Вопросы о погоде

Астапенко Павел Дмитриевич

Человеку, оказавшемуся на полюсе, непривычно ощущать, что любое направление, какое бы он ни выбрал для движения с этой удивительной точки, будет направлением к экватору, то есть на юг, если он находится на Северном полюсе, или на север, если он стоит на Южном полюсе.

Северный и Южный географические полюса Земли при внешнем сходстве своем – оба они находятся в ледяной пустыне, круглый год скованной морозами, – имеют и существенное различие: под двух-трехметровым ледяным покровом на Северном полюсе – многокилометровая толща воды океана, а Южный географический полюс находится на континенте Антарктида, покрытом ледяным панцирем толщиной 3-4 км; северные окраины этого континента омываются водами Южного океана

Арктика и Антарктика – полярные области нашей планеты. И там, и там – суровый климат, но летом в глубинных районах Антарктики даже

в полярный день, когда солнце не заходит за горизонт, бывает так же холодно, как в Арктике зимой. Антарктида – самый высокий материк планеты, что в сочетании с ее географической широтой и определяет исключительную суровость климата на этом континенте, где морозы бывают ниже -80°C, а скорость ветра достигала 80 м/с. Арктика в районе Северного географического полюса – огромное ледяное поле, скрывающее под собой океанские глу бины, колоссальный по объему резервуар воды и хранилище запасов тепла, приносимого из низких широт океанскими течениями.

15.1. Где проходят границы Арктики и Антарктики и как связано их местоположение с условиями погоды или климатом?

Арктика – северная, а Антарктика – южная полярные области земного шара, примыкающие к географическим полюсам планеты. Границами их можно считать северный и южный полярные круги – 66°33' соответствующих широт. Это очень условные границы, показывающие географическую широту, выше которой бывают полярные день и ночь, то есть солнце на протяжении суток не заходит за горизонт или не показывается из-за горизонта. Более удобно и с большим основанием можно определять границы Арктики и Антарктики по естественным, объективно существующим или чисто климатологическим признакам. К этому склоняются сейчас все исследователи полярных областей Земли. При этом принято выделять, помимо собственно Арктики, еще и Субарктику

Для Арктики южной границей избрано положение июльской изотермы 5°C – линии, на которой в самом теплом месяце года – июле средняя месячная температура воздуха равна 5°C. Таким образом, в пределах Арктики оказываются Северный Ледовитый океан, его окраинные моря со всеми островами, отчасти северное побережье Америки и значительные участки высокоширотной акватории Атлантического и Тихого океанов. Южная граница Субарктики примерно совпадает с северной границей лесной зоны и южной границей тундры. Местами она проходит чуть севернее, а местами – чуть южнее полярного круга. Для Антарктики границы определены самой природой: это хорошо заметные на поверхности Южного океана линия антарктической конвергенции XE "антарктическая конвергенция" и линия субтропической конвергенции. На линиях конвергенции более холодные воды, притекающие с юга, сходятся с более теплыми водами с севера. На этой линии (фактически – полосе шириной несколько сотен метров) резко изменяются температура и соленость воды, а также состав органической жизни в воде (фито- и зоопланктон). Это хорошо заметно с палубы корабля при пересечении линии в светлое время суток. Линия антарктической конвергенции, лежащая приблизительно между 55 и 60° ю. ш., является северной физикогеографической границей Антарктики, а линия субтропической конвергенции – северной границей Субантарктики и одновременно – ориентировочной границей Южного океана. Последняя проходит через южные оконечности Новой Зеландии, Австралии, Африки и Южной Америки, то есть примерно между 40 и 45° ю. ш.

15.2. В чем особенности климата Арктики?

Две основные особенности определяют климат арктической пустыни – избыточное увлажнение и очень низкие температуры воздуха. Под избыточным увлажнением в климатологии подразумевается малая испаряемость по отношению к выпадающим осадкам, когда за год осадков выпадает в два с лишним раза больше, чем за тот же период испаряется влаги с земной поверхности. Температура воздуха здесь в течение всего года не бывает больше 19°C.

Вопреки широко распространенному мнению, в северном полушарии самые жестокие морозы бывают зимой не в Центральной Арктике, а далеко к югу от Северного полюса, у самого полярного круга, в глубине континента Азии. Но в Арктике очень холодное лето, здесь весь год сохраняются льды, так как они не успевают растаять за лето. Таяние льдов под лучами солнца во время длинного полярного дня поглощает почти все солнечное тепло, которого, таким образом, оказывается недостаточно для нагревания воздуха. Средняя температура воздуха в середине зимы в Центральной Арктике около – 36°C, а в самые теплые летние месяцы – около 0°C. Морозы с температурой воздуха ниже -40°C в Арктике не так уж часты – сказывается приток тепла через морские льды от воды океана. Только над плотными толстыми льдами и на отдельных станциях в Американском секторе Арктики минимальные температуры воздуха иногда бывают ниже -50°C, (Моулд-Бей и Юрика: -52,8°C, Исаксен: – 53,9°C). Максимальная температура воздуха в Центральной Арктике не превышает 5°C, тогда как на побережье арктических морей в Азиатской части континента она в отдельные дни может доходить до 30°C.

15.3. Насколько климат Антарктики суровее климата Арктики?

Если воспользоваться для оценки суровости погоды комплексным индексом Бодмана, учитывающим и температуру, и ветер, то условия погоды в Арктике зимой примерно оказываются соответствующими условиям погоды в Антарктиде летом. Так, на Южном полюсе в летние месяцы (декабрь – февраль) индекс Бодмана составляет от 4,6 до 6,3, тогда как на Северном полюсе в те же месяцы, являющиеся в северном полушарии зимними, он составляет от 5,3 до 5,6. Для станции Айсмитте в Гренландии, расположенной примерно на той же высоте над уровнем моря и примерно на той же географической широте, что и антарктическая станция Пионерская, соотношение индексов суровости погоды такое же: зимой на Айсмитте индекс составляет 6-7, летом – 3-4, тогда как на Пионерской соответственно 11-12 и 7-8. Чрезвычайная суровость погоды на станции Пионерская объясняется местоположением станции на склоне антарктического купола, где постоянны сильные ветры. Даже на станции Восток, самой «холодной» и самой «высокой» из всех антарктических станций, ввиду расположения ее в центральной части ледникового плато, где ветры слабее, индекс Бодмана зимой составляет 9,3, а летом 5,3, то есть меньше, чем на Пионерской.

15.4. Чем объяснить, что Арктика теплее Антарктики?

Летом Антарктика получает примерно на 7% больше солнечного тепла, чем Арктика, так как Земля в своем вращении вокруг Солнца в июне находится в афелии, а в декабре – в перигелии. Однако, несмотря на это, климат Южной полярной области суровее, чем Северной. Казалось бы, парадокс, но объясняется он довольно просто. Прежде всего, у Южного полюса существует материк, и к тому же – самый высокий из всех шести, имеющихся на Земле. Средняя высота Антарктического континента составляет несколько больше 2000 м, тогда как следующая за ним по высоте Азия имеет среднюю высоту около 900 м. Таким высоким материк Антарктида оказался из-за мощного слоя льда, покрывающего коренные материковые породы XE "ледники Антарктиды". Средняя толщина материкового льда в Антарктиде примерно 1800 м, при этом в центральной части Антарктического купола, вблизи геометрического центра континента, она без малого 4000 м, в районе советской станции Восток – около 3500 м, а на самом географическом полюсе – около 2800 м. В Центральной Арктике высота поверхности ледяных полей, покрывающих акваторию Северного Ледовитого океана, практически соответствует уровню моря – она составляет считанные метры. За счет только разности высот Антарктида должна быть холоднее Арктики в среднем примерно на 13°C, а на вершине ледяного купола – на целых 25-28°C, если считать, что температура воздуха в атмосфере убывает на 6,5°C на каждый километр высоты.

Но это не все. Есть вторая, не менее важная причина: Северный Ледовитый океан имеет свободное сообщение с Атлантическим океаном на обширном пространстве между Гренландией и северной оконечностью Европы. Теплые воды Атлантики, в том числе мощное теплое течение Гольфстрим, свободно проникают под арктические льды и отдают колоссальное количество тепла Арктике, смягчая ее климат.

Кроме того, в Северный Ледовитый океан впадают десятки крупнейших рек Евразии и Северной Америки. Вместе с пресной водой этих рек Арктика круглый год получает дополнительное количество тепла, которого лишена Антарктика. В Южном океане нет меридионально направленных океанических течений, подобных Гольфстриму, там существует самый мощный поток Мирового океана – Антарктическое циркумполярное, или круговое, течение, направленное с запада на восток. Мощность его в шесть-восемь раз превышает мощность Гольфстрима.

15.5. Почему мощность полярных льдов в Антарктике больше, чем в Арктике?

Причины этого те же, что и причины различий климатов на Южном и Северном полюсах Земли: наличие континента у Южного полюса и океана у Северного полюса. Когда на Земле впервые появились шапки полярного льда (а это произошло, по данным разных авторов, от 1 до 10 млн. лет назад), то на суше Южной полярной области лед с каждым годом продолжал накапливаться, так как не было поступлений тепла с водой, приносимой течениями с низких широт, как это имело место в Северной полярной области. У Северного полюса образовывались лишь тонкие морские льды, которые могли и таять, и уноситься течениями в более низкие и более теплые широты. Накопление льдов в северном полушарии имело место только на островных участках суши в Арктике и в высокогорных районах. В период наибольшего развития оледенения льды покрывали северные части материков Евразии и Америки, а в последующем, при потеплении климата, отступили снова в Центральную Арктику, но сохранились в Гренландии и на островах Канадского архипелага. В настоящее время площадь арктических морских льдов составляет 10 млн. км², а площадь оледенения на суше в Арктике – 2 млн. км².В Антарктике ледники занимают площадь почти 14 млн. км², а морские льды зимой – еще около 20 млн. км² (летом последних в восемь раз меньше).