Теоретическая часть. 
Климаты прошлого

Факторы, влияющие на климат

На формирование климатов различных районов Земли сильно влияют факторы, не зависящие от широты, например, рельеф, близость крупных водоемов, режим ветра и т. д. Факторы, связанные с рельефом местности, оказывают свое влияние на любой широте.

Ветер. Важно, где сформировался очаг ветрового воздушного потока, в жарком или в холодном районе, влажном или сухом, и над какими районами воздушный поток перемещался и изменял свои свойства.

Континентальный климат. Сухой климат, типичный для глубинных районов континентов, количество осадков незначительное, влажность воздуха в течение года низкая. Амплитуда колебаний температуры воздуха зависит от широты данного района. В тропическом поясе Земли для континентального климата колебания температуры небольшие, а в умеренных широтах межсезонные контрасты могут сильно менятся. Пустыни и степи — самое яркое проявление сухого континентального климата.

Морской климат. На океанических островах, колебания температуры воздуха небольшие, и незначительно изменяется от дня к ночи и от лета к зиме. Высокая относительная влажность, прохладным летом и мягкой зимой (в умеренных широтах), большая облачность, вызванная интенсивной циклонической деятельностью и сильными ветрами. Наступление самых высоких и самых низких температур запаздывает (по сравнению с областями с континентальным климатом) на 1−2 месяца, а весна бывает холоднее осени.

Климат прибрежных районов. Влияние морских течений, а также ветра, подвергающегося воздействию этих течений. В поясе еге преобладают западный перенос на западных берегах континентов климат морской, на восточных — континентальный. В поясе, где преобладают пассаты восточные берега континентов более тяготеют к морскому климату, а западные — к континентальному.

Климат гор и плоскогорий. Температура воздуха понижается с увеличением высоты места над уровнем моря. Осадки в горных районах чаще выпадают на высотах в среднем до 2100 м, выше сезонные суммы осадков быстро уменьшаются. Восходящее движение воздуха по склонам гор уменьшает амплитуду колебания его температуры и сглаживает межсезонные ее контрасты. На плоскогорьях воздух перемешивается слабо и становится довольно устойчивым, поэтому амплитуда изменений его температуры здесь значительно больше, чем над равнинами.

Вулканические извержения. В результате выбросов после вулканических извержений в атмосферу попадают значительные объемы частиц и газов. Эти частицы переносятся тропосферными и стратосферными ветрами над обширными районами земного шара и не пропускают часть приходящей солнечной радиации. Любое изменение приходящей солнечной радиации неизбежно вызывает изменение регулярности, режима и места восходящих и нисходящих воздушных потоков, а также преобладающего климата, в том числе температуры. Вулканические выбросы уничтожают также стратосферный озон. Например, вследствие извержения в Мексике в 1982 г. вулкана Эль-Чичон в последующие три-четыре года было уничтожено порядка 10% озона. В 1991 г. извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах вызвало уменьшение озона на 15% в течение нескольких лет, и считается, что оно явилось причиной увеличения размера озоновой дыры над Антарктикой.

Солнечный цикл и орбита Земли. Конечным источником энергии, который приводит в действие климатическую систему, является солнечная радиация. Интенсивность меняется в определенных, относительно небольших пределах. Измерения интенсивности солнечного излучения имеются лишь за последние приблизительно 25 лет, активность солнечных пятен, давно использовалось для оценки изменений солнечной радиации. Потоки энергии Солнца Земля получает различные объемы солнечной радиации, в зависимости от ее движения по эллиптической орбите и соответствующего изменения ее расстояния до Солнца. В течение последнего миллиона лет ледниковые и межледниковые периоды менялись в зависимости от колебаний орбиты Земли. Для того, чтобы климат продолжал оставаться стабильным, солнечная энергия, достигающая поверхности Земли, должна уравновешиваться уходящей радиацией. Любое изменение приходящей солнечной радиации может вызвать глубокие изменения в погоде и климате Земли.

Влияние географической широты на климат. Определяет зональность в распределении элементов климата. Солнечная радиация поступает на верхнюю границу атмосферы в зависимости от географической широты, которая определяет полуденную высоту Солнца и продолжительность облучения. Поглощенная радиация распределяется в зависит от облачности, альбедо земной поверхности, степени прозрачности воздуха.

Распределение метеорологических величин становится заметнее с высотой, когда ослабевает влияние других факторов климата, связанных с земной поверхностью.

Теплообмена между атмосферой и океаном. Климат изменяется из-за теплообмена между атмосферой и океаном в настоящее время это решено связать с явлением Эль?Ниньо — Южное колебание. Явление длительного потепления поверхности вод в центральной и восточной частях Тихого океана и комплекс процессов.

Эль?Ниньо хорошо видно в декабре на поверхности океана у побережья Эквадора и Перу вместо холодного течения появляется сравнительно тонкий слой теплой воды. В восточной части Эль? Ниньо развивалось в экваториальной зоны Тихого океана и на западном побережье Южной Америки усиливаются дожди, в Индии, Индонезии, Австралии, Восточной Африке, в Центральной Америке и восточной части Южной Америки возникают засухи. Шторма и ураганы усиливаются в Тихом океане и субтропическом поясе Северной Америки. Умеренные широты Северной Америки и дальневосточное побережье Тихого океана характеризуются потеплением зимнего периода. Явление Эль? Ниньо имеет планетарный масштаб.

Такое явление возникло благодаря процессам взаимодействия атмосферы и Тихого океана, которое называется Южным колебанием. Этот процесс можно представить в виде двух фаз, которые в виде схемы изображены на рис. 1.

Рис. 1. Сравнение циркуляции атмосферы и океана при нормальном состоянии (а) и при Эль? Ниньо (б) (Русин И.Н., Арапов П. П.,2008).

Развитие Эль? Ниньо приносит засуху на западное побережье Тихого океана, дожди в экваториальную часть Южной Америки и другие уже отмеченные климатические изменения. После окончания Эль? Ниньо климатическая система обычно возвращается к нормальной фазе, но иногда происходит сильный рост давления над побережьем Перу. Это приводит к аномально сильным пассатам и аномально большому выходу на поверхность у побережья Перу холодных глубинных вод. Эти воды распространяются на запад вместе с экваториальным течением в центральную и западную части Тихого океана. Эти случаи называются Ла? Нинья. Они сопровождаются развитием ураганов в Атлантическом океане, а также засушливым летом в Центральной Америке, аномально сильными муссонными дождями в Индии и юго-восточной Азии, прохладными и влажными зимами в юго-восточной Африке и восточной Австралии, холодными зимами в западной части Северной Америки и очень влажными зимами в восточной части Северной Америки [3,4,6,7].