Альпийский климат — типичный климат для возвышенностей выше линии леса , где деревья не растут из-за холода. Этот климат также называют горным климатом или высокогорным климатом .
Существует множество определений альпийского климата.
В классификации климатов Кёппена альпийский и горный климаты входят в группу E , наряду с полярным климатом , где ни один месяц не имеет средней температуры выше 10 °C (50 °F). [1]
Согласно системе зон жизни Холдриджа , существует два горных климата, которые препятствуют росту деревьев:
a) альпийский климат, который возникает, когда средняя биотемпература местности составляет от 1,5 до 3 °C (от 34,7 до 37,4 °F). Альпийский климат в системе Холдриджа примерно эквивалентен самому теплому климату тундры (ET) в системе Кеппен.
б) альварный климат, самый холодный горный климат, поскольку биотемпература находится в пределах от 0 °C до 1,5 °C (биотемпература никогда не может быть ниже 0 °C). Он более или менее соответствует самому холодному климату тундры, а также климату ледникового покрова (EF).
Холдридж рассуждал, что чистая первичная продуктивность растений прекращается, когда растения переходят в состояние покоя при температурах ниже 0 °C (32 °F) и выше 30 °C (86 °F). [2] Поэтому он определил биотемпературу как среднее значение всех температур, но со всеми температурами ниже нуля и выше 30 °C, скорректированными до 0 °C; то есть сумма не скорректированных температур делится на количество всех температур (включая как скорректированные, так и нескорректированные).
Изменчивость альпийского климата в течение года зависит от широты местоположения. Для тропических океанических мест, таких как вершина Мауна-Лоа , температура примерно постоянна в течение года. [3] Для мест в средних широтах, таких как гора Вашингтон в Нью-Гемпшире , температура меняется в зависимости от сезона, но никогда не становится очень теплой. [4] [5]
Температурный профиль атмосферы является результатом взаимодействия между излучением и конвекцией . Солнечный свет в видимом спектре падает на землю и нагревает ее. Затем земля нагревает воздух у поверхности. Если бы излучение было единственным способом передачи тепла от земли в космос, парниковый эффект газов в атмосфере поддерживал бы температуру земли примерно на уровне 333 К (60 °C; 140 °F), а температура экспоненциально уменьшалась бы с высотой. [6]
Однако, когда воздух горячий, он имеет тенденцию расширяться, что снижает его плотность. Таким образом, горячий воздух имеет тенденцию подниматься и переносить тепло вверх. Это процесс конвекции . Конвекция приходит в равновесие, когда часть воздуха на данной высоте имеет ту же плотность, что и его окружение. Воздух является плохим проводником тепла, поэтому часть воздуха будет подниматься и опускаться без обмена теплом. Это известно как адиабатический процесс , который имеет характерную кривую давление-температура. По мере того, как давление становится ниже, температура уменьшается. Скорость снижения температуры с высотой известна как адиабатический градиент , который составляет приблизительно 9,8 °C на километр (или 5,4 °F на 1000 футов) высоты. [6]
Присутствие воды в атмосфере усложняет процесс конвекции. Водяной пар содержит скрытую теплоту испарения . По мере того, как воздух поднимается и охлаждается, он в конечном итоге становится насыщенным и не может удерживать свое количество водяного пара. Водяной пар конденсируется (образуя облака ) и выделяет тепло, которое изменяет вертикальный градиент с сухого адиабатического на влажный адиабатический (5,5 °C на километр или 3 °F на 1000 футов). [7] Фактическая вертикальная скорость, называемая вертикальным градиентом окружающей среды , не является постоянной (она может колебаться в течение дня или сезонно, а также регионально), но нормальная вертикальная скорость составляет 5,5 °C на 1000 м (3,57 °F на 1000 футов). [8] [9] Таким образом, подъем на 100 метров (330 футов) в гору примерно эквивалентен подъему на 80 километров (50 миль или 0,75° широты ) к полюсу. [10] Однако это соотношение является лишь приблизительным, поскольку местные факторы, такие как близость к океанам , могут кардинально изменить климат. [11] По мере увеличения высоты основной формой осадков становится снег , а ветры усиливаются. Температура продолжает падать до тропопаузы на высоте 11 000 метров (36 000 футов), где она больше не падает. Это выше самой высокой вершины .
Хотя эта климатическая классификация охватывает лишь небольшую часть поверхности Земли, альпийские климаты широко распространены. Они присутствуют в Гималаях , Тибетском плато , Ганьсу , Цинхае и Ливане [12] в Азии ; Альпах , Урале , Пиренеях , Кантабрийских горах и Сьерра-Неваде в Европе ; Андах в Южной Америке ; Сьерра-Неваде , Каскадном хребте , Скалистых горах , северных Аппалачах ( Адирондак и Белые горы ) и Трансмексиканском вулканическом поясе в Северной Америке ; Южных Альпах в Новой Зеландии ; Снежных горах в Австралии ; высоких возвышенностях в Атласских горах , Эфиопском нагорье и Восточном нагорье Африки ; центральных частях Борнео и Новой Гвинеи ; и вершины горы Пику в Атлантическом океане [13] и Мауна-Лоа в Тихом океане .
Самая низкая высота альпийского климата сильно варьируется в зависимости от широты. Если альпийский климат определяется линией деревьев, то он находится на высоте 650 метров (2130 футов) на 68° с. ш. в Швеции, [14] тогда как на горе Килиманджаро в Танзании линия деревьев находится на высоте 3950 метров (12960 футов). [14]