Klimatologiya: enerji balansı, sirkulyasiya, Köppen təsnifatı

Niyə Yerin orta temperaturu −18 °C deyil, +15 °C-dir? Niyə Böyük Səhra 30° en ətrafındadır, Bakıda isə yağıntı azdır, Lənkəranda çox? Klimatologiya bu sualları fizika qanunları və ölçmə məlumatları ilə cavablandırır.

Yerin enerji balansı

Atmosferin yuxarı sərhədində Günəş şüalarına perpendikulyar səthə düşən enerji axını Günəş sabiti S ≈ 1361 Vt/m²-dir. Yer bu enerjini πR² sahəli «kölgə diski» ilə tutur, amma onu 4πR² sahəli bütün səthinə paylayır, ona görə orta hesabla S/4 ≈ 340 Vt/m² düşür. Bunun təxminən 30%-ni (albedo α ≈ 0,30) buludlar, buz və səth geri qaytarır. Tarazlıqda udulan enerji Stefan–Bolsman qanununa görə şüalanan enerjiyə bərabərdir.

Balans enliyə görə qeyri-bərabərdir: təxminən 35–40°-dən ekvatora doğru udulan enerji şüalanandan çoxdur (artıq), qütblərə doğru isə azdır (çatışmazlıq). Bu fərqi atmosfer axınları və okean cərəyanları istiliyi qütblərə daşıyaraq aradan qaldırır — iqlim sisteminin «mühərriki» budur.

Atmosferin ümumi sirkulyasiyası

Yerin fırlanması hərəkət edən havanı Şimal yarımkürəsində sağa, cənubda isə sola yayındırır (Koriolis effekti). Onun gücü Koriolis parametri ilə ölçülür. Ekvatorda f = 0-dır, ona görə tropik siklonlar ekvatordan təxminən 5°-dən yaxında demək olar ki, yaranmır. Mussonlar isə ITCZ-nin mövsümi yerdəyişməsi və quru ilə okeanın fərqli qızması ilə yaranır.

Temperatur qradiyentləri və rütubət

Havadakı su buxarının miqdarını faktiki buxar təzyiqi e göstərir. Verilmiş temperaturda hava yalnız müəyyən həddə qədər buxar saxlaya bilər — bu, doyma təzyiqidir eₛ(T) və temperaturla eksponensial artır (Maqnus düsturu). Nisbi rütubət onların nisbətidir, şeh nöqtəsi Td isə havanın doymaq üçün soyumalı olduğu temperaturdur.

Köppen təsnifatı və iqlim məlumatlarının təhlili

T = [3.5, 4.0, 6.5, 11.5, 17.5, 22.5, 25.5, 25.5, 21.0, 15.5, 10.0, 6.0]  # °C, Jan–Dec
P = [22, 22, 25, 22, 20, 10, 6, 8, 18, 30, 35, 32]                          # mm
mat = sum(T) / 12
rng = max(T) - min(T)
total = sum(P)
summer = sum(P[3:9])          # Apr–Sep (northern hemisphere)
if summer >= 0.7 * total:
    pth = 20 * mat + 280
elif summer <= 0.3 * total:
    pth = 20 * mat
else:
    pth = 20 * mat + 140
print(f'Mean temperature: {mat:.1f} °C, annual range: {rng:.1f} °C')
print(f'Precipitation: {total} mm, aridity threshold: {pth:.0f} mm')
if total < pth:
    code = ('BW' if total < pth / 2 else 'BS') + ('h' if mat >= 18 else 'k')
else:
    code = 'not B: check groups A, C, D, E'
print('Köppen group:', code)

Mean temperature: 14.1 °C, annual range: 22.0 °C
Precipitation: 250 mm, aridity threshold: 422 mm
Köppen group: BSk