Абиотические факторы воздушно- наземной среды.
Абиотическая компонента воздушно-наземной среды – это совокупность климатических и почвенно-грунтовых факторов, состоящих из множества динамических элементов, воздействующих как друг на друга, так и на живые существа. К ним относятся следующие факторы:
1. Поступающая от Солнца лучистая энергия, распространяющаяся в пространстве в виде электромагнитных волн: 48 % всей энергии приходится на видимую часть спектра (λ= 0,4 – 0,75 мкм), 45 % - инфракрасное излучение (λ > 0,75 мкм) и около 7 % - на ультрафиолетовое (УФ) излучение (λ < 0,4 мкм). Преимущественное значение для жизни имеют инфракрасные лучи, а при фотосинтезе наиболее важна оранжево-красная часть видимого спектра и ультрафиолетовые лучи.
2. Освещенность земной поверхности, связанная с лучистой энергией и определяющаяся продолжительность и интенсивностью светового потока. Освещенность играет важнейшую роль для развития живых организмов, практически у всех живых организмов существуют суточные ритмы активности, связанные со сменой дня и ночи.
3. Влажность атмосферного воздуха, связанная с насыщением его водяными парами. Количество водяного пара, содержащегося в воздухе, зависит от температуры воздуха. Однако при той или иной конкретной температуре воздуха существует предел насыщения его парами воды, который называют максимальным. Обычно насыщение воздуха парами воды не достигает максимального, а разность между максимальным и имеющимся насыщением носит название дефицита влажности (или недостатка насыщения). Дефицит влажности – важнейший экологический параметр, характеризующий сразу две величины: температуру и влажность. Чем выше дефицит влажности, тем суше и теплее, поэтому повышение дефицита влажности в определенные отрезки вегетационного периода способствует усиленному плодоношению растений.
4. Осадки тесно связаны с влажностью воздуха и являются результатом конденсации водяных паров. Режим осадков – важнейший фактор, определяющий миграцию загрязняющих веществ в биосфере. Осадки – одно из звеньев в круговороте воды на Земле, причем в их выпадении прослеживается резкая неравномерность. Максимальное количество осадков (до 2.000 мм/год) выпадает в зоне тропических лесов, а в пустынях тропического пояса – только 0,18 мм/год. Зоны с количеством осадков меньше 250 мм/год считаются засушливыми.
5. Газовый состав атмосферы относительно постоянен и включает главным образом азот (N2) и кислород (H2), также углекислый газ (CO2) и некоторые другие газы. В атмосферном воздухе присутствуют как твердые, так и жидкие частицы (вода, различные оксиды, пыль и дымы). В верхних слоях атмосферы содержится озон (О3).
6. Температура на поверхности земного шара определяется температурным режимом атмосферы и тесно связана с солнечным излучением.
7. Движение воздушных масс обусловлено деятельностью ветра. Причина возникновения ветра – неодинаковый нагрев земной поверхности, связанный с перепадами давления. Ветровой поток направлен в сторону меньшего давления (туда, где воздух больше прогрет). Ветер – важнейший фактор переноса и распределения примесей в атмосферном воздухе.
8. Давление атмосферы. Нормальное атмосферное давление - давление всего столба атмосферы на уровне моря и географической широте 45о. Нормальным считается давление 1,0 кПа или 760 мм ртутного столба. Периодически возникающие области пониженного давления, характеризующиеся мощными потоками воздуха, стремящегося к перемещению по спирали к центру, носит название циклонов.
В целом, климатические ресурсы относятся к ресурсам атмосферы и являются неисчерпаемыми ресурсами, т.е. могут быть использованы многократно, и запасы их практически неограниченны, они обладают способностью к возобновлению. Однако усиливающаяся в последнее время антропогенная нагрузка на природную среду способна ухудшить их качество, а ухудшение качества атмосферы посредством ее загрязнения привести к изменению климата на Земле.
Метеорология – наука о погоде. Попытки человека познать источник беспорядков, свойственных погоде, делались еще в античные времена. Платон и Аристотель считали, что непостоянства смен ветра, солнечных и облачных дней можно изучить, тщательно наблюдая за природой. Почти две тысячи лет спустя Галилей изобрел термометр, а его ученик Торричелли построил первый барометр. Начались научные наблюдения погоды.
В те времена и вплоть до XX века метеорология во всех странах опиралась, главным образом, на статистику. В массе цифр, получаемых от множества метеостанций, ученые искали взаимосвязь и закономерность событий в атмосфере, и прогнозы были очень неточными.
Во второй половине XX столетия статистический метод в метеорологии широко не использовался. Наука перешла на новый этап: упор был сделан на выяснение того, как возникают бури и ветры, дождевые фронты, перепады температуры. Большую роль сыграли тогда появившиеся компьютерные технологии, они позволили огромные цифровые массы, получаемые метеорологами, обрабатывать в соответствии с внедренными в компьютерные программы законами механики и термодинамики. Это принесло первые долгожданные успехи – прогнозы погоды стали более надежными. Правда, сначала лишь краткосрочные прогнозы. В 1966 году достоверность 24-часового прогноза составляла только 77%, сегодня прогноз на двое суток надежен на 90%.
Теперь по планете расставлено 9000 метеостанций, регулярно выпускают 900 метеобаллонов и 1500 судов и самолетов сообщают о параметрах погоды. Все данные поступают в мощные вычислительные машины – это исходные данные для специалистов.
И все же до сих пор совместная работа человека и машины не позволяла составлять достаточно достоверные прогнозы на срок больший, чем шесть или семь суток. Если надежды ученых оправдаются, тогда наконец-то можно будет на годы вперед планировать в сельском хозяйстве набор культур, подходящих для жаркого солнечного лета или, наоборот, дающих хороший урожай при дождливой погоде.
Возможность достоверно определять состояние погоды на большие сроки связана еще и с теоретической проблемой, которая беспокоит климатологов уже многие годы. Можно ли считать засухи, бури, наводнения, встревожившие сейчас человечество, естественными, временными отклонениями климата? Или это предвестники коренных глобальных изменений на планете? Если и дальше будет продолжаться рост парникового эффекта, порождаемого современными технологиями, то каков будет масштаб воздействия? Окончательных ответов нет.
