3.1. Основные климатообразующие факторы

Основным фактором, определяющим особенности климата Чили, является рельеф горной системы Анд. Гигантские горные хребты, достигающие почти 7 км и крупные межгорные впадины играют ведущую роль в формировании региональных климатических условий. Очень большое значение имеет конфигурация южной части Южной Америки, к которой относится Среднее Чили: относительно небольшая протяженность с запада на восток, изрезанность горными и речными долинами, многочисленные разломы и уступы. Особенности рельефа рассматриваемой территории определяет значительную изменчивость климата при движении с запада на восток и относительную их постоянность в меридиональном направлении.

Чили располагается в той части Южной Америки, где климат формируется в основном под воздействием Тихого океана. Это область имеет вид узкой полосы, отделенной горными хребтами Анд от обширных пространств, на которых господствуют атлантические воздушные массы.

Влияние Тихого океана и холодного Перуанского течения сложно переоценить. В Прибрежных районах очень малы годовая и суточная амплитуда температуры, а температурная аномалия по сравнению с восточной частью Южной Америки составляет 4-6°С [Лукашова, 1954].

3.2. Особенности циркуляции атмосферы

К югу от экваториальной области низкого давления в Южной Америки, как и на других материках, примерно в районе 30° ю.ш. простирается субтропическая область высокого давления, являющаяся перемычкой между двумя океаническими антициклонами, лежащими по обе стороны материка. Максимальное давление здесь достигает 1018-1020 мбар (в июле). Разность давлений между центрами антициклонов и центром экваториальной депрессии определяет мощность и глубину проникновения пассатов.

В течение практически всего года в северной части Среднего Чили погоду формирует южный пассат. Благодаря изоляции тихоокеанского побережья Андийским барьером пассаты здесь, как правило, имеют южную и юго-западную составляющую.

Климат значительной части Среднего Чили между Сантьяго и Вальдивией обычно относят к муссонному. Смена преобладающих ветров по сезонам здесь вызвана существенным изменением температуры воздуха в приземном слое. Муссонный климат характеризуется высокими скоростями ветра, как летом, так и зимой. Здесь максимальны и суточные амплитуды скорости ветра: при высоком положении Солнца большой приход солнечной радиации к поверхности обусловливает значительную активизацию турбулентного обмена в воздухе и, как следствие, увеличение скорости ветра.

На юге субтропической зоны давление падает до 998-1000 мбар. Этот резкий перепад давления способствует формированию довольно устойчивых западных воздушных течений. Эти течения влажного воздуха изредка нарушаются потоками переменных направлений, вызванных циклогенезом на полярном фронте. При этом циклонические образования могут вызывать как теплые северные ветра, так и холодные антарктические ураганы (иногда со снегом) [Климаты Южной Америки, 1977].

На станциях, лежащих в бухтах, долинах рек и среди гор, зарегистрированы местные ветры, дующие преимущественно вдоль ущелий, каньонов и склонов хребтов. Так, в Пуэрто-Монте, расположенном в глубокой бухте Тихоокеанского побережья и защищенной горами со стороны господствующих западных ветров, наблюдаются только северные и южные ветры, направленные вдоль котловины.

На всех прибрежных станциях наблюдаются бризы, называемые виразон и терраль. Там, где морские бризы совпадают по направлению с господствующими воздушными течениями (в районах господствующего западного переноса), они усиливаются часто до штормовой силы, в то время, как береговой бриз значительно ослаблен. В Вальпараисо из-за сильного морского бриза в послеполуденное время жизнь в городе замирает.

3.3. Температурный режим

Главными факторами, определяющими температурный режим, суточный и годовой ход температуры, являются суточные и годовые изменения притока тепла от Солнца, а также физические свойства подстилающей поверхности, высота над уровнем моря и формы рельефа.

Годовые амплитуды минимальны на севере и на юге Среднего Чили (соответственно 6-7° и 9-10°), а между этими двумя районами наблюдаются резкие различия в величине амплитуды. Увеличение амплитуды в районе Сантьяго до 12°С и больше обусловлены как общим ее увеличением в субтропических широтах, так и удаленностью района от холодного течения. В то же время на берегу океана на той же широте (например, в Вальпараисо) амплитуды вполне сопоставимы с амплитудами севера или юга.

Наиболее высокие среднемесячные температуры наблюдаются на большей части Среднего Чили в январе, а на севере - в феврале. В целом же различия между среднемесячной температурой января и февраля не велики (около 0,1-0,5°С).

Вертикальный температурный градиент на севере составляет 0,25°С/100 м и постепенно увеличивается к югу.

Интенсивность подъема и спада температуры соответственно весной (с сентября по ноябрь) и осенью (с марта по май) увеличивается с севера на юг и к концу сезона.

3.4. Относительная влажность и осадки

Относительная влажность существенно изменяется в пределах Среднего Чили. Самыми засушливыми являются самые северные районы. К югу от 30° ю.ш. влажность начинает быстро возрастать.

Однако еще существеннее различия влажности по высотным уровням. На побережье она высока (в Вальпараисо, например, 81%). Здесь холодное Перуанское течение проходит вблизи субтропических широт. Происходит интенсивное перемешивание холодного воздуха, пришедшего на более теплую подстилающую поверхность, в результате чего образуются густые влажные туманы. На севере формируется даже специфический климат влажных туманов гаруа, который впрочем слабо выражен уже в районе Ла-Серены. По мере удаления вглубь материка относительная влажность быстро понижается.

Годовой ход облачности в целом на всем протяжении Среднего Чили имеет максимум зимой (июнь - август), причем в центральных районах этот максимум выражен ярче, чем на севере и на юге.

Количество осадков в целом увеличивается с севера на юг от 150 до 2500 мм и более. Это в первую очередь связано с тропической пассатной циркуляцией на севере и западным переносом умеренных широт на юге. В то же время огромное значение для распределения осадков в Чили играет рельеф местности. Основная их масса выпадает на подветренных (западных) склонах Береговой и Главной Кордильеры, в то время как западная часть Продольной долины оказывается в дождевой тени. Так например, в высокогорном поселке Эль-Теньенте (2134 м) выпадает более 1000 мм, в то время, как приблизительно на той же широте в Продольной долине в Сантьяго - всего 350 мм, а на побережье в Вальпараисо - 450 мм.

Годовой ход осадков также меняется с севера на юг. В условиях муссонной (средиземноморской) циркуляции максимум осадков приходится на зиму, когда сюда смещается полярный фронт. На юге же круглогодично господствует умеренный циклогенез и ход осадков более выровнен.

3.5. Эль-Ниньо

Явление Эль-Ниньо представляет собой серьезные изменения в функционировании сложной системы океан-атмосфера в южной части Тихого океана, отражающиеся на погоде различных частей земного шара и, прежде всего, Перу, Эквадора и Чили.

Нормальными условиями циркуляции в южной части Тихого океана являются пассатные течения, направленные на запад и "сгоняющие" теплую воду в сторону Индонезии, в результате высота водной поверхности у берегов Индонезии примерно на 0,5 метра выше, чем у берегов Южной Америки. Температура поверхности воды на западе приблизительно на 8°С выше, чем на востоке, где происходит апвеллинг холодных вод в районе Перуанского течения. По данным американского Национального Управления по Океану и Атмосфере NOAA [http://www.noaa.gov], на востоке Тихого океана изоповерхность +17°С проходит приблизительно на глубине 50 м. Эти холодные воды способствуют высокой продуктивности морских организмов, добыча которых составляет основу жизнедеятельности населения прибрежных территорий. Низкие температуры приповерхностного слоя приводят к образованию температурных инверсий и формированию крайне засушливого климата.

Однако раз в 5-7 лет по не установленным пока учеными причинам такая система циркуляции разрушается. Пассаты, дующие в западном направлении ослабевают, "термоклин" у берегов Индонезии исчезает и теплые воды начинают двигаться на восток. Та же изоповерхность +17°С опускается на глубину приблизительно 150 м. В результате стремительно падает продуктивность организмов у берегов Южной Америки, исчезает пассатная инверсия и выпадают катастрофические ливневые дожди. Сухие русла наполняются водой и несут огромные количества обломочного материала на прибрежные города, смываются маломощные почвы, гибнут живые организмы в прибрежной полосе Тихого океана. Одновременно происходят катастрофические погодные явления (засухи, наводнения) по всему миру.

Обратное по отношению к Эль-Ниньо явление называется Ла-Нинья. Оно, наоборот, вызывает в Северном и на севере Среднего Чили катастрофические засухи, также наносящие значительный урон населению и хозяйству.

3.6. Климатические характеристики по сезонам

Климат зимы

Зимой (июнь-август) все центры действия атмосферы смещаются на север. В районе муссонного климата воздушные потоки обычно направлены с побережья в сторону океана и имеют северо-восточную составляющую с вероятностью 40-60%. Такой муссон увеличивает количество осадков до 2000 м (на общем фоне недостаточного увлажнения в прилегающих районах Атакамы и Аргентинской Пампы). Эти дожди также имеют фронтальный характер, поскольку выпадают в зоне взаимодействия тропических и умеренных воздушных масс.

В умеренном поясе зимой дуют сильные западные ветра, называемые темпораль. Они обычно сопровождаются обильными осадками на орографических барьерах Береговой и Главной Кордильеры: сильными ливнями на побережье и густыми снегопадами во внутренних районах. Ветры нередко переваливают через не слишком высокие в этих широтах Анды. Однако эти ветром в целом смягчают зимние температуры воздуха.

На севере на климат оказывает влияние восточная периферия тихоокеанского антициклона. Южные ветры двигаются из более холодных высоких широт в более низкие теплые, поэтому создаются неблагоприятные условия для конденсации влаги. Это усиливается еще и тем, что подъем холодных вод над Перуанским течением понижают температуру приземного слоя воздуха, низко расположена пассатная инверсия, и конвекция затруднена. Таким образом, зима здесь отличается засушливостью, и лишь изредка выпадают дожди, связанные с близким положением полярного фронта.

Средняя температура июля постепенно уменьшается с севера на юг и при подъеме в горы. В Ла-Серене она равна почти +12°С, а в Пуэрто-Монте - 7,5°С. Также сказывается континентальность климата (отепляющее воздействие океана). В Вальпараисо, располагающемся на побережье средняя температура июля составляет 11,4°С, а в Сантьяго - на той же широте, но в Продольной долине - +8,0°С. Средняя минимальная температура июля на юге Среднего Чили составляет около 7°С, а на севере 17° на побережье и 14° в горах.

Климат лета

Летом (декабрь-февраль) центры действия атмосферы смещаются на юг. Зона умеренной циркуляции перемещается в более высокие широты (к югу от 38° ю.ш.). В области муссонного климата сказывается воздействие близко расположенного субтропического антициклона: господствует высокое давление, пассатная инверсия, воздушные потоки направлены обычно с океана на прогретое побережье суши и имеют южную и юго-западную составляющие, вероятность которых 40-50%. Цепи гор придают воздушным течениям субмеридиональное направление.

Полярный фронт летом практически отсутствуют. В районе умеренной циркуляции осадков выпадает значительное количество, но меньше, чем зимой. Северная же часть Среднего Чили в летнее время практически полностью лишена осадков: в Вальпараисо - 6% годовой суммы осадков, в Сантьяго - 9% [Иванов, 1958].

Средняя температура января в соответствии с приходом солнечной радиации уменьшается с севере на юг, а также с подъемом в горы. В Кальдере она равна +20°С, в Пуэрто-Монте +15°С. Относительно холодный океан с Перуанским течением обусловливает более низкие температуры на побережье, нежели во внутренних районах (Вальпараисо +17,8°С, Сантьяго +20,0°С). Однако иногда, особенно на юге, прохладный океанический воздух проникает вглубь территории страны, умеряя летнюю жару. В целом же изотермы января протягиваются практически параллельно побережью.

3.7. Методы выделения климатических районов

Различия в температуре воздуха не слишком велики в пределах Среднего Чили. Среднегодовая температура воздуха изменяется на побережье и в Продольной долине от 11 до 15°С, среднемесячная - от 7 до 18°С, а сумма активных температур - от 2500 до 5300°С, и только в горах температура может достигать существенно более низких значений. Однако эти территории практически не охвачены метеорологическими наблюдениями, поэтому точных данных по ним нет. Изотермы имеют преимущественно субмеридиональное простирание.

В то же время количество атмосферных осадков является показателем, существенно меняющимся в Среднем Чили. Если в районе Ла-Серены их впадает около 150 мм, то на юге, в Вальдивии - более 2500 мм. Нарастание количества осадков в целом происходит с севера на юг, хотя, безусловно, на наветренных склонах гор изогиеты имеют изгиб, направленный к северу.

Таким образом, наиболее целесообразным было выбрать в качестве основы районирования некие интегральные показатели температуры и влажности. Мы вычислили для территории Среднего Чили значения индекса аридности де Мартонна, гидротермического коэффициента Селянинова (ГТК) и индекса гумидности Торнтвейта, обнаруживающие между собой хорошую корреляцию (0,88-0,94), особенно в пределах побережья и Продольной долины. Индекс де Мартона вычисляется по формуле: IM=R/(t+10), где R - количество осадков за год в миллиметрах, а t - среднегодовая температура в градусах Цельсия [Хромов, Мамонтова, 1974].

Индекс аридности Торнтвейта определяется формулой: IT=100*d/n, где d - разность между суммарной испаряемостью и осадками в месяцы, когда норма испаряемости превышает норму осадков, а n - сумма испаряемости за эти месяцы [Хромов, Мамонтова, 1974].

Для вычисления испаряемости по данным метеостанций была использована эмпирическая формула Иванова: E = 0,0015(25 + t)(25 +t)(100-a), где Е - суммарная испаряемость за месяц в мм, t - среднемесячная температура воздуха в градусах Цельсия, а - относительная влажность воздуха в процентах [Иванов, 1941].

ГТК представляет собой десятикратное отношение суммы осадков за вегетационный период к сумме температур за вегетационный период. ГТК очень удобен еще и потому, что его различные значения практически точно соответствуют вегетации того или иного вида растительности. В высокогорьях южной части Среднего Чили ГТК и индекс де Мартона имеют меньшую корреляцию, поскольку ГТК с высотой уменьшается из-за сокращения вегетационного периода, а индекс де Мартона увеличивается, т.к. падает температура и несколько возрастает количество осадков.

Внутренние различия между прибрежными и внутренними районами внутри каждого широтного пояса, выделенного по показателям температуры воздуха и увлажнения, удобно характеризовать с помощью индексов континентальности, в частности, индекса континентальности Хромова, для вычисления которого требуется данные только по годовой амплитуде воздуха: IX=(A - 5,4*sinF)/A , где А - среднегодовая амплитуда температуры воздуха, а F - географическая широта станции [Хромов, Мамонтова, 1974]. Например, в Вальпараисо (на побережье) этот коэффициент равен 0,54, а в Сантьяго (на той же широте, но в Продольной долине) - 0,75; в Пунта-Корона на побережье - 0,36; а в Пуэрто-Монте, где Продольная долина в виде глубокой ингрессионной бухты выходит в залив Анкуд - 0,52.

В итоге нами было выделено шесть основных климатических районов Среднего Чили (см. табл. 1) - субтропический семиаридный, средиземноморский морской типично-теплый, средиземноморский морской умеренно-теплый, средиземноморский прохладно-умеренный высокогориий, морской умеренный, холодный умеренный высокогорий.

Таблица 1: Климатические районы Среднего Чили

Климатический район	Станция	Высота	Сумма активных температур,°С	ГТК	IM	IT	IХ
Субтропический семиаридный	Ла-Серена	32	5279	0,28	6,08	74	0,57
Средиземноморский морской типично-теплый	Вальпараисо	41	5265	0,85	18,44	82	0,54
	Сан-Фернандо	350	3945	0,59	33,70	75	0,75
	Талька	97	4561	0,75	29,80	81	0,76
Средиземноморский морской умеренно-теплый	Тумбес	120	3323	-	-	-	0,42
	Темуко	114	3175	1,60	54,59	28	0,63
Средиземноморский прохладно-умеренный внутренних районов	Сантьяго	520	4424	0,30	14,69	89	0,75
	Эль-Теньенте	2134	2275	0,56	55,31	79	0,73
Морской умеренный	Вальдивия	5	3059	3,58	119,2	0	0,61
	Пунта-Корона	56	2420	-	-	-	0,36
	Пуэрто-Монт	13	2687	3,41	97,76	0	0,52
Холодный умеренный горный	Лонкимай	900	1376	1,78	107,3	-	0,64

3.8. Характеристика климатических районов

Субтропический семиаридный район охватывает север Среднего Чили - между городами Ла-Серена и Кильота. Он отличается круглогодичным господством субтропической антициклональной погоды. Зима достаточно теплая, а лето прохладное (благодаря охлаждающему влиянию Перуанского течения), среднемесячные температуры колеблются между 11 и 17°С, таким образом вегетационный период длится круглый год. Однако существенным фактором, лимитирующим развитие растительного покрова является сухость климата. Ежегодное количество осадков составляет 100-200 мм, в то время как испаряемость - более 500 мм. Круглый год наблюдается дефицит влаги. С сентября по апрель практически вообще не выпадает осадков.

Средиземноморский морской типично-теплый район занимает западную половину территории Чили между Вальпараисо и Талькой. Здесь уже выражена смена воздушных масс между сезонами - зимой часто приходит прохладный и влажный полярный воздух. Зимы теплые, температура редко опускается ниже +5°С; лето достаточно прохладное, особенно на побережье и лишь на востоке района среднеянварские температуры превышают +20°С. Дефицит влаги наблюдается здесь только в сухой сезон, а зимой увлажнение достаточное.

Средиземноморский морской умеренно-теплый район протягивается между Талькой и Вальдивией, включая береговые низменности, Береговую Кордильеру и большую часть Продольной долины. Здесь большую часть года погоду формирует полярный фронт, часты циклоны и лишь летом приходит сухой и теплый тропический воздух. Зимы здесь по-прежнему безморозные, хотя температура изредка опускается и ниже +5°С; лето прохладное (16-18°С). Осадки здесь выпадают в течение всего года, хотя зимний максимум хорошо выражен.

Средиземноморский прохладно-умеренный климат внутренних районов распространен в восточной приподнятой части Продольной долины и в горах Главной Кордильеры. Зимы здесь прохладные, даже в Эль-Теньенте на широте 34° ю.ш. случаются заморозки. Лето также не жаркое: средняя температура самого теплого месяца не превышает 15°С. Годовые амплитуды больше, чем в приморских районах. Снеговая граница проходит на высоте 3000-3500 м. Количество осадков в горах достаточно велико - орографический барьер Анд собирает западный перенос. Здесь выпадает более 1000 мм.

Морской умеренный климатический район охватывает юг Среднего Чили от Вальдивии до Пуэрто-Монта. Это область практически круглогодичного господства западного переноса и циклонов полярного фронта. Годовая амплитуда, как и в средиземноморском морском климате, не высока, однако абсолютные значения температуры воздуха ниже (от 4-5°С в июле до 15-17° в январе). Годовой ход осадков достаточно выровнен, ежемесячно выпадает не менее 50 мм, в целом за год - более 2000.

Холодный умеренный горный климат распространен в горах Главной Кордильеры юга Среднего Чили. Здесь прохладно лето (11-13°С) и холодная зима. Даже на высоте 900 м (станция Лонкимай) средняя температура июля около 3,5°С. С высоты 1800-2000 м начинается зона вечных снегов. В течение всего года выпадает большое количество осадков, всего за год 1900 мм и более.