Klasyfikacja klimatu, formalizacja systemów rozpoznających, wyjaśniających i upraszczających podobieństwa klimatyczne i różnice między obszarami geograficznymi w celu lepszego naukowego zrozumienia klimatu. Takie schematy klasyfikacyjne opierają się na wysiłkach, które sortują i grupują ogromne ilości danych środowiskowych, aby odkryć wzorce między wzajemnie oddziałującymi procesami klimatycznymi. Wszystkie takie klasyfikacje są ograniczone, ponieważ żadne dwa obszary nie podlegają tym samym siłom fizycznym lub biologicznym w dokładnie taki sam sposób. Stworzenie indywidualnego schematu klimatycznego odbywa się zgodnie z podejściem genetycznym lub empirycznym.
Uwagi ogólne
Klimat obszaru to synteza warunków środowiskowych (gleby, roślinność, pogoda itp.), Które panowały tam przez długi czas. Ta synteza obejmuje zarówno średnie wartości elementów klimatycznych, jak i pomiary zmienności (takie jak wartości ekstremalne i prawdopodobieństwa). Klimat to złożona, abstrakcyjna koncepcja obejmująca dane dotyczące wszystkich aspektów środowiska na Ziemi. W związku z tym nie można powiedzieć, że dwie miejscowości na Ziemi mają dokładnie ten sam klimat.
Niemniej jednak oczywiste jest, że na ograniczonych obszarach planety klimat różni się w ograniczonym zakresie i że można dostrzec regiony klimatyczne, w których pewna jednorodność jest widoczna w strukturze elementów klimatycznych. Co więcej, szeroko rozdzielone obszary świata mają podobne klimaty, gdy zbiór relacji geograficznych zachodzących w jednym obszarze jest podobny do drugiego. Ta symetria i organizacja środowiska klimatycznego sugeruje ogólnoświatową regularność i porządek zjawisk powodujących klimat (takich jak wzorce napływającego promieniowania słonecznego, roślinności, gleb, wiatrów, temperatury i mas powietrza). Pomimo istnienia takich podstawowych wzorców, stworzenie dokładnego i użytecznego schematu klimatu jest trudnym zadaniem.
Po pierwsze, klimat jest pojęciem wielowymiarowym i nie jest oczywistą decyzją, która z wielu obserwowanych zmiennych środowiskowych powinna zostać wybrana jako podstawa klasyfikacji. Tego wyboru należy dokonać z wielu powodów, zarówno praktycznych, jak i teoretycznych. Na przykład użycie zbyt wielu różnych elementów otwiera możliwości, że klasyfikacja będzie miała zbyt wiele kategorii, aby można ją było łatwo interpretować i że wiele kategorii nie będzie odpowiadać rzeczywistym warunkom klimatycznym. Ponadto pomiary wielu elementów klimatu nie są dostępne dla dużych obszarów świata lub zostały zebrane tylko przez krótki czas. Głównymi wyjątkami są dane dotyczące gleby, roślinności, temperatury i opadów, które są bardziej dostępne i rejestrowane przez dłuższy czas.
Wybór zmiennych zależy również od celu klasyfikacji (np. Uwzględnienie rozmieszczenia naturalnej roślinności, wyjaśnienie procesów formowania się gleby lub sklasyfikowanie klimatu pod względem komfortu człowieka). W tym celu zostaną określone zmienne istotne w klasyfikacji, podobnie jak wartości progowe zmiennych wybranych do różnicowania stref klimatycznych.
Druga trudność wynika z ogólnie stopniowego charakteru zmian elementów klimatycznych nad powierzchnią Ziemi. Z wyjątkiem nietypowych sytuacji spowodowanych łańcuchami górskimi lub wybrzeżami, temperatura, opady i inne zmienne klimatyczne zmieniają się powoli tylko na odległość. W rezultacie typy klimatu mają tendencję do niezauważalnej zmiany w miarę przemieszczania się z jednego miejsca na powierzchni Ziemi do drugiego. Wybór zestawu kryteriów odróżniających jeden typ klimatyczny od drugiego jest zatem równoznaczny z narysowaniem linii na mapie w celu odróżnienia regionu klimatycznego posiadającego jeden typ od drugiego. Chociaż w niczym nie różni się to od wielu innych decyzji klasyfikacyjnych, które rutynowo podejmuje się w życiu codziennym, zawsze należy pamiętać, że granice między sąsiadującymi regionami klimatycznymi są ustalane nieco arbitralnie poprzez regiony ciągłej, stopniowej zmiany i obszary określone w tych granicach są dalekie od jednorodności pod względem cech klimatycznych.
Większość schematów klasyfikacji jest przeznaczona do stosowania w skali globalnej lub kontynentalnej i definiuje regiony, które są głównymi poddziałami kontynentów o szerokości od setek do tysięcy kilometrów. Można je nazwać makroklimatami. Nie tylko będą powolne zmiany (z mokrego na suche, gorące na zimno itp.) W takim regionie w wyniku geograficznych gradientów elementów klimatycznych, na kontynencie, którego region jest częścią, ale będą istnieć mezoklimaty w tych regionach związanych z procesami klimatycznymi zachodzącymi w skali od dziesiątek do setek kilometrów, które są tworzone przez różnice wysokości, nachylenie terenu, zbiorniki wodne, różnice w pokrywie roślinności, obszary miejskie i tym podobne. Z kolei mezoklimaty można rozdzielić na liczne mikroklimaty, które występują w skalach poniżej 0,1 km (0,06 mili), jak w różnicach klimatycznych między lasami, uprawami i gołą glebą, na różnych głębokościach w koronie roślin, na różnych głębokości w glebie, po różnych stronach budynku i tak dalej.
Niezależnie od tych ograniczeń, klasyfikacja klimatu odgrywa kluczową rolę jako sposób na uogólnienie rozkładu geograficznego i interakcji między elementami klimatu, identyfikowanie mieszanin wpływów klimatycznych ważnych dla różnych zjawisk zależnych od klimatu, stymulowanie poszukiwań w celu zidentyfikowania kontrolujących procesów klimatycznych oraz, jako narzędzie edukacyjne, pokazujące niektóre sposoby, w jakie odległe obszary świata różnią się i są podobne do własnego regionu rodzinnego.
Podejścia do klasyfikacji klimatycznej
Najwcześniejszymi znanymi klasyfikacjami klimatycznymi były klasyczne czasy greckie. Takie schematy zasadniczo dzieliły Ziemię na strefy szerokości geograficznej w oparciu o znaczące podobieństwa 0 °, 23,5 ° i 66,5 ° szerokości geograficznej (tj. Równik, zwrotniki raka i koziorożca oraz odpowiednio koła Arktyki i Antarktydy) i na długość dnia. Współczesna klasyfikacja klimatu ma swoje początki w połowie XIX wieku, a pierwsze opublikowane mapy temperatury i opadów atmosferycznych na powierzchni Ziemi pozwoliły na opracowanie metod grupowania klimatu, w których obie zmienne były używane jednocześnie.
Opracowano wiele różnych schematów klasyfikacji klimatu (ponad 100), ale wszystkie z nich mogą być szeroko zróżnicowane jako metody empiryczne lub genetyczne. To rozróżnienie opiera się na charakterze danych użytych do klasyfikacji. Metody empiryczne wykorzystują obserwowane dane środowiskowe, takie jak temperatura, wilgotność i opady, lub proste pochodzące z nich ilości (takie jak parowanie). Natomiast metoda genetyczna klasyfikuje klimat na podstawie jego elementów przyczynowych, aktywności i cech wszystkich czynników (masy powietrza, systemy cyrkulacji, fronty, strumienie strumieniowe, promieniowanie słoneczne, efekty topograficzne itp.), Które powodują powstanie przestrzenne i czasowe wzorce danych klimatycznych. Dlatego, chociaż klasyfikacje empiryczne w dużej mierze opisują klimat, metody genetyczne są (lub powinny) być wyjaśniające. Niestety schematy genetyczne, choć naukowo bardziej pożądane, są z natury trudniejsze do wdrożenia, ponieważ nie wykorzystują prostych obserwacji. W rezultacie takie schematy są mniej powszechne i ogólnie mniej skuteczne. Ponadto regiony określone przez dwa rodzaje schematów klasyfikacji niekoniecznie odpowiadają sobie; w szczególności podobne formy klimatyczne wynikające z różnych procesów klimatycznych często są grupowane według wielu wspólnych schematów empirycznych.
Klasyfikacje genetyczne
Klasyfikacje genetyczne grupują klimaty według przyczyn. Wśród takich metod można wyróżnić trzy typy: (1) oparte na geograficznych uwarunkowaniach klimatu, (2) oparte na budżecie energii powierzchniowej oraz (3) pochodzące z analizy masy powietrza.
W pierwszej klasie znajduje się szereg schematów (głównie praca niemieckich klimatologów), które kategoryzują klimaty według takich czynników, jak kontrola szerokości temperatury, kontynentalność w porównaniu z czynnikami wpływającymi na ocean, lokalizacja w odniesieniu do pasów ciśnieniowych i wiatrowych oraz skutki gór. Wszystkie te klasyfikacje mają wspólną wadę: są jakościowe, dlatego regiony klimatyczne są wyznaczane w sposób subiektywny, a nie w wyniku zastosowania jakiejś rygorystycznej formuły różnicującej.
Ciekawym przykładem metody opartej na bilansie energetycznym powierzchni Ziemi jest klasyfikacja amerykańskiego geografa Wernera H. Terjunga z 1970 roku. Jego metoda wykorzystuje dane dla ponad 1000 lokalizacji na całym świecie na temat promieniowania słonecznego netto odbieranego na powierzchni, dostępnej energii do odparowania wody oraz dostępnej energii do ogrzewania powietrza i podpowierzchni. Roczne wzorce są klasyfikowane zgodnie z maksymalnym nakładem energii, rocznym zakresem wkładu, kształtem rocznej krzywej i liczbą miesięcy o ujemnych wielkościach (deficytach energii). Kombinacja charakterystyk dla lokalizacji jest reprezentowana przez etykietę składającą się z kilku liter o określonych znaczeniach, a regiony o podobnych klimatach promieniowania netto są mapowane.
Prawdopodobnie najczęściej stosowanymi systemami genetycznymi są te, które wykorzystują koncepcje masy powietrza. Masy powietrza to duże bryły powietrza, które w zasadzie mają względnie jednorodne właściwości temperatury, wilgotności itp. W poziomie. Pogoda w poszczególne dni może być interpretowana pod względem tych cech i ich kontrastów na frontach.
Dwóch amerykańskich geografów-klimatologów wywarło największy wpływ w klasyfikacjach opartych na masie powietrza. W 1951 r. Arthur N. Strahler opisał klasyfikację jakościową opartą na kombinacji mas powietrza obecnych w danym miejscu przez cały rok. Kilka lat później (1968 i 1970) John E. Oliver postawił ten typ klasyfikacji na solidniejszych podstawach, zapewniając ramy ilościowe, które określiły poszczególne masy powietrza i kombinacje mas powietrza jako „dominujące”, „subdominant” lub „sezonowe” w szczególności lokalizacje. Zapewnił także sposób identyfikacji mas powietrza na podstawie wykresów średniej miesięcznej temperatury i opadów wykreślonych na „schemacie termohyetycznym”, procedury, która eliminuje potrzebę stosowania mniej powszechnych danych z górnego powietrza w celu dokonania klasyfikacji.
