Климатична класификация

Климатичната класификация, формализирането на системи, които разпознават, изясняват и опростяват климатичните сходства и разлики между географските райони, за да се подобри научното разбиране на климата. Такива схеми за класификация разчитат на усилията, които сортират и групират огромно количество данни за околната среда, за да разкрият модели между взаимодействащите климатични процеси. Всички такива класификации са ограничени, тъй като нито една област не е обект на еднакви физически или биологични сили по абсолютно един и същи начин. Създаването на индивидуална климатична схема следва или генетичен, или емпиричен подход.

Общи съображения

Климатът на даден район представлява синтез на условията на околната среда (почви, растителност, време и др.), Които са преобладавали там за дълъг период от време. Този синтез включва както средни стойности на климатичните елементи, така и измервания на променливостта (като екстремни стойности и вероятности). Климатът е сложна, абстрактна концепция, включваща данни за всички аспекти на земната среда. Поради това не може да се каже, че няма две местности на Земята да имат абсолютно същия климат.

Независимо от това, лесно е очевидно, че в ограничените области на планетата климатът варира в ограничен обхват и че климатичните региони са видими, в рамките на които е очевидна известна еднаквост в моделите на климатичните елементи. Освен това широко отделените области на света притежават подобен климат, когато множеството от географски връзки, възникващи в една област, успоредят на тази в друга. Тази симетрия и организация на климатичната среда предполага основна световна закономерност и ред в явленията, причиняващи климат (като модели на входяща слънчева радиация, растителност, почви, ветрове, температура и въздушни маси). Въпреки наличието на такива основни модели, създаването на точна и полезна климатична схема е обезсърчаваща задача.

Първо, климатът е многоизмерна концепция и не е очевидно решение коя от многото наблюдавани екологични променливи да бъде избрана за основа на класификацията. Този избор трябва да бъде направен на редица основания, както практически, така и теоретични. Например използването на твърде много различни елементи отваря възможностите класификацията да има твърде много категории, които да бъдат лесно интерпретирани и че много от категориите няма да съответстват на реалния климат. Освен това измерванията на много от елементите на климата не са достъпни за големи райони по света или са събрани само за кратко време. Основните изключения са данните за почвата, растителността, температурата и валежите, които са по-широко достъпни и се записват за продължителни периоди от време.

Изборът на променливи също се определя от целта на класификацията (като отчитане на разпространението на естествената растителност, обяснение на процесите на почвообразуване или класифициране на климата по отношение на човешкия комфорт). Променливите, свързани с класификацията, ще се определят от тази цел, както и праговите стойности на променливите, избрани за разграничаване на климатичните зони.

Втора трудност е резултат от обикновено постепенния характер на промените в климатичните елементи над земната повърхност. Освен в необичайни ситуации поради планински вериги или брегови линии, температурата, валежите и други климатични променливи са склонни да се променят само бавно на разстояние. В резултат на това климатичните типове са склонни да се променят неусетно, докато човек се премества от един локал на земната повърхност в друг. Следователно изборът на набор от критерии за разграничаване на един климатичен тип от друг е еквивалентен на начертаване на линия на карта, за да се разграничи климатичният регион, притежаващ един тип, от този, който има другия. Въпреки че това по никакъв начин не се различава от много други класификационни решения, които човек взема рутинно в ежедневието, винаги трябва да се помни, че границите между съседни климатични региони се поставят някак произволно чрез региони на непрекъсната, постепенна промяна и че областите, определени в тези граници далеч не са еднородни по отношение на климатичните им характеристики.

Повечето класификационни схеми са предназначени за глобално или континентално приложение и дефинират региони, които са основни подразделения на континентите на стотици до хиляди километри. Това може да се нарече макроклимат. Не само, че ще има бавни промени (от мокри до сухи, горещи до студени и т.н.) в такъв регион в резултат на географските градиенти на климатичните елементи над континента, от който регионът е част, но ще съществуват мезоклимати в тези региони, свързани с климатични процеси, протичащи в мащаб от десетки до стотици километри, които са създадени от различията в котата, аспект на наклона, водни тела, разлики в растителната покривка, градските зони и други подобни. Мезоклиматите, от своя страна, могат да бъдат превърнати в многобройни микроклимати, които се появяват при мащаб, по-малък от 0,1 км (0,06 мили), както в климатичните разлики между гори, култури и гола почва, на различни дълбочини в растителния навес, при различни дълбочини в почвата, от различни страни на сграда и т.н.

Независимо от тези ограничения, климатичната класификация играе ключова роля като средство за обобщаване на географското разпределение и взаимодействията между климатичните елементи, за идентифициране на смеси от климатични влияния, важни за различни климатично зависими явления, за стимулиране на търсенето за идентифициране на контролиращите процеси на климата и, като образователно средство, за да покаже някои от начините, по които отдалечените райони на света са едновременно различни и подобни на собствения си регион.

Подходи към климатичната класификация

Най-ранните известни климатични класификации са тези от класически гръцки времена. Такива схеми обикновено разделят Земята на широтните зони въз основа на значителните паралели от 0 °, 23,5 ° и 66,5 ° ширина (тоест екватора, тропиците на Рака и Козирога и съответно Арктическия и Антарктическия кръгове) и на дължината на деня. Съвременната климатична класификация води началото си от средата на 19 век, с първите публикувани карти на температурата и валежите над земната повърхност, което позволява разработването на методи за групиране на климата, които използват и двете променливи едновременно.

Създадени са много различни схеми за класифициране на климата (повече от 100), но всички те могат да бъдат широко диференцирани като емпирични или генетични методи. Това разграничение се основава на естеството на данните, използвани за класификация. Емпиричните методи използват наблюдавани данни за околната среда, като температура, влажност и валежи, или прости количества, получени от тях (като изпаряване). За разлика от тях генетичният метод класифицира климата въз основа на неговите причинни елементи, активността и характеристиките на всички фактори (въздушни маси, циркулационни системи, фронтове, струйни потоци, слънчева радиация, топографски ефекти и т.н.), които пораждат пространствени и времеви модели на климатичните данни. Следователно, докато емпиричните класификации до голяма степен описват климата, генетичните методи са (или трябва да бъдат) обяснителни. За съжаление, генетичните схеми, макар и научно по-желани, по своята същност са по-трудни за изпълнение, тъй като не използват прости наблюдения. В резултат на това подобни схеми са както по-рядко срещани, така и по-малко успешни като цяло. Освен това регионите, определени от двата типа класификационни схеми, не е задължително да съответстват; по-специално, не е необичайно подобни климатични форми, произтичащи от различни климатични процеси, да бъдат групирани по много общи емпирични схеми.

Генетични класификации

Генетичните класификации групират климата по техните причини. Сред тези методи могат да бъдат разграничени три вида: (1) тези, които се основават на географските детерминанти на климата, (2) тези, базирани на бюджета на повърхностната енергия, и (3) тези, получени от анализа на въздушната маса.

В първия клас са представени редица схеми (до голяма степен работата на германските климатолози), които категоризират климата според такива фактори като географски контрол на температурата, континенталност спрямо влияещите от океана фактори, местоположение по отношение на налягането и вятърните пояси и ефектите на планините, Всички тези класификации имат общ недостатък: те са качествени, така че климатичните райони са обозначени по субективен начин, а не в резултат на прилагането на някаква строга диференцираща формула.

Интересен пример за метод, основан на енергийния баланс на земната повърхност, е класификацията от 1970 г. на Вернер Х. Терджунг, американски географ. Методът му използва данни за повече от 1000 места по целия свят за получената на повърхността слънчева радиация, наличната енергия за изпаряване на водата и наличната енергия за загряване на въздуха и подземната повърхност. Годишните модели се класифицират според максималния принос на енергия, годишния обхват на входа, формата на годишната крива и броя на месеците с отрицателни величини (енергиен дефицит). Комбинацията от характеристики за дадено местоположение е представена от етикет, състоящ се от няколко букви с определени значения, и региони с подобен нетен радиационен климат са картографирани.

Вероятно най-широко използваните генетични системи са тези, които използват концепции за въздушна маса. Въздушните маси са големи въздушни тела, които по принцип притежават относително хомогенни свойства на температура, влажност и т.н., в хоризонтала. Времето в отделни дни може да се тълкува по отношение на тези характеристики и техните контрасти на фронтове.

Двама американски географ-климатолози са били най-влиятелни в класификациите въз основа на въздушната маса. През 1951 г. Артър Н. Стралер описва качествена класификация, основана на комбинацията от въздушни маси, присъстващи на дадено място през цялата година. Няколко години по-късно (1968 и 1970 г.) Джон Е. Оливър постави този тип класификация на по-твърда основа, като предостави количествена рамка, която определи конкретни въздушни маси и комбинации от въздушна маса като „доминиращи“, „субдоминантни“ или „сезонни“. места. Той също така предостави средство за идентифициране на въздушните маси от диаграми със средна месечна температура и валежи, нанесени върху „термохиетна диаграма“, процедура, която премахва необходимостта от по-малко общи данни за горния въздух за извършване на класификацията.