–45 °C.



В диапазоне между крайними границами скорость ферментативных реакций (следовательно, и интенсивность обмена веществ) удваивается с повышением температуры на каждые 10 °C. Значительная часть организмов способна контролировать (поддерживать) температуру тела, причем в первую очередь наиболее жизненно важных органов. Такие организмы называют гомойотермными – теплокровными (от греч. homoios – подобный, therme – теплота), в отличие от пойкилотермных – холоднокровных (от греч. poikilos – различный, переменчивый, разнообразный), имеющих непостоянную температуру, зависящую от температуры окружающей среды.

В водной среде благодаря высокой теплоемкости воды изменения температуры менее резкие и условия более стабильные, чем на суше. Известно, что в регионах, где температура в течение суток, а также в разные сезоны сильно меняется, разнообразие видов меньше, чем в регионах с более постоянными суточными и годовыми температурами.

Температура, как и интенсивность света, зависит от географической широты, сезона, времени суток и экспозиции склона. Действие экстремальных температур (низких и высоких) усиливается сильными ветрами.

Изменение температуры по мере подъема в воздушной среде или погружения в водную среду называют температурной стратификацией.Обычно и в том и в другом случае наблюдается непрерывное снижение температуры с определенным градиентом. Тем не менее существуют и иные варианты. Так, в летний период поверхностные воды нагреваются сильнее глубинных. В связи со значительным уменьшением плотности воды по мере нагрева начинается ее циркуляция в поверхностном нагретом слое без смешения с более плотной, холодной водой нижерасположенных слоев. В результате между теплым и холодным слоями образуется промежуточная зона с резким градиентом температуры. Все это влияет на размещение в воде живых организмов, а также на перенос и рассеивание поступающих примесей.

Подобное явление встречается и в атмосфере, когда охлажденные слои воздуха смещаются вниз и располагаются под теплыми слоями, т. е. имеет место температурная инверсия,[14]способствующая накоплению загрязняющих веществ в приземном слое воздуха.

Инверсии способствуют некоторые особенности рельефа, например, котлованы и долины. Она возникает при наличии на определенной высоте веществ, например аэрозолей, нагреваемых непосредственно за счет прямого солнечного излучения, что вызывает более интенсивное прогревание верхних воздушных слоев.

В почвенной среде суточная и сезонная стабильность (колебания) температуры зависят от глубины (рис. 3.3). Значительный градиент температур (а также влажности) позволяет обитателям почвы обеспечивать себе благоприятную среду путем незначительных перемещений.

Перечислите климатические факторы

Рис. 3.3. Уменьшение годового колебания температуры почвы с глубиной

Наличие и численность живых организмов могут влиять на температуру. Например, под пологом леса или под листьями отдельного растения имеет место иная температура.

Осадки, влажность.Вода обязательна для жизни на Земле, в экологическом плане она уникальна (см. разд. 2.1, 2.2). При практически одинаковых географических условиях на Земле существуют и жаркая пустыня, и тропический лес (рис. 3.4). Различие состоит только в годовом количестве осадков: в первом случае 0,2–200 мм, а во втором 900–2000 мм.

Осадки, тесно связанные с влажностью воздуха, представляют собой результат конденсации и кристаллизации водяных паров в высоких слоях атмосферы. В приземном слое воздуха образуются росы, туманы, а при низких температурах наблюдается кристаллизация влаги – выпадает иней или снег.

Одна из основных физиологических функций любого организма – поддержание на достаточном уровне количества воды в теле. В процессе эволюции у организмов сформировались разнообразные приспособления к добыванию и экономному расходованию воды, а также к переживанию засушливого периода. Одни животные пустыни получают воду из пищи, другие за счет окисления своевременно запасенных жиров (например, верблюд, способный путем биологического окисления из 100 г жира получить 107 г метаболической воды); при этом у них минимальна водопроницаемость наружных покровов тела, преимущественно ночной образ жизни и т. д. При периодической засушливости характерно впадание в состояние покоя с минимальной интенсивностью обмена веществ.

Перечислите климатические факторы

Рис. 3.4. Зависимость типа растительности от климатических условий

Наземные растения получают воду главным образом из почвы. Малое количество осадков, быстрый дренаж, интенсивное испарение либо сочетания этих факторов ведут к иссушению, а избыток влаги – к переувлажнению и заболачиванию почв.

Баланс влаги зависит от разницы между количеством выпавших осадков и количеством воды, испарившейся с поверхностей почвы и растений (путем транспирации[15]).В свою очередь процессы испарения непосредственно зависят от относительной влажности атмосферного воздуха. При влажности, близкой к 100 %, испарение практически прекращается, и если дополнительно понижается температура, то начинается обратный процесс – конденсация (образуется туман, выпадают роса, иней).

Помимо отмеченного, влажность воздуха как экологический фактор при своих крайних значениях (повышенной и пониженной влажности), усиливает воздействие (усугубляет действие) температуры на организм.

Насыщение воздуха парами воды редко достигает максимального значения. Дефицит влажности – разность между максимально возможным и фактически существующим насыщением при данной температуре. Это один из важнейших экологических параметров, поскольку характеризует сразу две величины: температуру и влажность. Чем выше дефицит влажности, тем суше и теплее, и наоборот.

Режим осадков – важнейший фактор, определяющий миграцию загрязняющих веществ в природной среде и вымывание их из атмосферы.

Подвижность среды.Причинами возникновения движения воздушных масс (ветра) являются в первую очередь неодинаковый нагрев земной поверхности, вызывающий перепады давления, а также вращение Земли. Ветер направлен в сторону более прогретого воздуха.

Ветер – важнейший фактор распространения на большие расстояния влаги, семян, спор, химических примесей и т. п. Он способствует как снижению околоземной концентрации пыле‑и газообразных веществ вблизи места их поступления в атмосферу, так и повышению фоновых концентраций в воздушной среде вследствие выбросов далеких источников, включая трансграничный перенос.

Ветер ускоряет транспирацию (испарение влаги наземными частями растений), что особенно ухудшает условия существования при низкой влажности. Кроме того, он косвенно влияет на все живые организмы суши, участвуя в процессах выветривания и эрозии.

Подвижность в пространстве и перемешивание водных масс способствуют поддержанию относительной гомогенности (однородности) физических и химических характеристик водных объектов. Средняя скорость поверхностных течений лежит в пределах 0,1–0,2 м/с, достигая местами 1 м/с, у Гольфстрима – 3 м/с.

Давление.Нормальным атмосферным давлением считается абсолютное давление на уровне поверхности Мирового океана 101,3 кПа, соответствующее 760 мм рт. ст. или 1атм. В пределах земного шара существуют постоянные области высокого и низкого атмосферного давления, причем в одних и тех же точках наблюдаются сезонные и суточные его колебания. По мере увеличения высоты относительно уровня океана давление уменьшается, снижается парциальное давление кислорода, усиливается транспирация у растений.

Периодически в атмосфере образуются области пониженного давления с мощными воздушными потоками, перемещающимися по спирали к центру, которые называют циклонами. Для них характерно большое количество осадков и неустойчивая погода. Противоположные природные явления называют антициклонами. Они характеризуются устойчивой погодой, слабыми ветрами и в ряде случаев температурной инверсией. При антициклонах порой возникают неблагоприятные метеорологические условия, способствующие накоплению в приземном слое атмосферы загрязняющих веществ.

Различают также морское и континентальное атмосферное давление.

Давление в водной среде возрастает по мере погружения. Благодаря значительно (в 800 раз) большей, чем у воздуха, плотности воды на каждые 10 м глубины в пресноводном водоеме давление увеличивается на 0,1 МПа (1атм). Абсолютное давление на дне Марианской впадины превышает 110 МПа (1100 атм).

Ионизирующие излучения. Ионизирующим называют излучение, образующее пары ионов при прохождении через вещество; фоновымизлучение, создаваемое природными источниками.Оно имеет два основных источника: космическое излучение и радиоактивные изотопы и элементы в минералах земной коры, возникшие некогда в процессе образования вещества Земли. Из‑за большого периода полураспада ядра многих первозданных радиоактивных элементов сохранились в недрах Земли до настоящего времени. Главнейшие из них – калий‑40, торий‑232, уран‑235 и уран‑238. Под воздействием космического излучения в атмосфере постоянно образуются все новые ядра радиоактивных атомов, главные из которых – углерод‑14 и тритий.

Радиационный фон ландшафта – одна из непременных составляющих его климата. В формировании фона принимают участие все известные источники ионизирующего излучения (рис. 3.5), однако вклад каждого из них в общую дозу облучения зависит от конкретной географической точки. Человек как обитатель природной среды получает основную часть облучения от естественных источников радиации, и избежать этого невозможно. Все живое на Земле подвергается излучению из Космоса на протяжении всей истории существования и адаптировалось к этому.

Перечислите климатические факторы

Рис. 3.5. Дозы получаемого радиоактивного облучения, мрад/г. (по Н. Ф. Реймерсу): 1 – космические лучи; 2 – внутренние α‑лучи и излучение 40K, содержащегося в живых организмах; 3 – излучение местных внешних источников

Горные ландшафты благодаря значительной высоте над уровнем моря характеризуются повышенным вкладом космического излучения. Ледники, выполняя функцию поглощающего экрана, задерживают в своей массе излучение подстилающих коренных пород. Обнаружены различия в содержании радиоактивных аэрозолей над морем и сушей. Суммарная радиоактивность морского воздуха в сотни и тысячи раз меньше, чем континентального.

На Земле есть районы, где интенсивность излучения в десятки раз превышает средние значения, например, районы месторождений урана и тория. Такие места называют урановыми и ториевыми провинциями. Стабильный и относительно более высокий уровень излучения наблюдается в местах выхода гранитных пород.

Биологические процессы, сопровождающие образование почв, существенно влияют на накопление в последних радиоактивных веществ. При малом содержании гумусовых веществ их активность слабая, тогда как черноземы всегда отличались более высокой удельной активностью. Особенно она высока у черноземных и луговых почв, расположенных близко к гранитным массивам. По степени возрастания удельной активности почвы ориентировочно можно расположить в следующем порядке: торфяные; почвы степной зоны и лесостепи; черноземные; почвы, развивающиеся на гранитах.

Влияние периодических колебаний интенсивности космического излучения у земной поверхности на дозу облучения живых организмов практически не существенно.

Во многих районах земного шара мощность экспозиционной дозы, обусловленная излучением урана и тория, достигает уровня облучения, существовавшего на Земле в геологически обозримое время, при котором шла естественная эволюция живых организмов. В целом ионизирующее излучение более губительно воздействует на высокоразвитые и сложные организмы, причем человек отличается особой чувствительностью. Некоторые вещества распределяются в организме равномерно, например углерод‑14 или тритий, а другие накапливаются в определенных органах. Так, радий‑224, – 226, свинец‑210, полоний‑210 аккумулируются в костных тканях. Сильное воздействие на легкие оказывает инертный газ радон‑220, порой выделяющийся не только из залежей в литосфере, но и из минералов, добытых человеком и применяемых в качестве строительных материалов.

Радиоактивные вещества могут накапливаться в воде, почве, осадках или в воздухе, если скорость их поступления превышает скорость радиоактивного распада. В живых организмах накопление радиоактивных веществ происходит при их попадании с пищей («правило биотического усиления», см. разд. 5.1.3).

 

Источник: studopedia.su

Солнечная радиация. Характеризуется количеством тепла, J, Вт/м2, поступающем на горизонтальную либо вертикальную поверхности. Это количество зависит от географической широты местности, состояния атмосферы (облачности) и подстилающего слоя расположения поверхности и ее ориентации по сторонам света.

Из космоса на Землю в среднем поступает 1382 Вт/м2 в течении часа. Эта радиация трансформируется затем в прямую, рассеянную и отраженную. Оптический спектр солнечной радиации характеризуется длиной волны (1 нанометр = 1/10000 мм) в пределах 300-5000 нм. Спектр подразделяется на средневолновое ультрафиолетовое (280-320 нм), длинноволновое ультрафиолетовое (320-400 нм), световое (400-760 нм) и инфракрасное (760-5000 нм) излучения. Особое значение имеет ультрафиолетовое излучение (эритемное), несущее оздоровительное и антибактерецидное действие.

В строительной науке учитываются следующие характеристики солнечной радиации:

интермия – повышенная тепловая облученность пространства около дома. Особенно этому подвержены внутренние углы зданий, обращенные на юг;

инсоляция – облучение прямыми солнечными лучами (продолжительность инсоляции нормируется).

Температура воздуха.Представляет собой меру кинетической энергии движения молекул (атомов). Измеряется в о С – Цельсия, о К – Кельвина, о F – Фаренгейта и т .п. Температура воздуха, tн, о С, зависит от взаимодействия лучистого тепла Солнца и теплового противоизлучения Земли. Из поступающего тепла около 14 % расходуется на нагрев воздуха и 86 % — на нагрев поверхности Земли и уходит в космос. Температура воздуха является основной климатической характеристикой.

Наблюдения за температурой позволяют фиксировать;

— устойчивое снижение по высоте (1 о С на каждые 100м);

— колебания в горизонтальных слоях атмосферы (циклоны и антициклоны);

— снижение среднегодовой температуры с юго-запада на северо-восток;

— колебания температуры в течение суток, недели, месяца и года.

Вся необходимая информация для инженерных расчетов содержится в СНиП2.01.01-82 и включает среднюю наиболее холодной пятидневки и суток (обеспеченностью 0,92), среднюю температуру за отопительный период (когда tн < 8 о С) и т. д. В связи с назначением отопительного периода указывается продолжительность отопительного периода, сут.

Разность температур между самым холодным и теплым месяцами определяет степень континентальности климата. По значениям среднемесячной температуры ( ) и амплитуде колебаний температуры наружного воздуха рассчитывается среднесуточная температура tн по формуле

. (1.1)

Формула 1.1 отражает суточную цикличность изменения температуры, представляющую собой (см. рис. 1.1) косинусоиду с максимумом, приходящимся на 15 часов дня и минимумом – на 3 часа ночи.

 

Аtн

tнср

9 15 21 3 9 часов

 

 

Рис. 1.1. Суточное изменение температуры наружного воздуха

 

Помимо температуры воздуха строителями используется климатологическая информация по промерзанию почв. Для суглинистых и глинистых грунтов глубина промерзания находится по специальной карте (СНиП2.01.01-82). Так, например, для Донецка она составляет 90 см. Эта информация необходима для определения глубины заложения фундаментов и организации инженерной подготовки территории застройки.

Температура воздуха измеряется с помощью термометров в фиксированные сроки наблюдений либо ведутся непрерывные наблюдения с использованием термографов.

 

Заморозки.Происходят на почве в утренние часы после выхолаживания поверхности земли за счет отдачи в космос лучистого тепла. Температура воздуха при этом остается положительной. Заморозки помимо вреда сельскохозяйственным угодьям могут влиять на эксплуатационные качества и долговечность строительных конструкций. Замечено, что близость водоемов, туманы и дым уменьшают вероятность заморозков на почве.

 

Влажность воздуха. Различают абсолютную и относительную влажности. Абсолютная влажность, f, г, характеризует количество влаги в 1 м3 воздуха. Относительная влажность, φ, % представляет собой отношение действительной и максимальной упругостей водяного давлений или так называемых парциальных давлений.

При постоянной температуре и барометрическом давлении действительная упругость водяного пара (е) может иметь граничное значение, выше которого оно не увеличивается. Это граничное значение называется максимальной упругостью водяного пара — Е, Па. Степень насыщения воздуха влагою может оцениваться относительной влажностью воздуха φ, которая вычисляется по формуле

%. (1.2)

Если температура воздуха повышается, то его относительная влажность j снижается. Это происходит потому, что значение действительной упругости (е) остается неизменным, а значение максимальной упругости (Е) с повышением температуры увеличивается. Напротив, при снижении температуры воздуха будет увеличиваться ее относительная влажность, вследствие уменьшения величины Е.

При некоторой температуре, когда Е приближается к значению е, относительная влажность воздуха доходит до j = 100%. Таким образом воздух достигает полного насыщения водяным паром. Эта температура (tр) носит название "точка росы".

Разность Е – е = d, называемая дефицитом влажности, характеризует степень влажности воздуха.

Абсолютная влажность и упругость связаны зависимостью

 

, (1.3)

 

где α – температурный коэффициент объемного расширения воздуха (0,00366).

Относительная влажность характеризует условия самочувствия человека. Воздух с относительной влажностью в пределах 30 – 60 % воспринимается нормально, менее 30 % за счет повышенного испарения сухим, более 60 % из-за затруднений при испарении как влажный.

Замеры влажности производятся в 7 часов (характеризует ночь) и в 13 часов (характеризует день). Используются методы измерений: весовой (абсолютный), психрометрический или гигрометрический – по температуре точки росы.

 

Осадки. Характеризуются суммой осадков, мм, за год и максимальных в месяц. Осадки подразделяются на жидкие и сухие. Данные об осадках используются при расчетах:

— ливневой канализации;

— водоотвода с кровли;

— снеговая нагрузка на здания и сооружения;

— снегопереносов на территории застройки.

 

Ветер.Ветер (движение воздуха относительно земной поверхности, вызванное перепадом давлений) является одним из основных климатических факторов. Он определяет микроклиматическое состояние в городской среде (распределение температуры, влажности воздуха и т.п.), влияет на тепловые ощущения человека и экологическую ситуацию, связанную с распространением вредных веществ в атмосфере.

Ветер характеризуется двумя основными показателями: направлением движения воздуха и его скоростью. Направление (вектор) указывает ту сторону горизонта (румб), откуда дует ветер. В метеорологии принято 16 румбов, названия которых сокращенно обозначаются буквами русского или латинского алфавитов. Четыре основных румба обозначаются следующими буквами: С – север; В – восток; Ю – юг; З – запад или N – норд (север), E – ост (восток), S – зюйд (юг), W – вест (запад). Иногда направление обозначается в градусах горизонта, отсчитывая их от севера, тогда С – 0о (или 360о), В – 90о, Ю – 180о и З – 270о.

Скорость ветра измеряется в метрах в секунду (м/с) или километрах в час (км/ч). В европейских стандартах содержится также информация в милях в секунду. Для градостроительной аэродинамики при предварительной оценке условий аэрации достаточно информации по 8 румбам.

В метеоданных отдельно отмечаются периоды отсутствия ветра (0 – 1 м/с), называемыми штилем, который отмечают в % к рассматриваемому сроку наблюдения.

Направление ветра и его скорость есть величины непостоянные. Ветер почти всегда дует порывами. Порывы связаны с наличием множества небольших вихрей, возникающих в воздушном потоке и пересекающих его в различных направлениях. Двигаясь поперек потока, вихрь создает с наветренной стороны подпор воздушных масс, а с заветренной – разряжение. Передвигаясь дальше вихрь освобождает место для скопившихся масс воздуха и те с силой врываются в освободившееся пространство. Так человек ощущает порыв ветра после некоторого времени затишья. Поскольку таких вихрей образуется большое количество, то в итоге ветер воспринимается как непрерывное пульсирующее движение воздуха.

Стандартная высота флюгера составляет 10 м от поверхности земли. В любом случае указывается высота флюгера. В системе национальной гидрометеослужбы для измерения ветра используются на опорных сетях приборы М–63М-1 (интервал измерения мгновенной скорости – 3 сек) как основные и флюгера Вильда с легкой или тяжелой доской как резервные.

В сети авиационных метеослужб (АМСГ) используются кроме М-63М-1 еще и автоматические станции фирмы VAISALA “MILOS — 500” с датчиками WAV-15A или WAA-15A (они наиболее точные и интервал измерения мгновенной скорости составляет 2 сек) и другие.

Измеряются следующие параметры:

— скорость ветра (м/с) максимальная между сроками измерений (т.е. в последние 3 часа)

— средняя скорость ветра за 10 мин (как правило 45 – 55 мин или 40 – 50 мин последнего часа перед сроком;

— максимальная скорость ветра в срок (т.е. те 10 мин, когда измеряется средняя скорость);

— среднее направление ветра за 2 мин (градус, румб).

При использовании флюгера измеряется среднее направление ветра за 2 мин (48 –50 мин последнего часа перед сроком) по 16 румбам, средняя скорость ветра за 2 мин и максимальная скорость за 2 мин.

Данные обрабатываются и выпускаются во всеукраинских изданиях “Метеорологічний щомісячник” и “Метеорологічний щорічник”. Обобщенная информация по всем станциям Украины помещается в таблицах:

Таблица 1. Данные о температуре воздуха.

Таблица 4. Скорость ветра (средняя и максимальная и количество случаев по градациям).

Таблица 5. Ветер по 16 румбам (повторяемость в % и средняя скорость ветра).

Таблица 6. Ветер по 8 румбам (повторяемость в % и средняя скорость) и атмосферное давление.

Эти издания хранятся в Отраслевом Государственном архиве Гидрометкомитета Украины в г. Киеве. Информация может быть получена заказчиком за оплату.

Кроме перечисленных источников можно воспользоваться Справочником по климату СССР, СНиП 2.01.01-82 или данными ближайшей метеостанции. Наибольшее практическое значение имеет Научно-прикладной справочник по климату СССР, в котором помимо информации о средних скоростях ветра содержатся данные о среднеквадратичных отклонениях среднемесячной и среднегодовой скоростей ветра.

Зарубежная метеорология располагает данными о часовом наблюдении за ветром с непрерывной (посекундной) записью информации. Это дает возможность производить точные расчеты средней скорости, определять порывы ветра, фиксировать экстремальные значения скорости и производить расчеты среднеквадратических отклонений.

В Донбасской государственной академии строительства и архитектуры имеются собственные научные разработки (Е.В. Горохов, А.М. Югов и Ю.П Некрасов ) и специально сконструированные приборы непрерывного слежения за характеристиками ветра и обработкой получаемых результатов с помощью ЭВМ. Указанное приборное и программное обеспечение прошло проверку на полигоне испытаний высоковольтных опор и при исследовании ветрового поля Новоазовской ветроэлектростанции. Оно может с успехом использоваться для дополнительного слежения за ветром в натурных условиях.

Перечислите климатические факторы

Рис. 1.2. Роза ветров для января, г Донецк

 

Для градостроительных целей, когда необходимо оценить комфортные условия пребывания человека на открытом воздухе, из всей совокупности наблюдений за ветром следовало бы выбрать, обработать и представить информацию о ветре в дневные часы, например, с 6 до 21 часов в теплый и с 9 до 18 часов в холодный период года. Кроме информации о средних в эти часы скоростях ветра необходимо иметь сведения о среднеквадратичном отклонении средней скорости.

 

Построение розы ветров. Обобщенной графической информацией о ветре по румбам является роза ветров. Она строится по значениям повторяемости и средней скорости ветра и может выглядеть так, как это представлено на рис. 1.2. В центре розы ветров отмечаются повторяемость штиля, %. Концентрическими окружностями отмечаются повторяемости средней скорости. Цифрами указываются значения средней скорости по румбам. Окружность с повторяемостью 16 % является рубежной при выборе основного направления и расчетной скорости ветра. Такой розой ветров можно пользоваться при приближенной оценке ветрового режима застройки.

Для детальной информации о ветре сроится роза ветров повторяемости различных значений скоростей по румбам. Такую розу (см. рис. 1.3) приводит, например, J.Gerchardt (Германия). Подобная роза ветров подходит для детальной оценки ветрового режима застройки.

Перечислите климатические факторы

 

Рис. 1.3. Роза ветров повторяемости различных скоростей ветра

Вертикальный профиль скоростей. С ростом высоты скорость ветра увеличивается и меняется его направление. Последнее связано с действием сил Кориолиса, за счет которых ветер в северном полушарии земли , например, поворачивает вправо. На бытовом уровне это понятие сводится к тому, что если стать спиной к ветру, то с высотой он поворачивает в сторону правой руки примерно до 30 — 45о. В метеорологии известна спираль Экмана, которая описывает этот процесс.

Существуют два закона распределения скорости ветра по высоте: логарифмический и степенной. На рис. 1.4. представлен вид вертикальных профилей над характерными шероховатостями земной поверхности.

Логарифмический закон более точен для восстановления скорости на высотах до 100 -200 м, что вполне подходит для территории городской застройки. Многие ученые неоднократно обращали внимание, что логарифмический закон распределения скорости ветра в приземном слое является лишь частным случаем более общего степенного закона. Не раз указывалось, что логарифмический закон справедлив лишь для адиабатического состояния атмосферы и, что при инверсиях, этот закон должен быть заменен степенным.

 

Перечислите климатические факторы

 

Рис. 1.4 — Профили скоростей над различными шероховатостями (по A. Davenport’у)

 

Если известна средняя скорость на любой фиксированной высоте zref (флюгер метеостанции), то логарифмический закон распределения имеет вид:

Перечислите климатические факторы , (1.4)

где — средняя скорость на высоте z;

— параметр шероховатости (высота, на которой скорость равна 0);

— толщина вытеснения (составляет около 2/3 высоты преград).

В таблице 1.2 приведены значения и для различных категорий территорий, принятых в европейском стандарте.

Степенной закон в отличие от логарифмического, который принят за рубежом, наиболее более прост. Он использовался в нормах СССР при расчетах ветровых нагрузок на здания и сооружения. Общепринятой является зависимость следующего вида

, (1.5)

где a — показатель степени, остальные обозначения те же, что в формуле (1.4).

Величина показателя степени a зависит от скорости ветра и характера местности (шероховатости подстилающей поверхности), над которой происходит движении ветра. В инженерных расчетах принято три типа местности:

первый (А) – открытые побережья озер и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундра, для которых a = 0,16;

второй (В) – городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м, для которых a = 0,22;

третий (С) – местность с крупными элементами шероховатости (городские районы с застройкой зданиями более 25 м), для которой a = 0,33.

 

Таблица 1.2 – Категории территорий и значения величин zo и do

Категория территории zo, м do, м
Центр города, лес 0,70 15 — 25
Маленькие города Пригород населенных пунктов и городов Лесные массивы (много деревьев) 0,3 5 -10
Окраина маленьких городов Деревни Загород с большим количеством преград 0,1 0 – 2
Открытые территории (за городом) с некоторым количеством деревьев, преград и отдельно стоящими зданиями, обрабатываемые с/х территории 0,03
Луга с отдельно стоящими деревьями 0,01
Море в экстремальном шторме (раз в 50 лет) Равнинная территория с короткой травой и без препятствий Территория взлетно-посадочных полос аэропортов 0,003
Море в экстремальном шторме (раз в год) С/х территория, покрытая снегом Равнина или пустыня Поверхность озер в экстремальном шторме 0,001

 

Сооружение считается расположенным в местности данного типа, если эта местность сохраняется с наветренной стороны сооружения на расстоянии 30h – при высоте сооружения h до 60 м и 2 км – при большей высоте. За рубежом принята иная классификация территорий и другие показатели степени.

 

Рубежные значения скоростей ветра. На основании гигиенических и социологических исследований установлены рубежные значения скоростей:

— более 4 м/с — вызывают дискомфорт у пешеходов;

— более 6 м/с – начало переноса снега и песка;

— более 12 м/с – возможны механические повреждения строительных конструкций.

Информация о ветре используется в следующих инженерных расчетах:

— аэрация и защита городских территорий;

— теплотехнические расчеты ограждающих конструкций;

— ветровая нагрузка на здания и строительные элементы;

— ветроэнергетика;

— снежные заносы улиц, дорог и территорий.

 

Облачность. Количество облаков характеризуется степенью покрытия облаками небосвода. В метеорологии принята 10-ти балльная система (0 – облаков нет, 10 – полное покрытие неба).

Установлено, что облачность:

— смягчает зимние температуры из-за ограничения противоизлучения поверхности земли;

— летом ослабляет нагревание почвы, улучшая микроклимат;

— влияет на инсоляцию.

Атмосферное давление. Давление зависит от нагрева поверхности Земли. Нормальное давление принято для 45о с.ш. при температуре наружного воздуха 0 оС равным 760 мм рт. ст. (1 мм рт. ст = 133,322 Па, 1 атм = 1013425 Па). С увеличением высоты над уровнем моря происходит падение давления и эта особенность учитывается при строительстве.

 

 

Литература

 

1. Коваленко Л.П., Орлова Л.Н. Городская климатология М.: Стройиздат, 1993.

2. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. – М.: Стройиздат, 1983.

3. Климатический атлас СССР. Т. 1-2. – М.-Л.: Гидиометеоиздат,1966.

4. Серебровский Ф.Л. Аэрация населенных мест. – М.: Стройиздат, 1985.

5. Реттер Э.И. Архитектурно-строительная аэродинамика. – М.: Стройиздат, 1984.

6. Лицкевич В.В. Жилище и климат. М.: Стройиздат, 1985.

 

Источник: helpiks.org


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.