Климатологија 2 – одговори
Прва група питања
1. Дефиниција климе (климатски елементи) и аспекти изучавања?
Реч клима је грчког порекла и значи угао. Наша реч за климу је поднебље. Данас се под
климом подразумева „средње“ стање атмосфере. Појаве клима и време морамо строго
разликовати. Ако је клима просечно стање атмосфере, време је тренутно стање. То значи
да у једном тренутку или дану може бити кишовито, суво, топло или хладно време, али
то ништа не значи за климу. Међутим, ако је велики број дана са кишом или са високом
температуром, онда је влажна или топла клима.
„Клима представља скуп свих метеоролошких елемената који карактеришу средње
стање атмосфере на разним тачкама Земљине површине, нарочито у њиховим односима
према органском свету“ (Цвијићев професор, аустријски климатолог Јулијус Хан).
„Под појмом климе подразумевамо средња стања и уобичајене промене времена у датом
месту“ (чувени немачки климатолог Владимир Кепен).
„Под климом треба разумети средња стања разних метеоролошких појава (или
атмосферских процеса или особености ваздушних маса), уколико се то средње стање
испољава на животу биљака, животиња и човека, а такође и на тупу тла“ (руски
климатолог Лав Семјонович Берг).
Најпрецизнија дефиниција климе се заснива на климатским елементима: „Клима је скуп
климатских елемената (и појава)“. Климу чине климатски елементи – она је скуп
климатских елемената. А шта су климатски елементи? Величине тренутног стања
називају се метеоролошки елементи (температура, влажност, падавине…). Када се
метеоролошки елементи „среде“ за дужи низ година и израчунају њихове средње
вредности (екстреми, честине, вероватноће) добијају се климатски елементи. Издваја се
9 климатских елемената: сунчево зрачење, температура ваздуха, ваздушни притисак,
ветар, испаравање, влажност ваздуха, облачност, падавине и снежни покривач.
Временски интервал за одређивање климатских елемената треба да има
што више година (али не превише да би могла да се запази променљивост
климе!). Према Светској метеоролошкој организацији тај период треба да буде
дуг 30 година, то је нормалан климатски период. Постоји веома мала разлика између
времена и климе у поларним и екваторским областима, па би тамо и само
неколико година осматрања могао да пружи репрезентативне податке. Највећи
значај ове разлике имају у умереном појасу, зато овде треба најдуже осматрати
време.
Климатологија се развила у комплексну науку која је превазишла оквире свих
фундаменталних наука. Поникла је из географије и метеорологије. Данас можемо да
видимо да постоји 6 аспеката климатологије:
Геофизички аспект – Ово је гледиште по којем је клима одраз геофизичког
система, чији је атмосфера само један део тврди да су методе у климатологији
стриктно метеоролошке, али су циљ и резултати географски. Овај аспект
подразумева физичке процесе у атмосфери и климатском систему, као и
статистичке методе.
Географски аспект – Овај приступ разматра и утицај компонента географске
средине на формирање климе. Географи се фокусирају на просторне нивое климе,
регионалне студије, просторну и временску варијабилност и утицаје климе.
Геобиосферски аспект – Заступљен је највише у биологији као фундаменталној
науци са ставом да клима не може да се разматра одвојено од појаве живота на
Земљи због њихове огромне међусобне зависности.
Технички аспект – Пошто клима има огроман утицај на све људске делатности, а
оне су данас развиле веома сложена техничка средства рада, онда се инжењери и
корисници тих средстава занимају за што ефективнију примену технике у
разноврсним климатским условима. Нарочито је то случај у авијацији,
поморству, грађевинарству, климатизацији простора, али и у аутомобилизму,
железници итд.
Уметничко естетски аспект – Клима утиче одувек на архитектуру; уметници су
своја дела везивали за услове у којима су стварали и догађаје који су их
инспирисали.
Политичко економски аспект – Односи се на посматрање климе као стратешког
питања за државе и народе. Везан је највише за проблем савремених климатских
промена, интересе моћних групација за доминацијом у производњи енергије.
2. Климатологија: предмет проучавања, подела и развој?
Климатологија је наука о клими. Проучава климу или поднебље једног места, територије
или целе земље. Треба да објасни како изгледа клима на Земљи, како настаје клима, како
утиче на простор на Земљи и на човека, како се клима мења и каква ће бити у
будућности. То су задаци климатологије. Заснива се на физичким законима у атмосфери
и компонентама са којима се у интеракцији, служи се статистичким методама и
представља географију тропосфере. Фундаментално је везана за географију и за
метеорологију, има велику примену у биологији. Географи сматрају климатологију за
део физичке географије који се бави климом као компонентом природе на Земљи. Они
гледају на климатологију као на географију климе која треба да објасни:
Како изгледа, односно каква је клима у појединим деловима света
Како настаје, односно зашто је клима таква
Како утиче на простор на Земљи и на човека
Како и зашто се мења клима у појединим деловима света
Климатологија се дели на:
Физичку климатологију – проучава атмосферу, услове постанка климе и
климатске елементе
Динамичку климатологију – проучава атмосферу као динамичан систем
Синоптичку климатологију – проучава ваздушне масе, фронтове, поремећаје у
атмосфери и време као „творца климе“
Климатографију – бави се приказивањем и описом климе појединих територија
Прва међународна метеоролошка конференција одржана је у Бриселу 1853. године и
посвећена је углавном поморској метеорологији. Први међународни метеоролошки
конгрес (ММК) одржан је у Бечу 1873. године. Он је основао Стални комитет са задатком
да прати и помаже међународну метеоролошку сарадњу. Године 1947. чланице ММК
потписују Конвенцију о оснивању Светске метеоролошке организације (СМО) као
специјалне агенције при УН, ступа на снагу 23. марта 1950. године. У Србији, Владимир
Јакшић започиње метеоролошка осматрања 1848. године. Захваљујући њему у Србији је
1857. године радила мрежа од 27 метеоролошких станица. Милан Недељковић 1. јула
1877. године оснива метеоролошку опсерваторију у Београду. Он започиње и
микрометеоролошка осматрања, а наставља их Павле Вујевић, један од пионира
микроклиматологије. Љубомир Ђурић је 1925. године написао метеорологију, први
уџбеник на српском језику из метеорологије, а затим Павле Вујевић пише
метеорологију, климатологију итд. Он је био једини професор ових предмета у Србији
између два светска рата. Године 1947. основан је РХМЗ Србије.
3. Климатски систем Земље?
Механизам који формира климу на Земљи је изузетно сложен; ради се о комплексном
систему који не укључује само атмосферу, већ и друге елементе географског омотача –
океане, ледени покривач, копно, биљни покривач и човек. Сви заједно чине климатски
систем Земље (КСЗ) – најсложенији неживи систем.
Ефекат лептира означава парадигму по којој замах крилима лептира на једном крају
света може да изазове олују на другом крају света. То значи, врло мала промена у
почетним вредностима може на неком другом месту и у неко друго време да доведе до
крупних последица.
Атмосфера је „најважнија“ компонента климатског система, зато што преко ње, односно
ваздуха, директно осећамо климу. Међутим, у спрези атмосфера – подлога, она
представља малу инерцијалну карику, чије се статистичко понашање подешава стању
две најважније карике – океана и копна. Од ове две океан је много важнији, јер има два
пута већи површину и знатно већи топлотни капацитет.
Атмосфера пропушта и модификује сунчево зрачење. Она апсорбује и задржава
дуготаласно зрачење Земље. Атмосфера садржи аеросоле који врше апсорпцију,
рефлексију енергије, служе као кондензациона језгра, представљају загађујуће материје
за живи свет итд. Атмосфера садржи облаке као део кружења воде у природи, који
рефлектују сунчево зрачење, задржавају израчивање земље, везују латентну топлоту и
утичу на енергетски биланс земље генерално.
Утицај океана је изузетно велики и испољава се на више начина. Океани су глобални
резервоари топлоте: они размењују топлоту са атмосфером и тако успоравају загревање
и расхлађивање ваздуха и тако утичу на образовање маритимне климе. Океани су
глобални резервоар воде: размена воде са атмосфером условљена је испаравањем које је
највеће у тропским и суптропским областима (морима). Та вода, тј. водена пара се на
висини кондензује и ослобађа латентну топлоту. Океани су глобални резервоар
супстанци: обострана аеросола и хидросола са атмосфером врши се преко испаравања и
излучивања падавина. Такође су глобални резервоар гасова: у обостраној размени гасова
најбитније је растварање угљен-диоксида из атмосфере у води, затим настанак хидро
карбоната, везивање карбоната у организмима, реминерализације у дубини итд.
Динамичка спрега океан-атмосфера: трење ветра на контакту са воденом површином,
покретањем морских струја, денивелација површине мора итд. Хоризонтални транспорт
топлоте у океану: транспорт топлоте од екватора ка половима, термохалинска
циркулација, приобално издизање хладне воде из дубине мора уз обале континената.
Формирање тропских циклона: циклони настају изнад океана, упијају топлоту из воде и
ослобађају ту топлоту изнад копна.
Ледени покривач подразумева утицај снега и леда у више облика. Ледени покривач
генерално изазива јаку рефлексију сунчевог зрачења. Снег и лед имају расхлађујуће
дејство на ваздух, а изолаторско дејство на слојеве испод њих. Снег и лед ублажавају
неравнине и смањују трење. Морски лед ослобађа топлоту при замрзавању, слана вода
може имати температуру и испод тачке мржњења, тј. испод нуле и њено даље хлађење
изазива тоњење у дубину, мржњењем се повећава салинитет воде уз лед. Планински
ледници имају мали значај за глобалну климу.
Копно подразумева утицај рељефа и утицај тла тј. земљишта. Планине представљају
баријеру за ваздушна струјања, стварају висинску климу, затим микро и мезо климу.
Истиче се утицај различитих облика рељефа, експозиције терена и свих неравнина
(трења). Копно је извор честица прашине, песка, пепела и других материја које доспевају
у атмосферу. Тло има различит албедо (различите врсте тла), гола површина има
повећану апсорпцију зрачења, брзо се загрева и брзо хлади.
Вегетација, биљни покривач, образује специфичну подлогу са сложеним утицајем.
Вегетација упија угљен-диоксид, а ослобађа О2, затим везује и емитује NOx. Вегетација
има функцију топлотног изолатора, има специфични албедо и мења биланс зрачења.
Вегетација обавља евапотранспирацију.
Човек као део географске средине временом представља све значајнију компоненту
климатског система. Човек од давнина мења одлике подлоге, а нарочито је значајно када
утиче на хидролошке одлике неке територије, затим на вегетацију. Човек данас све више
емитује топлоту и емитује зрачење. Човек емитује гасове (СО2 и др.) и различите
материје (чврсте честице).
На крају, морамо навести веома важну особину климатског система Земље која се тиче
интеракције њених компонената – телеконекцију. То је утицај удаљених, али значајних
климатских догађаја. Истиче се неколико примера. Утицај северноатлантске осцилације
на климу Европе: разлике у притиску између исландског минимума и азорског
максимума. Утицај јужне осцилације је глобални: разлике у ваздушном притиску између
Северне Аустралије и Тахитија. Уз ове, најпознатије телеконекције, јављају се и
Акртичка осцилација (АО), Антарктичка осцилација (ААО), Медитеранска осцилација
(МО), Пацифичко-северноамеричка осцилација (ПНА), телеконкција у Индијском
океану и др.
4. Климатски фактори?
Спољни и унутрашњи утицаји који се у оквиру климатског система дугорочно
испољавају на атмосферу зову се климатски фактори или климатски чиниоци. Подељени
су у три групе: астрономски (удаљеност земље од сунца, нагиб земљине осе према равни
еклиптике, земљина револуција и ротација и интензитет сунчевог зрачења), географски
притиска између исландског минимума и азорског максимума која одређује
снагу зимских западних ветрова преко северног Атлантика. Ако су ветрови јаки
(велика разлика у притисцима), резултат је благо и кишовито време у Западној Европи
(оно вуче хладан ваздух преко западног Гренланда, где је зима необично хладна, док је у
Америци блага), а у обрнутом случају време је хладно и суво. Ова појава се може
посматрати као северни брат Ел Ниња. Атмосфера реагује релативно брзо на све
промене на површини Земље, у року од неколико сати до неколико дана. Међутим,
струје у дубоком мору реагују на промене у граничних услова (на површини) у
потпуности тек после неколико векова – као што NAO сада мења океан изменом
температуре и падавина на његовој површини. Предвидљивост климе се заснива на
оваквим интеракцијама. Густина воде зависи од салинитета и температуре. Хладна и
слана вода је тешка и тоне на велику дубину. То узрокује циркулацију много милиона
кубних метара воде у океану - моћни феномен који се јавља пре свега у неколико
поларних подручја и назива се конвекција. Површинске воде северног Атлантика тону
до 2.000 m дубине и ту се постављају изнад слоја још хладније воде која је дошла са
Антарктика дубинским струјањима (која лежи све до морског дна). Када хладна и слана
вода потоне, онда топла вода из правца екватора долази на њено место, хлади се и такође
тоне. Пре потапања она апсорбује велике количине гасова попут CO 2 и преноси их у
дубину. Зато се највеће концентрације CO 2 налазе у подручјима конвекције до 3.000 m
дубине. Понирање воде у Јужном океану углавном се догађа на три места: у Росовом и
Веделовом мору и у близини Аделине земље. Потом ова хладна вода врло споро
напредује према северу (док из Северног Атлантика путује према jугу). Конвекција која
се јавља у антарктичким водама потапа воду до самог дна и покреће је чак у северни
Атлантик. Два океанска мотора су у вези, само се окрећу у супротним смеровима.
Кружење океанских вода подсећа на дивовску „покретну траку”. Замрзавање воде у
поларним регионима (Арктик) игра централну улогу у механизму термохалинске
циркулације. Пошто лед може да садржи врло малу количину соли, он оставља знатну
количину те соли у води око себе и повећава јој густину.
6. Утицај снежног и леденог покривача на климу?
Снежно-ледени омотач земље (криосфера) обухвата вечити ледени покривач око полова
на копну, морски лед (лед на Арктику), планинске леднике и сезонски снежни покривач.
Вода на површини копна се највише појављује у чврстом стању, у виду леда. Лед и снег
су капиталне залихе слатке воде на Земљи (око 80%). Лед покрива 11% светског копна.
Када би се сав тај лед отопио ниво Светског мора би се подигао 80 m и оно би потопило
15 милиона km 2 приморских густо насељених подручја. Лед покрива и 7% светског
океана. Површина под снежним покривачем достиже сваке године преко 100 милиона
km 2 , када је зима на северној хемисфери (2/3 те површине је на копну). Криосфера је
интегрални део климатског система Земље са снажним утицајем на енергетику Земљине
површине и протоке влаге у њој, облаке, падавине, хидрологију, атмосферску и океанску
циркулацију. Највећи утицај криосфере на климу је у промени топлотног биланса.
Најважнија веза између вечитог леда и климе тако што он спречава одстрањивање воде
из тла, ограничава раст биљака и спречава отицање. Снег и лед контролишу колико ће
Сунчеве енергије да упије Земља. Бели снег и лед враћају енергију Сунца назад у свемир.
