A Nap sugárzása által hajtott érzékeny rendszer. A természetes éghajlat-alakító tényezőkről röviden

A bolygónkról készült műholdfelvételt elnézve a mozdulatlan kép ellenére látszik, hogy a földi légkörben állandó anyag- és energiaáramlás van. Ennek hajtóereje a Napból érkező sugárzás, mely alapvetően meghatározza a földi életet. Az, hogy az élet a bolygó mely pontján, milyen minőségben van jelen, többek között az éghajlattól függ. Egy terület – legyen az bármekkora – éghajlatának leírásához első lépésként tisztázni kell, mit is jelent az éghajlat.

Tudományos definíciója szerint az éghajlat vagy klíma valamely hely hosszú távra jellemző időjárási viszonyainak összessége. Az éghajlatot a meteorológiai változók hosszabb időszak – a Meteorológiai Világszervezet (WMO) ajánlása szerint 30 év – során mutatott statisztikai tulajdonságaival jellemezzük. Ez nemcsak az átlagértékeket jelenti, hozzátartoznak az ott előforduló időjárási szélsőségek is, mint a hurrikánok, az aszályok vagy a hosszú esőzések.

A légkör folyamatos kölcsönhatásban van az éghajlati rendszer többi elemével, a bioszférával, a krioszférával, a hidroszférával és a földfelszínnel, vagyis az éghajlat az éghajlati rendszer fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságainak összessége.

Adott terület éghajlatát a következő tényezők határozzák meg elsődlegesen:

• a földrajzi szélesség (Egyenlítőtől vett távolság);
• a kontinentalitás, azaz a nagyobb víztömegektől vett távolság;
• a légköri és óceáni cirkuláció;
• a topográfia és helyi hatások.

Földrajzi szélesség

Egy terület éghajlatának egyik legfontosabb meghatározója, hogy mely szélességi körön fekszik. Bolygónk éghajlatát elsősorban a Napból érkező energia határozza meg, és ennek mennyisége a beérkező sugárzás beesési szögétől függ. Bolygónk alakjából kifolyólag ez nem mindenhol egyenletes. Minél hosszabb utat tesz meg a beérkező sugárzás a légkörben, vagyis minél alacsonyabban jár a Nap, annál inkább gyengül a légköri részecskékkel való kölcsönhatások során.

A felszínre jutó sugárzás mennyiségét befolyásolja továbbá a felhőzet, a vízgőztartalom vagy a légszennyezettség is. A Nap az év során csak a Baktérítő és a Ráktérítő közötti szélességi körök valamelyikén delel, vagyis süt pontosan a fejünk felett, attól függően, hogy az év mely napjáról van szó. A nevezetes szélességi köröktől délre és északra sosem süt pontosan a fejünk felett a Nap. Ennek oka, hogy a Föld forgástengelye a Nap körüli keringési pályára nem merőleges. A Föld tengelyének átlagosan 23,5°-os ferdesége miatt a Nap körüli egy éves keringési ciklus során délről északra haladva egyszer delel a Ráktérítő felett a nyári napforduló idején, majd északról délre haladva egyszer a Baktérítő felett a téli napforduló idején.

A tengely ferdesége miatt tehát nem mindig ugyanannyi sugárzási energiát kap egy terület az év során, ennek köszönhető az évszakok váltakozása.

Ezt a mindennapokban is megfigyelhetjük. Nyáron, amikor magasabban jár a Nap, jóval erősebbnek érezzük a sugarait, mint télen ugyanolyan szikrázó napsütésben, kisebb beesési szög, vagyis napmagasság esetén.

A Föld pályaelemeinek, vagyis a tengely ferdeségének, a tengely ingásának és a Nap körüli ellipszispálya lapultságának változása miatt a Földre érkező átlagos sugárzás mennyisége földtörténeti időskálán változik, melyről itt írtunk bővebben.

Földi légkörzés

A Napból érkező energia egyenlőtlen eloszlása miatt kiegyenlítő áramlások alakulnak ki a Föld légkörében és az óceánokban. A légkörben ható erők és a beérkező napsugárzás egyenlőtlen eloszlásának hatására leegyszerűsítve egy három cellából álló cirkulációs rendszer adja ki Földünk általános légkörzését. A beérkező sugárzás hatására az Egyenlítő vidékén folyamatos feláramlás van (ezáltal alacsony légnyomás a felszín közelében), ez elősegíti a csapadékképződést. A 30. szélességi kör környékén (Algéria) folyamatos a leáramlás (és magas légnyomás a felszín közelében), ezért itt igen csapadékszegény a környezet, ezeken a területeken találhatóak a nagy sivatagos területek, mint a Szahara. Ennek a légkörzési cellának a neve Hadley-cella, melyben a felszín közelében keleties az uralkodó szélirány.

A mérsékelt övben (a Ferrel-cellában) a felszín közelében nyugatias szelek fújnak. A sarkkörökön túli poláris cellában pedig keleties a szélirány a felszín közelében. Az alacsony és magas légnyomású területek, a különböző légtömegek és a szélrendszerek bonyolult rendszere határozza meg a nagytérségű légköri folyamatokat, így hazánk időjárását is befolyásoló ciklonok pályáját.

Tengeráramlások

Az óceánokkal kapcsolatban is beszélhetünk cirkulációról. A jórészt a nagy földi légkörzés hatására kialakuló felszíni tengeráramlások hatással vannak az éghajlatra, ez a hatás főleg a kontinensek partjainál jelentős. A hideg- és meleg tengeráramlatok befolyásolják a partmenti területek hőmérséklet- és csapadékviszonyait. Ennek egyik legismertebb példája az Európa nyugati partjait (télen) „melegítő” Golf-áramlat.

Kontinentalitás

A kontinensek elhelyezkedése jelentősen befolyásolja a földi éghajlatot. A szárazföldek és víztömegek eltérő hőkapacitása miatt jelentős hőmérsékletkülönbségek mérhetők azonos szélességi körön a kontinensek belseje és a tengerekhez közelebb eső területek között. A szárazföld gyorsabban felmelegszik, viszont gyorsabban is veszít hőt, emiatt télen a kontinensek belsejében jóval hidegebb lehet, mint a kontinens széléhez közelebb. Az óceánok lassabban melegszenek fel, de lassabban is hűlnek le, így nyáron hőtároló szerepük van (vagyis hűtik környezetüket), télen hőleadó (vagyis melegítik környezetüket).

Ebből kifolyólag a víztömegek felett télen magasabb, nyáron alacsonyabb a hőmérséklet, mint a kontinensek felett. Az óceáni éghajlatú területeken, mint Angliában a hazánkban megszokottnál enyhébb telek és kevésbé meleg nyarak jellemzőek. Londonban egészen más éghajlatot tapasztalhatunk meg, mint a vele azonos szélességen lévő területeken, például a dél-németországi Drezdában. A kontinentális területeken az évszakos változások tehát markánsabban vannak jelen.

Kisebb térskálán az eltérő hőkapacitásból adódó hőmérsékletkülönbség speciális áramlási rendszert alakít ki, az úgynevezett tengeri vagy parti szelet. A hideg, magas légnyomású területek felől a melegebb, alacsonyabb légnyomású területek felé indul meg az áramlás. Ez a hatás nemcsak a tengerek, óceánok esetében, de tavak környezetében, így a Balatonnál is jelentős tényező. A Balatonnál a parti szél napi szinten okozhat változó irányú légáramlást, a téli és nyári hónapok váltakozása helyett a nappalok és éjszakák váltakozását követi a part és a tó közötti hőmérsékletkülönbség.

Domborzat és tengerszint feletti magasság

Egy terület domborzati adottságai, például a hegyek elhelyezkedése és tengerszint feletti magassága a hőmérsékleti és csapadékviszonyokra is hatással van. Elég, ha csak arra gondolunk, milyen jelentősen befolyásolja hazánk éghajlatát a minket körülvevő Kárpátok vonulata. A légkör legalsó rétegében, a troposzférában a hőmérséklet a magassággal csökken, 100 méterenként körülbelül 0,65 °C-kal. A hőmérséklet csökkenéséből adódóan ugyanazon a földrajzi szélességen egy hegyvidéki területen teljesen eltérő klimatikus viszonyok vannak, mint az alacsonyabb területeken.

A hegyek képesek a csapadékeloszlást is módosítani, ezt a hatást orografikus hatásnak hívjuk. Ha a légáramlás a hegyvonulatra merőlegesen nedves légtömeget hoz a területre, a hegy szél felőli oldala csapadékosabb. Ennek oka, hogy a hegyláncba „ütköző” légtömeg az akadály miatt felfelé kezd áramlani, így hidegebb környezetbe kerül. A hideg levegő kevesebb nedvességet képes magában tartani, emiatt a légrész nedvességben telítetté válik és csapadék formájában kihullik a légrészből.

A hegyvidéki területeken a parti szélhez hasonló jelenség alakulhat ki. A hegyi-völgyi szél esetén a naplemente után a hegyoldalakon a felszínhez közel gyorsan csökken a hőmérséklet. A hidegebb, sűrűbb levegő leáramlik a völgyekbe. A légáramlatokhoz hasonlóan a tengeráramlások iránya is módosul az óceánfenék felszínformáinak következtében, mint a kontinentális lejtők, mélytengeri aljzatok, óceánközépi hátságok és mélytengeri árkok.

NASA szimuláció, mely bemutatja, hogy nézne ki a Föld ha kiszáradnának az óceánok. Forrás: NASA

Felszínborítás, növényzet

A felsorolt elsődleges éghajlatalakító tényezők mellett fontos szerepe van még a felszínborítottságnak, vagyis a jégtakaró és a jégmentes területek eloszlásának és a bioszférának. Ezek a tényezők alapvetően az éghajlattól függenek, de az éghajlati rendszer visszacsatolási folyamatain keresztül maguk is fontos szerepet játszanak annak alakításában.

A különböző összetételű felszínek eltérő mértékben nyelik el és verik vissza a beérkező sugárzást, vagyis különböző az albedójuk. A hóval vagy jéggel borított világos felszínek több sugárzást vernek vissza, mint a sötétebb felszínek (különböző talajok), tehát eltérő mértékben melegednek fel, ez pedig hőmérséklet különbséget eredményez a világos és sötét felszínek között. Mivel a légkör nem a közvetlenül beérkező napsugárzástól, hanem a felszín által elnyelt majd kisugárzott energiától melegszik fel, így az eltérő színű felületek felett a légkör is eltérő mértékben melegszik fel.

A magasabb hegyek miatt nem csak a magas szélességeken, a sarkkör közelében, hanem alacsonyabb szélességeken is vannak állandóan hóval fedett területek, melyek többek között az albedó révén befolyásolják a terület hőmérsékleti viszonyait. Befolyásolja még az energiaháztartást a növényzet és az egyre nagyobb teret elfoglaló mesterségesen beépített területek, városok is.

A bemutatott éghajlatalakító tényezők együttesen formálják egy terület összetett éghajlatát. Ahhoz, hogy definiálni tudjuk, mi alapján határoljuk el az egyik éghajlati típust a másiktól, valamilyen rendszerre, osztályozásra van szükség. Ehhez sok esetben azt vesszük figyelembe, hogy milyen éves és évszakos hőmérsékleti és csapadékértékek fordulnak elő. Az éghajlat-osztályozás fontos eszköz arra, hogy az éghajlatváltozás regionális vagy lokális hatásait befogadható információként tudjuk bemutatni bárki számára. Cikkünk folytatásában bemutatjuk, milyen szerepet játszanak az éghajlat-osztályozások egy terület éghajlatának jellemzése és az éghajlat változásának vizsgálata során.