Расстояние от Земли до Солнца в течение года изменяется сравнительно мало, в среднем составляя 150 миллионов километров; для этого среднего расстояния обычно и рассчитывают интенсивность излучения Солнца. [3] Положение рассматриваемой территории между 610 и 450с.ш. обеспечивает ей приток солнечного тепла в значительных размерах. Приток солнечного тепла увеличивается с северо-запада на юго-восток. Расход суммы теплового потока неодинаков по природным зонам. В лесостепи и степи тепло расходуется в основном на испарение. По мере продвижения к югу затраты тепла на испарение уменьшаются. В лесостепной зоне затрачивается на испарение 24-30 ккал/см2/год; в степи – 23-24 ккал/см2/год; в сухой степи – 15-21 ккал/см2/год; в полупустыне и пустыне – 11-15 ккал/см2/год, что касается акватории водохранилищ, то здесь на испарение тратится около 60 ккал/см2/год. Расход тепла на испарение меняется не только с севера на юг, но и с запада на восток, т.к. меняется характер климата. [3]
Непосредственно в Поволжье существуют два вида течений общециркуляционного масштаба: западные потоки, резко выраженные только в верхних слоях атмосферы, и премещения воздушных масс, связанные с подвижными циклонами и антициклонами. Оба течения нередко накладываются друг на друга и получается довольно сложный характер движения воздушных масс; зачастую основной западный поток в нижних слоях атмосферы заменяется северным, восточным, юго-восточным и др. По своему происхождению воздушные массы, поступающие в Поволжье подразделяются на следующие типы: арктический, умеренный, тропический. [11] Кроме того, в каждом типе выделяются континентальные и морские воздушные массы, в зависимости от характера подстилающей поверхности в очаге их формирования. Так, арктический воздух зарождается в центральном полярном бассейне в течение всего года, а зимой и на северном, покрытом снегом побережье Евразии. Континентальный арктический воздух входит в Поволжье с Карского и Баренцева морей и реже со стороны полуострова Таймыр. Морской арктический воздух поступает с северо-запада, из района Гренландия-Шпицберген. Умеренный воздух формируется в средних широтах всего северного полушария. Для континентального умеренного воздуха особо важным очагом является обширный район Азии, охваченный в холодный сезон года Азиатским максимумом давления, отрог которого распространяется далеко на запад в Европу. Морской умеренный воздух зарождается в северной и северо-восточной частях Атлантического океана. [8]
Тропический воздух в Поволжском регионе бывает обычно в теплый сезон года; формируется в субтропической зоне, а летом и непосредственно в южной части Европейской территории России. Континентальный тропический воздух поступает из Малой Азии, Казахстана и Средней Азии или непосредственно возникает на юге Поволжья. Морской тропический воздух чаще всего приходит из Средиземноморских районов или из Атлантики (Азорский максимум давления). [3;18]
Очаги зарождения воздушных масс иногда расположены далеко от Поволжья, поэтому на пути следования они могут менять свои свойства под влиянием местных физико-географических факторов. Континентальный воздух умеренных широт характеризуется низкой влажностью, высокими температурами летом и низкими зимой. Морской воздух умеренных широт – это влажная воздушная масса, относительно теплая зимой и прохладная летом. Зимой появление морского воздуха умеренных широт вызывает оттепель. Значительное распространение, особенно в северной половине Среднего Поволжья, имеет арктический воздух. Приходит он с севера из высоких широт Арктики. Это – холодный, прозрачный воздух, с невысоким содержанием влаги. Наблюдается он во все сезоны года, включая лето. Весной с вторжением арктического воздуха связано явление «возврата холодов», когда после теплой погоды неожиданно наступает резкое похолодание с заморозками. [3] В южной половине Поволжья, включая юг Среднего Поволжья, в летний сезон заметную роль играет континентальный тропический воздух. В отдельные годы при антициклональной погоде формирование континентального тропического воздуха происходит непосредственно на территории Среднего Поволжья (степи Заволжья и отчасти лесостепная зона). Континентальный тропический воздух отличается высокими температурами, сухостью, слабой прозрачностью. Изредка зимой в Среднее Поволжье проникает сильно измененный тропический воздух морского происхождения. Его проникновение отмечается оттепелями и осадками.
На территории Поволжья господствуют циклоны двух фронтов – арктического и полярного. Первый отделяет арктический воздух от воздуха умеренных широт, второй, полярный, фронт возникает на линии раздела воздуха умеренных широт и тропического. В целом, за год циклоны арктического и полярного фронтов наиболее часто повторяются в полосе между 550 и 600 с.ш. Вот почему северная половина Поволжья получает больше атмосферных осадков, чем южная, в которой повторяемость циклонов сильно снижается. [3]
Большое значение в формировании климата Поволжья играет «ось Воейкова» - полоса повышенного в среднем за год атмосферного давления. Эта полоса повышенного атмосферного давления впервые была установлена Александром Ивановичем Воейковым, поэтому и названа его именем. [13] На Восточно-Европейской равнине «ось Воейкова» проходит в направлении от г. Уральска (Казахстан) на Саратов, Харьков, Кишинев. Ее положение близко совпадает с положением северной границы степной зоны. Отчетливее всего «ось Воейкова» выражена зимой, летом она заметна слабее. Ее возникновение обусловлено частым появлением здесь антициклональных областей, которые зимой связаны с Азиатским максимумом, а летом – с Азорским максимумом. Климатообразующей значение «оси Воейкова» заключается в том, что она служит основным ветроразделом на территории Поволжья и всей Восточно-Европейской равнины. К северу от нее зимой преобладают западные и юго-западные ветры, которые приходят со стороны Атлантического океана, поэтому они влажные и теплые. К югу от «оси Воейкова», в степях и полупустынях, зимой дуют ветры с востока и северо-востока, поэтому они сухие и холодные. Летом «ось Воейкова» теряет ветрораздельное значение. К северу и к югу от нее дуют в основном западные влажные ветры, но все равно климатообразующее значение этой полосы сохраняется и летом. Юг лесостепной зоны и степная зона вследствие антициклональных условий редко посещаются циклонами, что ведет к снижению в этих районах количества атмосферных осадков. [13]
2.4 Местные физико-географические факторы влияющие на климат Поволжья
2.4.1 Подстилающая поверхность
Климатическое значение подстилающей поверхности, прежде всего, заключается в том влиянии, которое она оказывает на скорость ветра, температуру, влажность воздуха, перемещающегося или находящегося над данной территорией. Это влияние будет различным в зависимости от характера поверхности.
В 1871 году А.И. Воейков впервые указал на большое значение снежного покрова в формировании климата. В центральных районах Юго-Востока Российской Федерации устойчивый снег лежит 5 месяцев, на юге Астраханской области снега мало и нередко он сходит под влиянием оттепелей, но все же и здесь поверхность земли покрыта снегом около 2-х месяцев. [1]
Климатическая роль снега состоит главным образом в том, что снежный покров отражает большую часть падающей на него солнечной энергии, поглощает весной из воздуха много тепла на таяние и отчасти испарение, зимой предохраняет почву от глубокого промерзания, а весной увлажняет ее при таянии. Снег отражает 70% и более солнечной радиации. Если взять лишь четыре зимних месяца (декабрь - март), в течение которых на большей части Поволжья лежит устойчивый снег, то отражение составит 12,9 ккал/см2 поверхности, при общем количестве поступающего тепла около 18,3 ккал/см2. Поглощаемые в это время 5,4 ккал, не компенсируют отдачу тепла путем длинноволнового излучения, в результате чего зимой происходит выхолаживание воздуха. [4]
В теплый сезон года почва обычно покрыта растительностью, исключение представляют лишь поля весной до всходов с/х культур, пары и зябь, а также пески, солончаки и подобные им земли в Прикаспии. [4]
Леса и болота, встречающиеся на севере, сглаживают крайние колебания температуры и влажности воздуха; безлесные и почти сплошь распаханные степи, наоборот, усиливают континентальность климата. Леса в определенной степени влияют и на увеличение атмосферных осадков. Испаряя много влаги, они увеличивают местный влагооборот. Кроме того, при наличии лесов возрастает шероховатость поверхности, что ведет к усилению турбулентности воздуха, а в конечном итоге – к повышению атмосферных осадков над лесом. Климатическая же роль полезащитных насаждений в основном определяется величиной снижения скорости ветра в межполосных пространствах. Растительность отражает солнечные лучи на 5-10% сильнее, чем оголенная почва, в результате чего температура воздуха над растительностью несколько ниже, чем над почвой. Изменяя подстилающую поверхность можно в некоторой степени воздействовать на климат, преобразовывать его в нужном направлении. Обводнение и облесение лесостепи и степи приведут к возрастанию здесь атмосферных осадков.