Średnie miesięczne wartości temperatury powietrza i opadów mogą dość dokładnie opisać klimat danej stacji meteorologicznej i jej pobliskiego regionu. Aby badać klimat z globalnego punktu widzenia, klimatolodzy klasyfikują te wartości w odrębne typy klimatów. Klasyfikacja ta wymaga opracowania zestawu reguł, które należy stosować przy badaniu miesięcznych wartości temperatury i opadów. Stosując te zasady, klimatolog może wykorzystać dane z każdej stacji do określenia klimatu, do którego należy.

W niniejszym podręczniku wyróżniono 13 typów klimatu, które mają być zrozumiałe i wyjaśnione przez ruchy mas powietrza i strefy frontów – czyli przez pogodę, jakiej doświadczają różne regiony w ciągu roku. Masa powietrza jest klasyfikowana zgodnie z ogólną szerokością geograficzną jej regionu źródłowego, która określa temperaturę masy powietrza oraz rodzaj powierzchni – lądowej lub oceanicznej – w obrębie tego regionu, która kontroluje zawartość wilgoci. Ponieważ charakterystyka mas powietrza kontroluje dwie najważniejsze zmienne klimatyczne – temperaturę i opady – możemy wyjaśnić klimat używając mas powietrza jako przewodnika. Ponadto, tam gdzie stykają się różne masy powietrza, tworzą się strefy frontowe. Położenie tych stref frontowych zmienia się wraz z porami roku. Sezonowe ruchy mas powietrza i stref frontowych wpływają zatem na roczne cykle temperatury i opadów w niektórych miejscach, zwłaszcza na średnich i wysokich szerokościach geograficznych.

Zasady definiujące typy klimatów w tym tekście opierają się na analizie tego, jak ilość wilgoci utrzymywanej w glebie zmienia się w ciągu roku, co jest określane przez temperaturę powietrza i opady. Nasza dyskusja nie będzie koncentrować się na konkretnych regułach klimatycznych, lecz na pokazaniu, że klasyfikacja wynika w sposób naturalny ze zrozumienia procesów, które powodują zmiany temperatury i opadów na kuli ziemskiej.

Rysunek 7.9 przedstawia schematyczny diagram regionów źródłowych powietrzno-masowych używany w połączeniu z 13 typami klimatycznymi opisanymi w tym rozdziale. Podzieliliśmy ten schemat na globalne pasma, które zawierają trzy szerokie grupy klimatów: niskopłaszczyznowe (grupa I), średniopłaszczyznowe (grupa II) i wysokopłaszczyznowe (grupa III), opisane pokrótce w następujący sposób.

• Grupa I: Klimaty niskopłaszczyznowe. Region klimatów niżowych (Grupa I) jest zdominowany przez regiony źródłowe kontynentalnych mas powietrza zwrotnikowego (cT), zwrotnikowego morskiego (mT) i równikowego morskiego (mE). Te regiony źródłowe związane są z trzema najbardziej oczywistymi cechami atmosferycznymi, które występują w ich pasie szerokości geograficznej – dwoma podzwrotnikowymi pasami wysokiego ciśnienia i rynną równikową w strefie konwergencji międzyzwrotnikowej (ITCZ). Powietrze pochodzenia polarnego od czasu do czasu wdziera się do regionów o klimacie niżowym. Ważnymi systemami pogodowymi w tej grupie klimatycznej są również fale wschodnie i cyklony tropikalne.
• Grupa II: Klimaty średnich szerokości geograficznych. Region klimatów średnich szerokości geograficznych (grupa II) leży w strefie frontu polarnego – strefie intensywnej interakcji między niepodobnymi do siebie masami powietrza. W strefie tej stykają się ze sobą masy powietrza zwrotnikowego przemieszczające się w kierunku biegunowym i masy powietrza polarnego przemieszczające się w kierunku równikowym. Cyklony midlatitude są normalną cechą frontu polarnego, a strefa ta może zawierać nawet kilkanaście cyklonów midlatitude na całym świecie w tym samym czasie.
• Grupa III: Klimaty wysokogórskie. W regionie klimatów wyżowych (III grupa) dominują masy powietrza polarnego i arktycznego (w tym antarktycznego). W pasie arktycznym od 60. do 70. równoleżnika kontynentalne masy powietrza polarnego spotykają się z masami powietrza arktycznego wzdłuż strefy frontu arktycznego, tworząc serię przemieszczających się na wschód cyklonów średnich szerokości geograficznych. Na półkuli południowej, w pasie subantarktycznym nie ma regionów źródłowych dla powietrza polarnego kontynentalnego – jest tylko jeden wielki oceaniczny region źródłowy dla mas powietrza polarnego morskiego (mP). Kontynent Antarktydy położony na biegunie stanowi jedno wielkie źródło ekstremalnie zimnej, suchej antarktycznej masy powietrza (cAA). Te dwie masy powietrza oddziałują na siebie wzdłuż strefy frontu antarktycznego.

W obrębie każdej z tych trzech grup klimatycznych znajduje się kilka typów klimatycznych (lub po prostu klimatów) – cztery klimaty nizinne (Grupa I), sześć klimatów średnich (Grupa II) i trzy klimaty wysokich (Grupa III) – w sumie 13 typów klimatycznych. Każdy klimat ma swoją nazwę i numer. Nazwa opisuje ogólny charakter klimatu, a także sugeruje jego globalne położenie. Numer pomaga w identyfikacji klimatu na mapach i wykresach. W tekście dla wygody będziemy podawać zarówno nazwę klimatu, jak i jego numer.

Mapa klimatów świata, rysunek 7.10, przedstawia rzeczywiste rozmieszczenie typów klimatu na kontynentach.

KLIMATY SUCHE I WILGOTNE

Wszystkie z wyjątkiem 2 z 13 typów klimatów są klasyfikowane jako klimaty suche lub wilgotne. Klimaty suche to takie, w których całkowite roczne parowanie wilgoci z gleby i z liści roślin znacznie przewyższa roczne opady atmosferyczne. Ogólnie rzecz biorąc, suche klimaty nie wspierają stale płynących strumieni.

Gleba jest sucha przez większą część roku, a powierzchnia ziemi zawiera tylko skąpą pokrywę roślinną – rozproszone trawy lub krzewy – lub po prostu brak pokrywy roślinnej. Wilgotne klimaty to takie, w których opady deszczu wystarczają do utrzymania gleby w stanie wilgotnym przez większą część roku i do podtrzymania całorocznego przepływu większych strumieni. Wilgotne klimaty wspierają lasy wielu typów lub prerie gęstych, wysokich traw.

Wśród suchych klimatów istnieje szeroki zakres jałowości, od bardzo suchych pustyń prawie pozbawionych życia roślinnego do bardziej wilgotnych regionów, które wspierają częściową pokrywę traw lub krzewów. Będziemy odnosić się do dwóch podtypów klimatu suchego: (1) semiarid (lub stepowy) i (2) arid. Podtyp półpustynny (stepowy), oznaczony literą s, występuje obok klimatu wilgotnego. Ma wystarczającą ilość opadów, aby utrzymać rzadkie trawy i krzewy. Podtyp jałowy, oznaczony literą a, waha się od skrajnie suchych klimatów do klimatów prawie półsuchych.

Dodatkowo, 2 z naszych 13 klimatów nie mogą być dokładnie opisane jako klimaty suche lub wilgotne. Są to wilgotno-suche tropikalne 3 i śródziemnomorskie 7 typy klimatów. Zamiast tego, pokazują one sezonową zmianę między bardzo mokrą porą roku a bardzo suchą porą roku. Ten uderzający kontrast pór roku nadaje szczególny charakter tym dwóm klimatom, dlatego wyróżniliśmy je jako klimaty wilgotno-suche.

KLIMATY WYSOKOGÓRSKIE

Góry i wysokie płaskowyże mają klimaty, które różnią się od otaczających je nizin. Zazwyczaj są one chłodne lub zimne, ponieważ temperatury powietrza w atmosferze zwykle zmniejszają się wraz z wysokością. Są one również zazwyczaj wilgotne, coraz bardziej wilgotne w wyższych położeniach, ponieważ opady orograficzne wzrastają.

Obszary wyżynne zazwyczaj czerpią swój roczny cykl temperatur oraz pory mokre i suche z klimatu otaczających je nizin. Na przykład New Delhi, stolica Indii, leży na nizinie Gangesu, podczas gdy Simla, górskie schronienie przed gorącą pogodą, znajduje się na wysokości około 2200 m (około 7200 stóp) u podnóża Himalayas.

Gdy temperatura w gorącym sezonie wynosi średnio ponad 32°C (90°F) w New Delhi, Simla cieszy się przyjemną temperaturą 18°C (64°F). Zauważ jednak, że te dwa cykle temperaturowe, pokazane na rysunku 7.12, mają dość podobny kształt, ze styczniem jako miesiącem minimalnym dla obu. Roczne cykle opadów również mają podobny kształt, ale Simla otrzymuje ponad dwukrotnie więcej opadów niż New Delhi.

Przykład klimatu wyżynnego pozwala nam również zilustrować zastosowanie klimatografu – poręcznego urządzenia obrazkowego, które pokazuje roczne cykle średniej miesięcznej temperatury powietrza i średnich miesięcznych opadów dla danego miejsca, wraz z kilkoma innymi użytecznymi informacjami (rysunek 7.12). Będziemy często korzystać z klimatogramów, by podać przykłady 13 typów klimatu omawianych w dalszej części tego rozdziału.

SYSTEM KLIMATYCZNY KOPPENA

Alternatywną klasyfikacją klimatu jest klasyfikacja opracowana przez austriackiego klimatologa Vladimira Koppena w 1918 roku i zmodyfikowana przez Geigera i Pohla w 1953 roku. Wykorzystuje ona system liter do oznaczania klimatów. Klasyfikacja ta opiera się na średnich rocznych wartościach temperatury i opadów, porze roku o najwyższych opadach (wyż słoneczny, niż słoneczny) oraz opadach w najbardziej suchym miesiącu. Mimo, że nie została ona zaprojektowana w celu odzwierciedlenia przyczyn powstawania wzorców klimatycznych, takich jak ruchy mas powietrza czy położenie nadmorskie w stosunku do kontynentalnego, jest ona nadal używana. System ten jest opisany bardziej szczegółowo w Dodatku Specjalnym po tym rozdziale. Określamy również odpowiedniki klasyfikacji Koppena dla klas użytych poniżej.