К главным географическим секторам, влияющим на климат гор, относятся широта, высота над уровнем моря, топография и близость к обширным морским и океанским бассейнам.
С возрастанием широты уменьшается приход солнечной радиации, а следовательно, падает и средняя температура. Эго проявляется в ландшафтных изменениях - снижаются высоты снеговой линии, верхней границы леса и т.п. В связи с различием в суточном движении солнца меняются сезонные значения суммы солнечной радиации, продолжительности дня, а суточные амплитуды температуры снижаются вместе с широтой.
В низких и умеренных широтах в горных долинах и на высокогорных плато средняя суточная температура значительно выше, чем на горных вершинах, выходящих за пределы атмосферы склонов От широты зависит также характер атмосферных осадков В умеренных и более высоких широтах сезон зимних осадков отчетливо выражен и достаточно продолжителен.
Высота над уровнем моря заметно влияет на основные параметры состояния атмосферы: давление, плотность и относительную влажность К зависящим от высоты метеорологическим величинам относятся также высотные изменения солнечной радиации, температуры воздуха и скорости ветра.
По мере увеличения высоты давление воздуха закономерно падает от 760 до 349мм рт.ст. на высоте 6000 м. На высоте 10000 м его величина уменьшается в 4 раза по отношению к уровню моря. В той же пропорции изменяются плотность воздуха и, что немаловажно с биоклиматической точки зрения, парциальное давление кислорода.
Относительная влажность воздуха уменьшается с ростом высоты, но строгую закономерность здесь трудно установить, так как картина может меняться в связи с местными вертикальными движениями воздуха Иногда дневная циркуляция вверх по долине и по склонам выносит влажный воздух на достаточно высокие уровни. Относительная влажность характеризует содержание водяного пара в воздухе, что, в свою очередь, влияет на такие важные биоклиматические факторы, как радиационный теплообмен и плотность воздуха.
Солнечная радиация составляет основу всех происходящих в атмосфере теплообменных процессов. Она возрастает с высотой благодаря прозрачности атмосферы и уменьшению облачности. Радиационный баланс зависит также от размеров снежного покрова, обладающего высокой способностью отражения.
Среднее убывание температуры с высотой составляет около 6 гр/км в свободной атмосфере Ночью и зимой градиент может быть обратным в небольших по вертикали слоях инверсий температуры вследствие ночного выхолаживания поверхности и перемещения теплой воздушной массы над более холодной поверхностью Над склонами горы благодаря местным теплообменным процессам температурный градиент может отличаться от градиента в свободной атмосфере в зависимости от времени суток Влияние высоты на суточный ход температуры воздуха выражается в том, что амплитуда температуры обычно убывает в результате увеличивающегося перемешивания воздуха над склонами с воздухом свободной атмосферы. Нагревание атмосферы может иметь причиной тепло, отдаваемое поверхностью, и скрытое тепло конденсации, освобождающееся при выпадении атмосферных осадков.
Воздействие гор на ветер и его скорость выражается двумя противоположно действующими факторами: вертикальное сжатие воздушного потока над вершиной вызывает его ускорение, а воздействие трения - замедление. Поэтому на изолированных пиках и высоко поднятых в атмосферу хребтах возможны экстремальные скорости ветра.
Влияние топографии местности на метеорологические элементы многообразно. Так, общие размеры горного хребта, его расчленение и ориентация по отношению к господствующим ветрам воздействуют на крупномасштабные синоптические процессы; относительные превышения рельефа и его форма имеют значение преимущественно для региональных процессов, а угол наклона склонов и их ориентация по странам света формируют местную дифференциацию климата.
Хребты высотой 4-6 км, будучи существенным препятствием для сталкивающегося с ними воздушного потока, образуют как бы естественные климатические разделы, видоизменяя режимы температуры, испарения и прочих физических процессов. Форма и профиль обтекаемых воздушным потоком препятствий возмущают его, вызывая в ряде случаев повышенную турбулентность, а иногда и отрыв потока воздуха от земли и образование вихрей. В некоторых случаях эти возмущения принимают характер стоячих волн, прослеживающихся далеко за хребтом и до значительной высоты, порождая характерные облака чечевицеобразной формы, располагающиеся ярусами (слоисто-, высоко- и перисто-кучевые). С формой и характером препятствий может быть связано и выпадение осадков.
Крутизна склонов и их ориентация по странам света непосредственно отражаются на радиационном балансе, условиях испарения, скорости ветра и интенсивности накопления и таяния снега. Совокупность этих факторов формирует местный микроклимат и ландшафтную зональность.
Воздействие гор наиболее резко выражено, когда фронты перемещаются перпендикулярно препятствию. Возникает так называемый барьерный эффект, деформирующий синоптическую систему, изменяя поля градиента давления, температур и многие другие метеорологические факторы, формируя облака по обе стороны препятствия. Эти же обстоятельства могут вызвать характерные местные ветры (фен, бора и др.), проявляющиеся в горах особенно резко.
Фен, как правило, следствие переваливающего через горное препятствие воздушного потока, который охлаждается, поднимаясь по наветренному склону, а затем нагревается, спускаясь по подветренному. Если при подъеме достигается температура конденсации, возникает облачность, образуя резко обрывающуюся над хребтом, длительное время существующую неподвижную облачную стену, и могут выпадать осадки, особенно на наветренных склонах. Опускаясь по подветренным склонам, фен может размывать облачность атмосферных фронтов и ослаблять осадки.
В горах известны ветры, имеющие суточную цикличность: горно-долинные ветры. Днем ветер дует вверх по дну долины или вдоль склона (долинный бриз), а ночью - сверху вниз (горный ветер). Некоторые возмущения в эту цикличность может внести неравномерный нагрев по-разному экспонированных склонов. Постоянство цикла горно-долинных ветров часто рассматривается как местный признак устойчивой погоды.
Для характеристики климата горных стран обычно оценивают еще такие факторы, как температура, ее динамика и аномалии, связанные с инверсиями. Облачный покров над горами, как правило, более мощный и наблюдается чаще, чем над окружающими равнинами. Это объясняется в основном натеканием воздуха на топографические препятствия и конвекцией, связанной с нагреванием склонов. Замедляясь перед препятствием, воздух увеличивает влагосодержание в уже сформировавшемся облаке. Типы облачности в горах определяются преимущественно региональными климатическими условиями.
Например, разорванно-кучевые облака, образующиеся над южными склонами боковых долин, по мере дневного нагревания, повышающего уровень конденсации, трансформируются в плотные кучевые облака над хребтами, разделяющими долины. К типам облачности горных районов относится слоистообразная облачность, проявляющаяся иногда в форме горного тумана.
Важные характеристики воздушной массы - устойчивость и содержание в ней влаги. Мощный вынужденный подъем воздуха над горной преградой определяет уровень конденсации. Так, при сильных ветрах, направленных перпендикулярно к горной цепи, при большой влажности и облачности возможны интенсивные осадки. В зависимости от высоты эти осадки могут выпадать в виде дождя и снега.
В умеренных широтах сохраняется тенденция увеличения осадков с высотой, проявляющаяся по-разному на подветренных и наветренных склонах. Доля годовой суммы осадков в виде снега также возрастает с высотой.
В горных районах характерна суспензия капель в воздухе, наблюдаемая в форме тумана или облачности. В большинстве случаев приземный туман возникает в долинах в результате стока холодного воздуха ночью. Но в определенных условиях, благодаря радиационным процессам и перемешиванию, может возникнуть высокий туман на достаточно большой высоте.
Когда переохлажденные капли тумана сталкиваются с неподвижными объектами, может возникнуть гололед - как в форме изморози, так и в форме плотного льда, прочно связанного с поверхностью (например, на скалах). Часто влага выпадает как роса или иней. Последний, выпадая на поверхности снега, меняет его физические свойства, и в частности прочность сцепления с предыдущими слоями.
Серьезное значение в горах имеет перераспределение сне) ветром, особенно в смысле лавиноопасности. Как уже отмечалось , низовая метель и поземка не только переносят большие масс снега, но и преобразуют форму снежинок и структуру снежно; покрова.
Зная приведенные выше основные положения, характеризующие климат и погоду горных районов, понимая физические процессы, их определяющие, альпинист, сопоставив собственные, наблюдения с местными приметами погоды и другой метеорологической информацией, сможет сознательно оценить конкретную обстановку в интересующем его районе. Следует, однако, помнить, что бездумное заучивание примет не вооружает знаниями. Что касается конкретных признаков, предвещающих изменение погоды, то они должны быть предметом постоянного внимания альпинистов; каждый такой признак наиболее надежен, когда один из них подкрепляется другим.