Альпийский климат — типичный климат для возвышенностей над линией деревьев , где деревья не растут из-за холода. Этот климат также называют горным климатом или высокогорным климатом .
Существует несколько определений альпийского климата.
В классификации климата Кеппена альпийский и горный климат входят в группу E вместе с полярным климатом , где ни в одном месяце средняя температура не превышает 10 ° C (50 ° F). [1]
Согласно системе жизненных зон Холдриджа , существует два горных климата, которые препятствуют росту деревьев:
а) альпийский климат, который возникает, когда средняя биотемпература места 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 Кеппена.
б) альварный климат, самый холодный горный климат, поскольку биотемпература колеблется 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 ледниковой шапки (EF).
Холдридж пришел к выводу, что чистая первичная продуктивность растений прекращается, когда растения переходят в состояние покоя при температуре ниже 0 ° C (32 ° F) и выше 30 ° C (86 ° F). [2] Таким образом, он определил биотемпературу как среднее значение всех температур, но со всеми температурами ниже нуля и выше 30 ° C, доведенными до 0 ° C; то есть сумма неотрегулированных температур делится на количество всех температур (включая как отрегулированные, так и неотрегулированные).
Изменчивость альпийского климата в течение года зависит от широты места. В тропических океанических местах, таких как вершина Мауна-Лоа , температура примерно постоянна в течение года. [3] В местах средних широт, таких как гора Вашингтон в Нью-Гэмпшире , температура меняется в зависимости от сезона, но никогда не бывает очень теплой. [4] [5]
Температурный профиль атмосферы является результатом взаимодействия излучения и конвекции . Солнечный свет видимого спектра падает на землю и нагревает ее. Земля затем нагревает воздух на поверхности. Если бы излучение было единственным способом передачи тепла от земли в космос, парниковый эффект газов в атмосфере поддерживал бы температуру земли примерно 333 К (60 ° C; 140 ° F), а температура падала бы экспоненциально с высотой. [6]
Однако когда воздух горячий, он имеет тенденцию расширяться, что снижает его плотность. Таким образом, горячий воздух имеет тенденцию подниматься вверх и передавать тепло вверх. Это процесс конвекции . Конвекция приходит в равновесие, когда порция воздуха на данной высоте имеет ту же плотность, что и окружающая ее среда. Воздух — плохой проводник тепла, поэтому часть воздуха будет подниматься и опускаться, не обмениваясь теплом. Это известно как адиабатический процесс , который имеет характерную кривую зависимости давления от температуры. По мере снижения давления температура снижается. Скорость снижения температуры с высотой известна как адиабатический градиент , который составляет примерно 9,8 °C на километр (или 5,4 °F на 1000 футов) высоты. [6]
Наличие воды в атмосфере усложняет процесс конвекции. Водяной пар содержит скрытую теплоту парообразования . Когда воздух поднимается и охлаждается, он в конечном итоге становится насыщенным и не может удерживать необходимое количество водяного пара. Водяной пар конденсируется (образуя облака ) и выделяет тепло, которое изменяет скорость градиента от сухоадиабатического градиента к влажно-адиабатическому градиенту (5,5 ° C на километр или 3 ° F на 1000 футов). [7] Фактическая скорость отклонения, называемая скоростью отклонения от окружающей среды , не является постоянной (она может колебаться в течение дня или в зависимости от сезона, а также в зависимости от региона), но нормальная скорость отклонения составляет 5,5 °C на 1000 м (3,57 °F на 1000 футов). ). [8] [9] Таким образом, подъем на гору на 100 метров (330 футов) примерно эквивалентен перемещению на 80 километров (50 миль или 0,75° широты ) к полюсу. [10] Однако эта связь является лишь приблизительной, поскольку местные факторы, такие как близость к океанам , могут радикально изменить климат. [11] По мере увеличения высоты основной формой осадков становится снег , а ветер усиливается. Температура продолжает падать до тропопаузы на высоте 11 000 метров (36 000 футов), где она не снижается дальше. Это выше самой высокой вершины .
Хотя эта классификация климата охватывает лишь небольшую часть поверхности Земли, альпийский климат широко распространен. Они присутствуют в Гималаях , Тибетском нагорье , Ганьсу , Цинхае и Горном Ливане [12] в Азии , Альпах , Пиренеях , Кантабрийских горах и Сьерра-Неваде в Европе , Андах в Южной Америке , Сьерра-Неваде , Каскадные горы , Скалистые горы , северные Аппалачи (Адирондак и Белые горы), Транс-Мексиканский вулканический пояс в Северной Америке , Южные Альпы в Новой Зеландии , Снежные горы в Австралии , возвышенности в Атласских горах , Эфиопии. Высокогорье и Восточное нагорье Африки , центральные части Борнео и Новой Гвинеи , а также вершины горы Пико в Атлантике [13] и Мауна-Лоа в Тихом океане .
Самая низкая высота альпийского климата резко варьируется в зависимости от широты. Если альпийский климат определяется линией деревьев, то он встречается на высоте всего 650 метров (2130 футов) на 68° с.ш. в Швеции, [14] в то время как на горе Килиманджаро в Танзании линия деревьев находится на высоте 3950 метров (12 960 футов). . [14]