Метеорология и климатология

Утверждено 
Министерством образования Республики Беларусь 
в качестве учебника для студентов 
учреждений  высшего образования 
по специальностям «География (по направлениям)», 
«Гидрометеорология», 
«Космоаэрокартография»,
«Геоэкология», 
«Геоинформационные системы (по направлениям)»

МЕТЕОРОЛОГИЯ
И КЛИМАТОЛОГИЯ

П.А. Ковриго

УДК 551.5(075.8)
ББК 26.23я73
 
К56

Р е ц е н з е н т ы: кафедра географии и природопользования УО «Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина» (заведующий кафедрой кандидат 
географических наук, доцент О.И. Грядунова); кандидат географических наук, доцент Т.А. Шелест; старший научный сотрудник Центра геоэкологии и климата 
ГНУ «Институт природопользования НАН Беларуси» кандидат географических наук 
В.И. Мельник
 

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или любой ее 
части не может быть осуществлено без разрешения издательства.

ISBN 978-985-06-3435-1 
©  Ковриго П.А., 2022
 
©  Оформление. УП «Издательство
 
“Вышэйшая школа”», 2022

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АПК – аппаратно­программный комплекс
АРМ – автоматизированное рабочее место
АТ – абсолютная топография 
ВАГ – влажно­адиабатические градиенты
ВЗК – внутритропическая зона конвергенции
ВМО – Всемирная метеорологическая организация
ВПИК – Всемирная программа исследования климата
ВСП – Всемирная служба погоды
ГСН – глобальная система наблюдений 
ГСОД – глобальная система по обработке данных и сохранению 
материалов
ГСТ – глобальная система телесвязи
ГТК – гидротермический коэффициент 
ГФО – Главная физическая обсерватория
ДВ – дальность видимости
ИСЗ – искусственный спутник Земли
ЛН – Ла­Нинья
МГЭИК – Межправительственная группа экспертов по изменению 
климата
МС – метеорологические станции
ОТ – относительная топография
ПК – персональный компьютер 
РКИК – Рамочная конвенция ООН об изменении климата
САГ – сухоадиабатические градиенты
САК – Северо­Атлантическое колебание 
ТВМ – теплая воздушная масса
ТФ – теплый фронт
ТЦ – тропические циклоны
ФАР – фотосинтетически активная радиация
ФО – фронт окклюзии
ХВМ – холодная воздушная масса
ХФ – холодный фронт
ХФУ – хлорфторуглероды
ЦДА – центры действия атмосферы
ЭН – Эль­Ниньё

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебник по метеорологии и климатологии предназначен для студентов учреждений высшего образования, которые обучаются по 
направлениям и специальностям в области географии, природопользования и гидрометеорологии. В нем изложены основы знаний об 
атмосфере Земли, физико­химических процессах формирования 
погоды и климата, радиационном, тепловом и водном режимах атмосферы, движении и трансформации воздушных масс во взаимодействии с земной поверхностью. 
Особое внимание уделяется объяснению физической сущности 
атмосферных процессов и явлений, а также прямых и обратных связей, существующих между отдельными компонентами климатической системы – атмосферой, гидросферой, литосферой, криосферой 
и биосферой, которые непрерывно взаимодействуют и обмениваются 
энергией, веществом, движением и информацией. 
Важное значение придается вопросам взаимодействия океана и 
атмосферы, являющегося основой функционирования климатической системы и изменчивости современного климата. Вместе с анализом физико­химических процессов, которые происходят в воздушной оболочке Земли, рассматриваются географические (климатические) закономерности их распределения. 
Изложены современные представления о климатообразующих 
процессах – теплообороте, влагообороте и общей циркуляции атмосферы, которые определяют формирование погоды и глобального 
климата. Последовательно анализируется воздействие географических факторов, создающих разнообразие климатических условий на 
Земле, дана балансовая оценка радиационного, теплового и водного 
режимов, за счет которых погодно­климатические условия формируются на планете.
Появление новых данных, понятий и трактовок привело к возникновению таких современных научных направлений, как методы 
дистанционных исследований, ядерная и химическая метеорология, 
метеорологии озона и аэрозоли, аэрономия, экономическая метеорология и др., что потребовало пересмотра установившихся взглядов 
на известные проблемы. Например, в учебнике изложены современные представления о гидрометеорологическом феномене ЭльНиньё – Ла­Нинья, которое оказывает существенное влияние на погоду не только Тихого океана, но и погодно­климатические процессы 
на всей планете. 
Вместо классификации глобального климата по Л.С. Бергу, которая изучается в ландшафтоведении, предложена классификация 
климата земнога шара белорусского геофизика и климатолога 

А.И. Кайгородова, а также агроклиматическое районирование Беларуси по А.Х. Шкляру. Представлены результаты современных исследований глобального и регионального изменения климата. Введен 
новый параграф «Охрана современного климата». Акцентируется 
внимание на принципах крупномасштабного микроклиматического 
районирования, которое осуществляется на основе неоднородностей 
физических свойств подстилающей поверхности с учетом собственного опыта полевых исследований, проведенных на мелиорированных объектах и в холмистом рельефе. 
Метеорология и климатология приобрели важное значение 
в решении современных проблем, обусловленных хозяйственной 
деятельностью человека. Известно, что атмосфера и ее состав, погода 
и климат являются необходимыми геофизическими факторами развития биогеосистем и существования человека. В то же время усиление хозяйственной деятельности становится одной из наиболее мощных причин, которая разрушает природные связи между компонентами климатической системы. В связи с этим в учебнике нашли 
отражение представления о формировании погоды и развитии климатической системы под воздействием природных и антропогенных 
факторов. 
Автор выражает искреннюю благодарность рецензентам: доценту 
кафедры географии и природопользования УО «Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина» кандидату географических наук Т.А. Шелест, старшему научному сотруднику Центра 
геоэкологии и климата ГНУ «Институт природопользования НАН 
Беларуси» кандидату географических наук В.И. Мельнику, а также 
ведущему специалисту И.А. Чернышевой за помощь в подготовке 
рукописи к печати.
П.А. Ковриго

1.1. Метеорология и погода

Метеорология – наука об атмосфере, о физико­химических процессах и явлениях, под воздействием которых формируются разные 
типы погоды. Она изучает газовый состав, плотность, температуру и 
влажность воздуха, лучистую энергию, движение и трансформацию 
воздушных масс и многое другое во взаимодействии с поверхностью 
суши, Мировым океаном и космосом. 
Термин «метеорология» происходит от греч. meteo­ra – небесные 
явления и logos – слово, учение. Буквально метеорология – наука о 
метеорах или явлениях, которые развиваются в воздушной оболочке 
Земли. Иначе говоря, метеорология есть учение о погоде.
Метеорология – наука физико­химическая, поскольку атмосферные процессы протекают по физическим и химическим законам. 
Явления, которые происходят в атмосфере, называются метеорологическими явлениями. 
Погода – физическое состояние атмосферы за короткий промежуток времени: погода в данный момент, за день, сутки, месяц, сезон, 
год. Характеризуется она количественными и качественными метеорологическими величинами (элементами или характеристиками). 
К количественным величинам относятся разные виды солнечной радиации, температура и влажность воздуха, его давление и плотность, 
атмосферные осадки, скорость и направление ветра, количество и 
формы облаков и др. Кроме того, определяют атмосферные явления, 
или качественные характеристики погоды: туман, грозу, гололед, росу, 
изморозь, заморозки, иней, ливень, радугу, метель и др.
Метеовеличины и атмосферные явления, которые характеризуют 
погоду, непрерывно изменяются. Эти изменения происходят как во 
времени, так и в пространстве, т.е. они имеют суточный и годовой 
ход, а также географические закономерности распределения. Иначе 
говоря, они являются функцией координат конкретного пункта x, y, 
z и времени t:
f = f (x, y, z, t),

где f – метеорологическая величина.

1

МЕТЕОРОЛОГИЯ 
И КЛИМАТОЛОГИЯ. 
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Значительная часть жизнедеятельности человека осуществляется в 
пределах приземного слоя атмосферы высотой до 30 км. Поэтому земной погодой принято называть совокупность основных физико­химических характеристик атмосферы около земной поверхности до высоты 
30 км для определенного времени и для данных природных условий. 
Есть понятие космическая погода (от англ. Space weather) – наука 
о солнечно­земных связях, изучающая взаимодействие гелиои геофизических явлений. Эта наука занимается исследованием влияния 
солнечной активности на геосферу – магнитосферу, ионосферу и 
атмосферу Земли, также изучает воздействие солнечной активности 
на технические системы (радиопомехи, радиационную обстановку 
и др.), живые организмы и людей. Первым ввел понятие «космическая погода» советский ученый А.Л. Чижевский, который заложил 
основы гелиобиологии.

1.2. Климатология и климат

Одной из многочисленных наук об атмосфере является климатология – 
раздел метеорологии, который изучает закономерности формирования климатов, их распределение по земному шару, а также 
изменение климата в прошлом и будущем. Климатология входит в 
комплекс географических наук.
Обычно климатом называют многолетний режим погоды, характерный для определенной местности и обусловленный взаимодействием солнечной радиации, влагооборота, общей циркуляции атмосферы и подстилающей поверхности. 
Известные ученые – исследователи климата каждый в свое время 
давали ему разное определение. Так, впервые термин «климат», который означает «наклон», ввел в научное использование греческий 
астроном Гиппарх еще во II в. до н.э. С учетом шарообразности Земли 
он объяснял климат наклоном солнечных лучей к земной поверхности, т.е. широтой. Гиппарх делил земной шар на пять поясов по 
продолжительности дня, обусловленной той же широтой. 
Позднее А. Гумбольдт (1769–1859) объяснял, что понятие «климат» в самом общем смысле означает все изменения в атмосфере, 
которые очевидным образом воздействуют на органы чувств и определяют душевное настроение человека. 
В конце ХІХ в. А.И. Воейков (1842–1916) обосновал физико­географический подход к изучению климатов земного шара, назвал 
климатом среднее состояние разных метеорологических явлений или 
элементов. Позднее многие ученые стали определять климат как 
среднее многолетнее состояние атмосферы, или среднюю погоду. 

Так, в начале ХХ в. немецкий климатолог В.П. Кёппен отмечал, что 
погода изменяется, а климат остается. Иначе говоря, климат – это 
та же погода, усредненная за период в несколько десятилетий.
Белорусский климатолог и геофизик А.И. Кайгородов считал, что 
климат – это продолжительное устойчивое состояние атмосферы, 
которое создается путем взаимодействия инсоляции, подстилающей 
поверхности, атмосферы и проявляется в беспрерывной смене погоды (1955). При этом он подчеркивал, что для практического использования определение климата должно сопровождаться средними 
количественными характеристиками физического состояния атмосферно­климатических процессов.
А.Х. Шкляр рассматривал климат как локальную (местную) особенность многолетних метеорологических условий (типов погоды), 
характерных для данного географического ландшафта. В таком понимании локальный климат является одной из физико­географических характеристик местности и выступает важнейшим компонентом 
природного ландшафта.
В широком глобальном масштабе используется понятие глобальный климат, который определяется состоянием климатической системы. 
Этим подчеркивается, что атмосфера, где формируется погода 
и климат, не является изолированной физической системой, а находится в разнообразных причинно­следственных связях со всеми 
другими компонентами географической оболочки. По А.С. Монину, 
под глобальным климатом понимается статистический ансамбль 
разных типов погоды, которые формируются в системе «атмосфера – 
океан – литосфера – криосфера – биосфера» на протяжении климатической эпохи продолжительностью в 30–40 лет. 
Главным компонентом климатической системы является атмосфера – подвижный воздух, который проникает во все природные 
компоненты. Через атмосферу передается информация об изменении 
и колебании других компонентов климатической системы. 
Заметим, что локальный климат является ландшафтным проявлением глобальных атмосферных процессов. В географии глобальный климат рассматривается как система локальных климатов, что 
служит главной причиной разнообразия природных условий и ландшафтов. Локальный климат – это часть глобального климата, трансформированого под воздействием географических факторов. 
Таким образом, атмосфера является комплексным природным 
организмом. То, что называется погодой и климатом, создается в 
результате сложного взаимодействия большого количества процессов, явлений и факторов. Так, на нижние слои атмосферы оказывает 
влияние все разнообразие земной поверхности, а на выше расположенные – физическое состояние Солнца, так называемая космическая погода. 

Кроме того, на современный климат существенное воздействие 
оказывает хозяйственная деятельность человека, или антропогенный 
фактор. 

1.3. Климатическая система Земли

Климатическая система, в пределах которой формируется глобальный климат, представляет собой систему взаимодействия всех 
компонентов географической оболочки – атмосферы, гидросферы, литосферы, криосферы и биосферы (рис. 1.1, цв. вкл.). Связь 
между компонентами климатической системы осуществляется за 
счет беспрерывного обмена энергией, веществом, движением и 
ин фор мацией. 
Климатическая система – самая сложная физическая система на 
Земле, которая работает на усвоении солнечной радиации, трансформируя ее в другие формы энергии. Особенности климата зависят 
от способности климатической системы усваивать определенное 
количество солнечной радиации, а изменение климата есть увеличение или уменьшение этой способности. Солнечная радиация – 
основной двигатель климатической системы (см. главу 4).
Факторы, которые воздействуют на состояние климатической 
системы, подразделяются на внешние и внутренние. К внешним 
факторам относятся поступление солнечной радиации, эндогенные 
и космические процессы (вулканизм, горообразование, поступление 
аэрозолей и газов из космоса), воздействующие на газовый состав 
атмосферы.
К внутренним факторам формирования глобального климата 
относятся поверхность суши, океана, снеговой, ледовый и растительный покров, облачность, газовый и аэрозольный состав 
атмосферы.
Главным компонентом климатической системы является атмосфера. Атмосферные газы – всепроникающие. Они находятся в состоянии непрерывного обмена с другими компонентами климатической системы, в том числе в гидросфере. Из гидросферы они также 
поступают в воздух, проникают в поры и трещины литосферы. В свою 
очередь, атмосфера получает вулканические газы и газы, поступающие из литосферы. 
В ледниках также находятся атмосферные газы. При таянии льдов 
они возвращаются обратно в атмосферу. Атмосфера также обменивается газами с биосферой в процессе дыхания и деструкции биомассы. Известно, что за счет живых организмов в атмосфере появился кислород. Таким образом, атмосфера является самым подвижным 
компонентом климатической системы.

Внутренняя динамика и формирование глобального климата 
определяются взаимодействием атмосферы и океана. От океана атмосфера получает тепло и водяной пар, а океану передает кинетическую энергию движения воздуха. Вещественно­энергетическое взаимодействие атмосферы и океана обеспечивает развитие разнообразных физических, химических и биологических процессов в 
климатической системе.
Мировой океан (гидросфера) имеет большую теплоемкость и малую отражательную способность для солнечной радиации. Теплоемкость океана в тысячу раз больше теплоемкости воздуха, за счет 
чего океан преобразует огромное количество солнечной лучистой 
радиации в тепловую энергию. Около 80% этой энергии он отдает в 
атмосферу путем длинноволнового излучения, а 16% затрачивается 
на испарение, переходит в скрытую форму и вместе с водяным паром 
также поступает в атмосферу. Остальные 4% энергии океан передает 
в атмосферу в виде явного тепла путем молекулярной, конвективной 
и турбулентной теплопроводности. За счет кинетической энергии 
атмосферы действует глобальная система морских течений, которые 
обеспечивают междуширотный теплообмен.
В результате антропогенного усиления парникового эффекта начиная с 60­х гг. ХХ в. произошло увеличение запасов тепла в климатической системе на 15,9 ∙ 1022 Дж. Из этого количества содержание тепла в океане увеличилось на 14,2 ∙ 1022 Дж, в атмосфере – на 
0,5 ∙ 1022 Дж, суши – на 0,76 ∙ 1022 Дж, льда – на 0,45 ∙ 1022 Дж. 
Из общего увеличения содержания тепла в климатической системе около 90% приходится на океан и только около 10% – на другие 
компоненты (лед, суша, атмосфера). Увеличение теплосодержания 
атмосферы составляет 3%. В результате накопления лишнее тепло 
оказывает влияние на термодинамические процессы в океане и атмосфере, усиливает неустойчивость климатической системы. 
Океан двояко участвует в формировании глобального климата: 
1) переносит тепло из низких широт в высокие, поддерживая тем 
самым температуру атмосферы в средних и высоких широтах;
2) является стабилизатором колебаний теплового режима атмосферы – большая теплоемкость океана сглаживает колебания температуры 
атмосферы.
Аномалии температуры поверхности океана являются важнейшим 
фактором вынужденной изменчивости атмосферной циркуляции на 
всей планете. Например, аномалии метеорологических процессов, 
которые проявляются в тропических широтах, через некоторое время 
отзываются в умеренных. Особенно ярко взаимодействие атмосферных процессов между тропическими и умеренными широтами проявляется в период возникновения явления Эль­Ниньё.