Классификации климата, их преимущества и недостатки

[Coltan]

Хотелось бы затронуть такую важную тему, как климатические классификации. Поскольку климатические величины изменяются в непрерывном диапазоне, суть таковых классификаций - разграничение местностей по воздействию климатических факторов на сухопутные (и иногда морские) экосистемы, а также на хозяйственную деятельность человека. Одними из наиболее подробных классификаций климата на сегодняшний день являются классификации Кеппена и Треварты. Именно их хотелось бы рассмотреть подробнее в первую очередь.

[Coltan]

Начнем с классификации Кеппена:

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%81%D0%B8%D1%84%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%BA%D0%BB%D0%B8%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%BE%D0%B2_%D0%9A%D1%91%D0%BF%D0%BF%D0%B5%D0%BD%D0%B0

Группа зон А: влажный тропический климат.

Средняя температура каждого месяца выше 18°С.

Af — влажный экваториальный климат. Среднее количество осадков каждого месяца более 60 мм.
Am — муссонный климат. Среднее количество осадков самого сухого месяца менее 60 мм, но больше чем [100 – ср. кол-во осадков за год/25].
Aw — климат саванн с сухой зимой. Среднее количество осадков самого сухого месяца менее 60 мм, и меньше чем [100 – ср. кол-во осадков за год/25].
As — климат саванн с сухим летом. Среднее количество осадков самого сухого месяца менее 60 мм, и меньше чем [100 – ср. кол-во осадков за год/25].
Главным образом располагается на уровне экватора (Малайский архипелаг, север Южной Америки и Центральная Африка). Также распространён в Центральной Америке, Индостане и Индокитае. Небольшую территорию занимает на севере Австралии, и Мадагаскаре.


Группа зон В: сухой климат.

Зоне В характерно незаметное количество осадков или их полное отсутствие. Здесь эвапотранспирация превышает количество осадков за год.

Для определения типа климата используется следующая формула:

1) Средняя годовая температура (в градусах Цельсия) умножается на 20.

2) До полученного значения добавляется:

a) 280, если более 70% осадков за год выпадает в тёплый период (апрель - сентябрь, в северном полушарии, октябрь - март - в южном);

b) 140, если в этот период выпадает от 30% до 70% осадков;

c) 0, если менее 30%.

3) Если годовое количество осадков составляет меньше половины полученного значения, то климат классифицируется как BW (аридный)

Если годовое количество осадков составляет больше половины полученного значения, но меньше полного значения, то климат классифицируется как BS (семиаридный)

Третья буква характеризует температуру. Если среднее значение температуры за год составляет более 18°С, то используется буква h. Если менее 18°С, то используется буква k.

BWh — жаркий аридный климат.
BWk — холодный аридный климат.
BSh — жаркий семиаридный климат.
BSk — холодный семиаридный климат.
Жаркий аридный и семиаридный климат в основном расположен в Сахаре, Передней Азии и внутренних территориях Австралии. Также занимает территории на юге Африки (Намиб и Калахари), Сомали, в Мексике (Чиуауа) и США (Сонора).

Холодный аридный и семиаридный климат распространён в Средней Азии, Китае (Гоби), Южной Америке (Атакама и Патагонская пустыня) и центральных штатах США


Группа зон С: умеренный климат.

Средняя температура самого холодного месяца выше 0°С и ниже 18°С. Как минимум один месяц имеет среднюю температуру выше 10°С.

Вторая буква характеризует соотношение количества осадков в холодный и тёплый период.

w (сухая зима) — количество осадков самого сухого зимнего месяца составляет 1/10 от количества осадков самого влажного летнего месяца.

s (сухое лето) — количество осадков самого сухого летнего месяца составляет 1/3 от количества осадков самого влажного зимнего месяца.

f (без сухого сезона) — ни одно из условий выше не выполнено.

Третья буква характеризует температуру.

a (жаркое лето) — средняя температура самого жаркого месяца выше 22°С.

b (тёплое лето) — средняя температура самого жаркого месяца ниже 22°С, средняя температура как минимум 4 месяцев в году составляет выше 10°С.

c (прохладное лето) — средняя температура менее 4 месяцев составляет выше 10°С.

Cwa, Cfa — субтропический океанический климат.
Cwb, Cfb — умеренный морской климат.
Cwc, Cfc — субарктический морской климат.
Csa, Csb, Csc — средиземноморский климат.
Субтропический климат занимает обширные территории на юге Африки и юго-востоке США, Китая и Южной Америки.

Морской климат расположен в Западной Европе, Новой Зеландии, юге Африки, и юго-восточном побережье Австралии.

Средиземноморский климат распространён в Южной Европе и западном побережье США


Группа зон D: континентальный климат.

Средняя температура самого холодного месяца ниже 0°С. Как минимум один месяц имеет среднюю температуру выше 10°С.

Вторая и третья буквы группы D идентичны группе C.

В группе континентальных климатов используется также третья буква d. Она характеризуется средними температурами самого холодного месяца ниже -38°С.

Dwa, Dwb, Dfa, Dfb, Dsa, Dsb — умеренный (влажный) континентальный климат.
Dwc, Dwd, Dfc, Dfd, Dsc, Dsd — субарктический континентальный климат.
Континентального климата в Южном полушарии нет из-за отсутствия больших территорий на 50-х и 60-х параллелях южной широты.

Умеренный континентальный климат распространён в Центральной и Восточной Европе и северо-востоке США.

Субарктический континентальный климат расположен в России, Канаде и Северной Европе.


Группа зон E: арктический климат.

Средняя температура самого тёплого месяца ниже 10°С.

Эта группа состоит из двух типов климата:

ET — климат тундры, средняя температура как минимум одного месяца выше 0°С и ниже 10°С.

EF — климат постоянного мороза, средняя температура каждого месяца ниже 0°С.

Климат тундры занимает территории Канадского Арктического Архипелага, Исландии, западного побережья Гренландии, севера России и вершин многих горных систем.

Климат постоянного мороза распространён в Гренландии и Антарктиде.

[Coltan]

Навскидку хочу отметить один недостаток данной классификации, применимый конкретно к России - на мой взгляд, граница между субарктическим (Dfc/Cfc) и умеренно-континентальным (Dfb) климатом должна базироваться на сумме активных температур (САТ) или быть близкой к этому, а не на основе продолжительности периода со среднеклиматической выше +10. А то Хатангу придется ставить в одну климатическую зону с некоторыми районами Южной Сибири, где пусть и довольно хилое, но даже земледелие возможно.

Например, вот так (один из возможных вариантов отнесения климата к Dfc/Cfc):

-продолжительность периода с Тср выше +10 от 30 до 90 суток, если температура самого теплого месяца выше +18 и до +22

-продолжительность периода с Тср выше +10 не более 100 суток, если температура самого теплого месяца от +16 до +18

-продолжительность периода с Тср выше +10 не более 110 суток, если температура самого теплого месяца от +14 до +16

-продолжительность периода с Тср выше +10 не более 120 суток, если температура самого теплого месяца от +12 до +14

-продолжительность периода с Тср выше +10 не более 130 суток, если температура самого теплого месяца от +10 до +12

При превышении длительности теплых сезонов свыше указанных критериев переклассифицировать климат в умеренно-континентальный (Dfb)

Это конечно чисто гипотетический вариант, но в общем как-то так, задумка ясна.

[Coltan]

Один из главных недостатков системы Кеппена, на мой взгляд - отсутствие разделения умеренных климатов на  "теплый" умеренный и "прохладный" умеренный. Отличие первого от второго в том, что несмотря на неблагоприятные условия для тропических видов в зимний период, активная вегетация в первом зимой все же возможна, в отличие от второго.

Граница между теплым и прохладным умеренным типами климатов должна имхо проходить по изотерме самого холодного месяца 7 градусов по Цельсию. Это величина, ниже которой вегетация большинства видов растений замедляется до пренебрежимо малой, как оценивается например тут (границу полной остановки вегетации там принимают за 5 градусов)

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/17550870802273411

for a plant to really grow sufficient amounts of new tissue and to survive, it may require temperatures slightly warmer than 5 °C. At a full season scale, warm (> 10  °C) and cold periods contribute to the mean isotherm found at treelines (6.6 °C), a threshold that is not of the same nature as the instantaneous growth responses discussed here. At some subtropical and tropical treelines that have no growing season limits, the treeline is in fact found at 5 °C

[Paxan96]

Coltan
Согласен ведь как тогда характеризовать климат Якутии с длительной холодной зимой но относительно коротким и тёплым летом

[Coltan]

Другой недостаток данной классификации (да и вообще большинства классификаций) - отсутствие учета некоторых климатообразующих факторов, которые могут иметь большое локальное и даже мезорегиональное значение. В первую очередь речь идет о туманах и о их вкладе в годовые суммы фактических осадков. В регионах с высокой повторяемостью туманов некоторые растения научились конденсировать его из воздуха, после чего капли влаги попадают в почву.

https://en.wikipedia.org/wiki/Fog_drip

https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ecs2.1364

В этом исследовании эквивалентное количество осадков в виде тумана в отдельные дни достигало до 30мм!

Thus, the period between the last winter rainfall and the time when soils had dried below −1.5 MPa was extended from ~2 weeks without fog drip (outside the canopy) to ~15 weeks with fog drip (inside the canopy)

И здесь возникает проблема, к какому климату относить регионы с большими значениями "туманопада"? С одной стороны, к средиземноморскому их не отнесешь - влага летом поступает, а с другой - относить ко влажному (Cfb/Cfa) тоже проблема - далеко не все растения (точнее говоря, растительные сообщества) умеют эффективно использовать этот источник влаги.

Фактор "туманопадов" имеет большое значение на побережье Калифорнии (без него калифорнийские секвойевые леса явно не смогли бы выжить), в Атакаме (при полном отсутствии осадков - вегетация на вершинах прибрежных холмов и гор), а также в горных "облачных лесах" по всему миру. Подобные регионы неплохо было бы выделить в отдельную категорию.

На вегетацию также влияет средняя скорость ветра  (сильные ветра понижают эффективную температуру) но об этом - попозже.