Микроклиматы водоемов и прибрежных территорий

Критерии распределения мезо-, микро- и нано климата

Микроклимат как явление приземного слоя атмосферы

 

Местные особенности климата, обусловленные неоднородностью строения подстилающей поверхности и существенно меняющиеся на небольших расстояниях, называют микроклиматом.

Поверхность, воспринимающую и отдающую энергию, являющую­ся источником температурных колебаний прилегающих слоев воздуха и почвы, А.И.Воейков назвал внешней деятельной поверхностью. Процессы поглощения и излучения радиации, испарения и теплообме­на происходят не только на поверхности, но всегда охватывают слой различной толщины. Выделяют также деятельный слой земной поверх­ности, в котором практически полностью усваивается вся поглощенная радиация.

В географическом районе с одним и тем же типом климата могут наблюдаться различные варианты микроклимата: леса, поляны, холмов, долин, озер, болот, города.

Наряду с понятием “микроклимат” существует понятие "мезоклимат" как промежуточное звено между макроклиматом и микроклиматом.

Б.Н. Романовой были предложены критерии разделения мезо- и микроклимата, представленные в таблице 9.1.

Мезоклиматические особенности формируются под действием как макромасштабных, так и мезомасштабных неоднородностей достаточ­но большой площади. К макромасштабным неоднородностям относятся горный рельеф, океаны, моря, а мезомасштабные характеризуют холмистый рельеф, реки, озера, пестроту почвенно-растительного по­крова, большие города.

 

 

Неоднородности подстилающей поверхности Масштаб возмущений
Тип   Характеристика   горизонтальный вертикальный
Мезоклимат
Горный рельеф Холмистый рельеф Система гор Массивы площадью > 100 км2    
Реки Озера, моря, океаны Ширина > 1 км Площадь зеркала 50-100 км2 < 100 км < 1000 м
Почвенно-растительный покров Большой город Массивы площадью > 100 км2 Районы города    
Микроклимат
Горный рельеф Холмистый рельеф Отдельные участки Отдельно стоящие холмы или группа холмов    
Реки Озера, пруды Почвенно-растительный покров Ширина < 1 км Площадь зеркала < 50 км2 Массивы площадью < 100 км2 <10км 100-200 м
Город, поселок Элементы застройки, отдельные здания, улицы  
Наноклимат
Микровозвышения и микропонижения (бугры, кочки, гребни, борозды, западины) Отдельные неровности с перепадом высот, измеряемым единицами и десятками сантиметров 1-3 м < 0,5 м
         

 

Существующие в природе микронеоднородно­сти подстилающей поверхности (бугры, кочки, борозды) также влияют на метеорологический режим самого нижнего припочвенного слоя воз­духа и верхних слоев почвы. Такие вариации метеорежима предложено именовать наноклиматическими. Различия эти могут быть существен­ными, и их необходимо принимать во внимание при исследовании рос­та и развития растительности, животного мира. Выполненные разработки показали, что изменения климатических характеристик при наличии микроклиматической неоднородности на близ­ких расстояниях могут быть сильнее, чем при переходе из одной клима­тической зоны в другую.

 

Вследствие различий в соотношении между составляющими радиа­ционного и теплового балансов водной поверхности и суши создается местная циркуляция (бризы), наиболее четко выраженная в теплое вре­мя года в прибрежной полосе, размеры которой зависят от площади водоемов и контрастов в температуре поверхности суши и водоема, а также от строения окружающей территории. Днем над нагретой сушей конвективные потоки поднимаются вверх, а на смену им с водоемов в нижнем слое приходит более холодный воздух, возникает дневная ветвь бризовой циркуляции. Ночью, когда суша становится холоднее водных масс, возникает обратная циркуляция. Бризы помимо морских побере­жий наблюдаются на больших и малых водоемах и на больших реках (например, на Волге). Чем меньше водоем, тем меньше скорости бри­за, его горизонтальная и вертикальная мощность. Особенности орогра­фии прибрежных территорий влияют на проникновение бриза в глубь суши. Наиболее благоприятные условия создаются для его распростра­нения на плоских побережьях, где он проникает на десятки километров. При нахождении вблизи береговой линии горных препятствий проникно­вение бризов в глубь территории ограничено.

Скорости ветра при бризовой циркуляции могут быть различные, от 1-2 до 7 м/с и более в случае хорошо развитого бриза. Влияние водо­емов на скорость ветра на побережьях прослеживается и при отсут­ствии бризовой циркуляции. Скорость ветра над водоемами всегда боль­ше, чем над прилегающими участками суши, вследствие их малой шероховатости. Различия в шероховатости воды и суши приводят к тому, что воздушные потоки, встречая меньшее сопротивление движению над водой при ветре, дующем под углом к суше, имеют тенденцию обтекать береговую линию со стороны моря. Встречая на пути мысы, особенно гористые, ветер частично обтекает, а частично переваливает через них и резко усиливается, поэтому на мысах нередко можно наблюдать ско­рости ветра большие, чем над открытым морем.

Существенное влияние на температурный режим оказывают и менее значительные по своим размерам водоемы: озера, водохранилища, реки. Так, например, в низовьях Волги при ветрах с реки дневные температуры понижаются на 1-20C и приблизительно на столько же повышается ночная температура.

При исследовании изменений микроклиматических характеристик побережья под воздействием водоема необходимо учитывать изменчи­вость направления ветра внутри выбранного интервала времени. При направлении ветра с водоема он оказывает наибольшее влияние на микроклиматические характеристики. В случае противоположного направ­ления ветра водоем оказывается под влиянием суши. Водоемы оказы­вают большое влияние на продолжительность безморозного периода. В долинах больших рек, на берегах озер, водоемов длительность безмо­розного периода увеличивается на 10-20 дней (табл. 9.2). В тех случаях, когда расположение водоемов в понижениях сочетается с влиянием вогнутых форм рельефа, влияние водоема на термический режим ока­зывается более значительным.