Климатические показатели и факторы формирования климата Западной Сибири

Содержание

1. 1. Географические и циркуляционные основы климата3
2. 2. Радиационный режим и температурные показатели5
3. 3. Увлажнение и атмосферные осадки8
4. 4. Климатические особенности и их значение10
5. Список литературы13

1. Географические и циркуляционные основы климата

Западная Сибирь занимает пространство от Урала до Енисея и от берегов Карского моря до Казахского мелкосопочника. Общая площадь территории около 2,9 миллиона квадратных километров, а протяжённость с севера на юг превышает две с половиной тысячи километров. Главный вектор климатических изменений здесь задаёт именно широтная протяжённость, а не долготная. Удалённость от Атлантического и Тихого океанов измеряется тысячами километров, что делает регион одним из самых континентальных в Евразии.

Количество солнечной радиации, поступающей на поверхность, напрямую зависит от географического положения. На широте Ямала солнце даже в полдень стоит низко, тогда как на границе с Казахстаном летний приход тепла сопоставим с югом Русской равнины. Однако радиационный фактор действует не сам по себе, а в связке с циркуляционным. Западный перенос воздушных масс, характерный для умеренных широт, доносит сюда влажный атлантический воздух. Пока он пересекает Восточно-Европейскую равнину и Уральский хребет, значительная часть влаги теряется. Урал невысок, но служит барьером: западные склоны получают больше осадков, а восточные оказываются в «дождевой тени».

Зимой картина меняется. Над охлаждённой территорией формируется Сибирский антициклон, область высокого давления, блокирующая западный перенос. В это время сюда беспрепятственно проникают арктические воздушные массы с севера, принося ясную и морозную погоду без снегопадов. Летом антициклон разрушается, уступая место циклонам с запада и северо-запада. Вторжения тропического воздуха с юга случаются реже, однако именно они дают самые жаркие дни в южной половине равнины.

Континентальность климата усиливается подстилающей поверхностью. Равнинный рельеф с абсолютными высотами от 50 до 300 метров не мешает свободному перемещению воздушных масс. Зимой холодный арктический

воздух растекается по плоской поверхности, застаивается в низинах и выхолаживается ещё сильнее. Огромные площади болот накапливают влагу и замедляют прогревание почвы весной. Леса, особенно тёмнохвойная тайга, уменьшают скорость ветра у поверхности, но при этом способствуют накоплению снега.

Особая роль принадлежит вечной мерзлоте, распространённой на севере и в центральной части. Она не пропускает талые воды вглубь, провоцируя заболачивание, и охлаждает приземный слой воздуха даже летом. Над такими участками формируются устойчивые инверсии температуры, когда у земли холоднее, чем на высоте. В итоге климат Западной Сибири складывается под совокупным воздействием трёх факторов: радиационного, циркуляционного и подстилающей поверхности. Их взаимодействие, как отмечают авторы работ по климатологии региона (например, в публикациях Института географии РАН), даёт эффект более суровый, чем на тех же широтах в Европе. Разница зимних температур между Архангельском и Томском, лежащими почти на одной параллели, достигает десяти градусов.

2. Радиационный режим и температурные показатели

Радиационный режим Западной Сибири подчиняется чёткой широтной закономерности. Суммарная солнечная радиация убывает с юга на север, и этот градиент задаёт базовое распределение тепла по территории. На южных степных участках годовой приход солнечной энергии достигает 120 ккал/см², тогда как на побережье Карского моря он падает до 60-70 ккал/см². Разница почти вдвое формирует фундаментальное различие термических условий между тундрой и степью. Радиационный баланс (разница между приходом и расходом лучистой энергии) в среднем за год остаётся положительным лишь на юге региона. Севернее 60-й параллели баланс приближается к нулю или становится отрицательным, поскольку значительная часть энергии отражается снежным покровом и затрачивается на таяние мерзлоты.

Зимой радиационный баланс отрицателен на всей территории. Солнце в декабре поднимается над горизонтом всего на несколько градусов, а за Полярным кругом наступает полярная ночь. В этот период поверхность интенсивно выхолаживается, что приводит к формированию устойчивого антициклонального режима. Средние температуры января изменяются от −18 °C на юго-западе до −28 °C на северо-востоке. В отдельные годы в районе Верхоянска (это уже за пределами Западной Сибири, но в непосредственной близости) фиксируются температуры ниже −50 °C. Внутри самой равнины абсолютные минимумы достигают −52 °C в Надыме и −55 °C в Тарко-Сале. Такие экстремальные значения объясняются слабым притоком солнечного тепла и свободным выхолаживанием воздуха в условиях равнинного рельефа, где холодные массы беспрепятственно растекаются по поверхности.

Июльские температуры демонстрируют обратную картину. Средние значения июля составляют +4 °C на Ямале и +20 °C в южных районах, например в Омске и Барнауле. Абсолютный максимум на юге достигает +41 °C. Годовая амплитуда

температур (разница между средними температурами самого тёплого и самого холодного месяцев) увеличивается с запада на восток и с севера на юг. На юге равнины она составляет около 38-40 °C, что характерно для резко континентального климата. Для сравнения, в Европейской части России на тех же широтах амплитуда редко превышает 28-30 °C. По данным географического факультета МГУ, именно величина годовой амплитуды считается наиболее наглядным индикатором континентальности, и Западная Сибирь по этому показателю уступает лишь Восточной Сибири.

Снежный покров выступает естественным регулятором температурного режима почвы. Его мощность нарастает с юга на север: от 30-40 см в степной зоне до 70-90 см в тайге и тундре. Снег обладает низкой теплопроводностью, поэтому он защищает грунт от глубокого промерзания. Однако в малоснежные зимы, которые случаются в южных районах раз в 5-7 лет, почва промерзает на глубину до 2 метров, что губительно для озимых культур. Вечная мерзлота, занимающая северную половину региона, оказывает обратное действие. Она служит холодным экраном, который летом не позволяет почве прогреваться глубже 1-1,5 метров. В результате в тундре даже в июле температура грунта на глубине полуметра остаётся отрицательной, а над поверхностью воздух прогревается лишь до +10 °C. Этот контраст между холодной почвой и относительно тёплым приземным слоем воздуха создаёт специфические условия для развития растительности, корни которой вынуждены существовать в тонком деятельном слое.

Продолжительность безморозного периода сокращается с юга на север ещё более резко, чем температуры. Если в степи, например в Кулундинской зоне, заморозки прекращаются в середине мая и возобновляются в конце сентября, давая в сумме около 120-130 дней, то в средней тайге этот период ужимается до 70-80 дней. На Ямале безморозный период не превышает 40-50 дней, а в отдельные холодные годы не достигает и месяца. Практическое значение этого показателя трудно

переоценить: именно он лимитирует набор сельскохозяйственных культур, пригодных для выращивания в каждом конкретном районе. С ним тесно связан и отопительный сезон. На юге Западной Сибири он длится примерно 210-220 дней, в центральных районах увеличивается до 250 дней, а в Салехарде достигает 290 дней. Это означает, что почти девять месяцев в году здания требуют искусственного обогрева, что формирует повышенные требования к теплозащите конструкций и колоссальные затраты на энергоресурсы.

Современные исследования, в частности работа коллектива Томского политехнического университета за 2018 год, фиксируют постепенное повышение среднегодовых температур по всему региону. За период 1986-2015 годов прирост составил около 1,5 °C, причём наиболее заметно потепление в зимние месяцы. Однако радиационный режим и общая континентальность климата остаются доминирующими факторами, определяющими суровость природных условий Западной Сибири.

3. Увлажнение и атмосферные осадки

Распределение осадков по территории Западной Сибири подчиняется широтной зональности, хотя эта зависимость не такая прямая, как в случае с теплом. Годовые суммы меняются от 200 миллиметров на побережье Карского моря до 600 миллиметров на юге равнины. Между этими крайними точками есть заметная «ступенька»: в средней полосе, в зоне тайги, осадков выпадает до 500-550 мм, а к югу их количество снова падает. Такая картина объясняется не только географической широтой. Свою роль играет активность циклонов, которая усиливается, когда атмосферные фронты проходят над континентом.

Сезонный ритм осадков выражен чётко. Максимум приходится на тёплый период, с мая по октябрь, когда к территории Западной Сибири с запада и северо-запада подходят циклоны. За эти месяцы набирается до 75-80% годовой нормы. Зимой осадков немного, и снежный покров на большей части равнины формируется за счёт частых, но не слишком интенсивных снегопадов. Летом циклоническая деятельность усиливается, принося затяжные обложные дожди. В сочетании с плоским рельефом они создают условия для переувлажнения почвы. Получается, что основной объём влаги для ландшафтов даёт именно тёплый период, а не зима.

Чтобы оценить увлажнение территории, используют соотношение осадков и испаряемости, то есть того количества влаги, которое могло бы испариться с открытой водной поверхности при данных температурах. Этот показатель называется коэффициентом увлажнения. На севере Западной Сибири он превышает единицу, а местами достигает 1,5-2. Там испаряемость невелика, потому что низкие температуры сдерживают испарение. Южнее, в лесостепной и степной зонах, картина обратная: испаряемость доходит до 600-700 мм в год, а осадков выпадает всего 300-400 мм. Коэффициент увлажнения опускается ниже 0,5, и территория постоянно испытывает дефицит влаги. В подтаёжной полосе,

между этими зонами, коэффициент близок к единице. Это неустойчивое равновесие: в одни годы увлажнение достаточное, в другие его не хватает.

Последствия такого распределения влаги видны в структуре ландшафтов. На севере и в центре равнины избыточное увлажнение ведёт к сильной заболоченности. Западно-Сибирская равнина, одна из самых заболоченных территорий в мире: болота занимают до 40% её площади, а в отдельных районах, например в Васюганье, этот показатель заметно выше. Плоский рельеф и слабая дренированность поверхности только усиливают переувлажнение. Осадки тёплого периода не успевают испариться, накапливаются в понижениях, и так начинаются бессточные болотные массивы. На юге, в степях, недостаток влаги, наоборот, ограничивает развитие растительности и способствует формированию засушливых степей и солончаков.

Режим рек тоже напрямую зависит от осадков. Основную часть годового стока даёт весеннее снеготаяние: на многих реках Западной Сибири половодье приносит до 60-70% объёма воды за год. Летние дожди, даже обильные, в основном расходуются на испарение и заполнение болот, поэтому их вклад в питание рек меньше, чем можно было бы предположить. Реки севера, текущие в условиях многолетней мерзлоты, дополнительно получают воду от таяния верхних слоёв почвы. А южные реки, такие как Ишим и Тобол, в летнюю межень могут сильно мелеть, вплоть до пересыхания отдельных участков. Так что увлажнение и атмосферные осадки определяют не только облик растительности и почв, но и гидрологический режим всей территории, а через него и хозяйственное использование земель.

4. Климатические особенности и их значение

Соединяя радиационные и циркуляционные показатели с особенностями подстилающей поверхности, можно выделить главную специфику климата Западной Сибири. Это ярко выраженная континентальность, которая здесь достигает большей степени, чем на любой другой равнине Евразии. Годовая амплитуда температур воздуха возрастает при движении с запада на восток и с севера на юг. Если на юго-западе региона она составляет около 35-40 °C, то в центральных и восточных районах приближается к 45 °C, а в отдельные годы может превышать 50 °C. Этот показатель напрямую связан с суровостью климата. Она проявляется в продолжительной, холодной и малоснежной зиме, когда в северных районах температура может опускаться ниже −50 °C, а также в коротком, но сравнительно тёплом лете на большей части территории.

Климатическая суровость и неравномерное распределение тепла и влаги создают объективные сложности для хозяйственной деятельности. Земледелие в регионе возможно лишь в южной лесостепной и степной зонах, где сумма активных температур достигает 1800-2200 °C. Однако даже здесь периодически повторяющиеся засухи и суховеи, усиленные недостаточным увлажнением (коэффициент увлажнения менее 0,8), ставят под угрозу урожайность зерновых культур. На севере, в зоне тундры и лесотундры, ведение сельского хозяйства в открытом грунте практически исключено. Инфраструктура также испытывает колоссальную нагрузку. Строительство и эксплуатация зданий, трубопроводов и автомобильных дорог требуют учёта вечной мерзлоты, которая занимает до 60 % территории равнины. Протаивание грунта в летний период приводит к деформации фундаментов. Это требует применения дорогостоящих инженерных решений, например установки свайных оснований или использования специальных охлаждающих установок.

Наблюдаемые изменения климата вносят дополнительные коррективы в эту картину. Данные наблюдений, обобщённые в работах сотрудников Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, показывают устойчивый рост среднегодовых температур. За период с 1976 по 2015 год среднегодовая температура воздуха в Западной Сибири повысилась примерно на 1,4 °C, причём наибольший вклад вносит зимний сезон. Зимние температуры выросли более значительно, что приводит к сокращению продолжительности залегания снежного покрова в южных районах и уменьшению глубины промерзания почвы. Режим осадков становится более изменчивым: в северных районах отмечается тенденция к их увеличению, тогда как в степной зоне участились засушливые периоды. Прогнозы, основанные на сценариях антропогенного воздействия, указывают на продолжение этих тенденций. Это может привести к смещению границ природных зон и изменению гидрологического режима рек.

Именно климат выступает главным фактором, формирующим широтную ландшафтную зональность Западной Сибири. С севера на юг здесь последовательно сменяются тундра, лесотундра, тайга, лесостепь и степь. Эта зональность обусловлена соотношением тепла и влаги, а не только абсолютными значениями температур. Например, в тайге, занимающей около 62 % территории равнины, количество осадков (400-600 мм в год) превышает испаряемость. Это создаёт условия для избыточного увлажнения и, как следствие, для формирования крупнейшей в мире системы болот. Водораздельные пространства здесь не дренируются, и торфяные болота занимают огромные площади. Они оказывают обратное влияние на климат: накапливают влагу и охлаждают приземный слой воздуха в тёплый период. Южнее, в лесостепи и степи, испаряемость уже превышает количество осадков. Это ограничивает развитие древесной растительности и формирует плодородные чернозёмные почвы, которые и являются главным природным ресурсом для сельского хозяйства региона. Таким образом, климат Западной Сибири определяет не только облик её ландшафтов, но и хозяйственный

потенциал, заставляя адаптировать экономику к суровым и изменчивым природным условиям.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Климат Западной Сибири в фазу замедления потепления (1986–2015 гг.) и прогнозирование гидроклиматических ресурсов на 2021–2030 гг. — https://izvestiya.tpu.ru/archive/article/view/1838

2. Климат Западной Сибири: в прошлом и будущем — http://www.ipgg.sbras.ru/ru/publications/ibc/1995/gg-1995-11-003.pdf

3. Западная Сибирь — https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%BF%D0%B0%D0%B4%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%A1%D0%B8%D0%B1%D0%B8%D1%80%D1%8C

4. Региональные различия климата: Западная Сибирь — https://studfile.net/preview/14181871/page:17/

5. Климат Западной Сибири — https://geographyofrussia.com/klimat-zapadnoj-sibiri/

6. Западная Сибирь (Западно-Сибирская равнина) — https://arz.unn.ru/2016-05-16-10-34-33/1184-2016-05-19-08-28-26

7. Особенности географического положения Западной Сибири — https://foxford.ru/wiki/geografiya/osobennosti-geograficheskogo-polozheniya-zapadnoj-sibiri

8. Особенности климата Западной Сибири — https://sciencejournals.ru/view-article/?j=botjou&y=2019&v=104&n=1&a=BotJou1901011Yurkovskaya