Взаимосвязь рельефа с климатом и тектоническим строением на территории Евразии

2.4 Типы климата, отражающие их роль в процессе рельефообразования

Из всего сказанного можно видеть, как сложны и многообразны взаимоотношения между климатом и рельефом. Естественно поэтому, что были сделаны попытки дать классификацию климата, отражающую их роль в процессах рельефообразования. Первый опыт такой классификации дал А. Пенк, различавший три основных типа климата: 1) нивальные климаты (от лат. nivalis – снежный), 2) гумидные (влажные, богатые атмосферными осадками, выпадающими в жидком виде) и 3) аридные (сухие и жаркие) климаты. Данная классификация климата более детальна, с развернутыми характеристиками протекающих в них процессов.

Рисунок 4 – Схема современной морфоклиматической зональности (по К.В. Пашкангу)

1. Нивальные климаты характеризуются тем, что осадки выпадают во все сезоны года в твердом виде (в форме снега) и притом в количестве большем, чем может растаять и испариться в течение очень короткого и холодного лета. Это объясняется тем, что в высоких приполярных широтах, которым свойствен этот климат, нижняя граница х ионосферы (зоны атмосферы с положительным балансом твердых осадков) опускается очень низко, местами, по-видимому, до самого уровня океана. Избыток нерастаявшего снега, накапливающегося из года в год преимущественно в понижениях рельефа, начинает в конце концов удаляться в виде движущихся ледников. В условиях океанического положения на суше развиваются обширные материковые оледенения (Гренландия, Антарктида), в горных условиях – местами оледенение сетчатого типа. На морях – это область обширных плавучих ледяных полей. Рельеф поверхности материковых ледяных щитов в общем выпуклый и совершенно не отражает рельефа подстилающего лед коренного ложа. Ледники часто широким фронтом или отдельными языками спускаются с суши в море, давая начало плавучим айсбергам. Кроме приполярных пространств, нивальный климат свойствен также вершинным частям высоких гор, поднимающихся за снеговую границу, причем это может иметь место под всеми широтами, даже под самым экватором. Здесь формируются своеобразные гляциальные (ледниковые) формы высокогорного рельефа: цирки, корытообразные долины, острые гребни, пирамидальные вершины и др.

2. Полярный климат, или климат зоны многолетнемерзлых грунтов, свойствен в основном зоне тундры, но в континентальных условиях (Восточная Сибирь) распространяется (в своем морфологическом преломлении) и на более южные ландшафтные зоны. Климат в типичном развитии характеризуется длинной и суровой зимой, коротким и прохладным летом, малым количеством осадков (обычно менее 300 мм), большой облачностью, малой интенсивностью солнечной радиации, сильными ветрами. Ниже тонкого, оттаивающего летом («деятельного») слоя залегает толща многолетнемерзлого, непроницаемого для воды грунта, мощность которого в континентальных условиях может достигать нескольких сотен метров. Наличие постоянной мерзлоты вызывает ряд процессов, характерных для этого климата и создающих ряд специфических микро- и мезоформ. При низких температурах даже летом преобладает физическое, преимущественно морозное выветривание, дающее при обнажении коренных пород обилие грубообломочного материала. Химическое выветривание является, наоборот, сильно ослабленным. В связи с этим реки очень бедны тонким взвешенным материалом, несут очень чистую, прозрачную воду. Коэффициент поверхностного стока очень высок. Реки, питание которых происходит преимущественно за счет талых снеговых вод при почти полном отсутствии грунтового питания, характеризуются длительным покрытием льдом, кратковременным половодьем летом и продолжительным маловодьем зимой. Широко распространенное мнение, что мерзлота грунта задерживает и ослабляет эрозию рек, по-видимому, неверно, так как речная вода, воздействуя термически на мерзлый грунт, вызывает оттаивание его верхних слоев и делает его уязвимым для эрозии. Исключение представляют, быть может, некоторые небольшие речки Восточной Сибири, промерзающие зимой до дна.
Характерны для наиболее континентальных частей мерзлотной зоны Евразии наледи, или тарыны, – излияния и замерзание речных вод зимой при сдавливании их между круглогоднемерзлым грунтом и нарастающим в толщину покровом речного льда. Речные наледи сохраняются часто все лето и способствуют расширению русла реки, так как последняя обтекает массу наледи сбоку и усиленно размывает свои берега. Сходный с наледями генезис имеют гидролакколиты, представляющие по существу подземную наледь. Сдавленные между слоем постоянной и постепенно утолщающимся в течение зимы слоем сезонной мерзлоты подземные воды не изливаются непосредственно на поверхность, но приподнимают в виде бугра верхний слой минерального грунта и покрывающий его слой торфа и замерзают под ними в виде линзообразного тела. Типичные гидролакколиты представляют многолетние образования и приурочены к более континентальным частям тундровой зоны. В более южных частях Восточной Сибири, уже в таежной зоне, образуются сезонные бугры вспучивания, сходные по строению и генезису с гидролакколитами. Возникновение такого бугра предшествует образованию грунтовой наледи: на вершине или сбоку бугра образуется, часто со взрывом, трещина, из которой начинает изливаться вода, замерзающая тут же слой за слоем.
С мерзлотными явлениями связаны также так называемые «задерненные кочки» (thufur исландцев), образующиеся во множестве на ровных луговых участках Исландии.
Вследствие сцементированности рыхлых грунтов мерзлотой теневые склоны долин бывают часто более крутыми, чем ориентированные на юг, протаивающие глубже и подвергающиеся более интенсивной денудации.
Основным фактором денудации в пределах мерзлотной зоны является солифлюкция. Развитие ее обусловлено тем, что оттаивающий летом верхний слой грунта бывает насыщен водой благодаря водоупорности мерзлого слоя и слабой испаряемости. В горных условиях этой зоны совокупное влияние морозного выветривания, нивации и солифлюкции приводит к образованию на склонах нагорных или гольцовых террас и выравненных поверхностей (альтипланация).
Трещины, образующиеся при сильных морозах на поверхностях грунта, обнаженных ветром от снега, весной при оттаивании заполняются водой, которая замерзает ночью, раздвигая стенки трещины, благодаря чему трещина постепенно растет в ширину и глубину. Часто неглубокие трещины располагаются в виде сети многоугольных ячей с выпуклой поверхностью (трещинные полигоны). Частое чередование замерзания и оттаивания приводит также к дифференциации грунтовой массы деятельного слоя на мелкоземистую и щебневую фракции и к образованию на ровных поверхностях «каменных многоугольников», «каменных венцов» и колец, а на склонах, при участии солифлюкции, – каменных фестонов и каменных полос, тянущихся по склону сверху вниз и чередующихся с полосами мелкозема.
Несмотря на то что холодные воды, способные содержать в растворе большее количество углекислоты, отличаются большой агрессивностью, поверхностные формы карста в известняковых породах в условиях полярного климата почти совершенно отсутствуют. Растворяющее действие воды в мерзлой породе, за исключением редких «таликов», проявляться не может и имеет место лишь в известняковых щебневых массах грубой коры выветривания в пределах «деятельного слоя». Карстовый процесс может захватывать также толщи растворимой породы ниже слоя многолетнемерзлого грунта. В противоположность настоящему карсту, в области постоянной мерзлоты широко распространены явления термокарста. Они обусловлены локальной деградацией мерзлоты, т.е. оттаиванием грунта на большую глубину, что вызывает его просадку и образование неглубоких впадин, обычно заполняющихся водой. Чаще всего такие впадины возникают уже в таежной зоне на местах уничтоженного пожаром или рукой человека леса.
3. Гумидные климаты. Количество выпадающих в течение года осадков больше, чем может испариться и просочиться в почву. Избыток атмосферной воды стекает по поверхности в виде склонового стока, производя плоскостную денудацию, а также в виде рек и ручьев. В связи с этим эрозионные формы рельефа являются доминирующими в морфологическом комплексе. Можно выделить 3 подтипа гумидного климата:
А) Гумидный климат умеренных широт, свойственный их более северной (в северном полушарии) или более южной (в южном полушарии) полосе. Зима более или менее резко выражена, обычно с ежегодным развитием снежного покрова, препятствующего на протяжении нескольких месяцев в году проникновению воды в почву. В период таяния снегов – половодье рек, усиленная разработка эрозионных форм и обильное пополнение грунтовых вод. В более близких к тропикам частях этой зоны осадки в форме дождя могут выпадать во все времена года. Годовое количество осадков колеблется от 300 до 650 мм и выше. Время их преимущественного выпадения изменяется в зависимости от океанического или континентального положения. Зимой температуры могут падать очень низко – до –20–25°, средние температуры июля колеблются от +10 до +20°. В летнее время может энергично протекать химическое выветривание. Развиты древесная (хвойные и лиственные леса) и травяная растительность лугового типа. Водотоки большей частью постоянные и сеть их умеренно густая. Развитию эрозионной деятельности временных водотоков и образованию густой сети оврагов в период таяния снегов и во время сильных летних дождей препятствует травяная и древесная растительность, замедляющая и рассредоточивающая сток со склонов и защищающая таким образом почву от размыва. На растворимых горных породах нередко наряду с эрозионными формами бывают развиты и карстовые. Карст, как правило, покрытый, т.е. карстующаяся порода покрыта сверху июле или менее мощным плащом нерастворимых рыхлых образований.
Б) Семигумидный климат умеренных широт с более или менее резко выраженной дифференциацией года на влажный и сухой периоды (области муссонов, субтропики с дождями в период наинизшего стояния Солнца). К этому же подтипу следует отнести и климат наших степей. Во влажные периоды энергично протекает химическое выветривание, в сухие периоды на благоприятных для этого местах (в местах обнажения коренных пород) – преимущественно инфляционное физическое выветривание. Богатые коллоидами продукты выветривания образуются, но они бывают подвижными преимущественно во влажное время года; во время засухи ссыхающиеся коллоиды связывают остальные составные части коры выветривания и делают их малоподвижными. В формировании рельефа наряду с постоянными реками большое участие принимает также эрозия временных водотоков, создающая местами, по-видимому, при участии человека, густую и разветвленную систему оврагов и балок.
В) Гумидный теплый климат экваториальных лесов с годовой суммой осадков 1500–2000 мм и выше. Годовые амплитуды температуры крайне малы, не превышают в материковых условиях 6°, в приморских – не выше 1°. Суточные амплитуды температуры воздуха значительно больше. Еще больше и резче колебания температуры почвы и скал, когда их сильно нагретые поверхности подвергаются в послеполуденные часы быстрому охлаждению конвекционными ливневыми дождями. Сухих месяцев нет: дожди только усиливаются в периоды зенитального стояния Солнца. Средняя годовая температура высокая, изменяется в пределах от 23 до 29°, главным образом в зависимости от абсолютной высоты и берегового или континентального положения местности.
Физическое выветривание протекает слабо, преимущественно в горных странах, где на поверхность часто обнажаются скальные коренные породы. Химическое выветривание, наоборот, идет весьма энергично, особенно на равнинах, постепенно ослабевая с высотой в горах. Выветривание и почвообразование протекают по сиаллитному типу и приводят в конечном итоге к образованию красноземов. Сиаллитная кора выветривания может достигать мощности нескольких десятков метров, скрывая коренные породы и придавая даже сравнительно высоким горам мягкие, округлые формы. Густой растительный покров ослабляет обильный поверхностный сток по насыщенной водой коре выветривания и препятствует образованию эрозионных рытвин. Поверхностный сток чаще проявляется в виде пластовых потоков, производящих равномерную денудацию склонов. На склонах, в коре выветривания часто развивается солифлюкция, иногда в подповерхностном слое, который меньше скреплен густым сплетением корней растений. Местами на более крутых склонах растительный слой разрывается и возникают оплывины. Свидетельствами интенсивно протекающей денудации часто являются изолированные островные горы с крутыми, скалистыми, вертикально-бороздчатыми склонами, известные в литературе под названием «сахарных голов». Эти склоны подвергаются интенсивной десквамации и отступают, сохраняя свою крутизну.
Реки влажно-теплых экваториальных областей проявляют крайне слабую эрозию; многие реки почти совсем не врезались в имеющиеся в их руслах уступы. Ж-Трикар, обследовавший реки, объясняет это тем, что эти реки несут лишь тонкую муть (продукты химического выветривания) и почти не переносят по своему днищу галек, являющихся основным абразивным материалом при речной эрозии. В связи с этим в руслах экваториальных рек почти не наблюдается образования галечниковых отмелей.
Можно отметить, что только по побережьям тропических морей возводят свои постройки рифообразующие кораллы, могущие развиваться лишь в водах с температурой не ниже 20°.
С удалением от экватора в сторону тропиков годовые суммы осадков уменьшаются, оба периода зенитального стояния Солнца и усиления осадков постепенно сближаются и у тропика сливаются в один. Сухие периоды приобретают черты аридности и могут охватывать от 2,5 до 7,5 месяцев. Этот переходный пояс тропиков с климатом саванн характеризуется также особым комплексом процессов, изменяющих земную поверхность, что находит себе отражение и в морфологическом комплексе этого пояса.
4. Аридные климаты характеризуются малым количеством выпадающих осадков (обычно не более 250–200 мм), большой сухостью воздуха, интенсивной испаряемостью, превышающей во много раз годовую сумму осадков, высокой ясностью неба при достаточно высоком стоянии Солнца, что определяет высокие дневные температуры и столь же значительное охлаждение путем излучения ночью. При таких условиях рыхлые покровные образования аридных областей являются совершенно сухими и растительный покров на них либо совершенно отсутствует, либо крайне разрежен и представлен редко разбросанными ксерофитами, совершенно не защищающими субстрат от действия вегра. Ветры же в пустынях при отсутствии ослабляющей их древесной растительности могут достигать большой силы. Таким образом, ветер в большинстве аридных пустынь является основным фактором рельефообразования: он создает здесь как дефляционные, так и аккумулятивные формы. К последним принадлежат весьма разнообразные формы дюн песчаных пустынь. Следует отметить также коррадирующую работу ветра, несущего песчаные частицы. Забираясь во все самые узкие щели горных пород и выметая из них сухие продукты выветривания, ветер способствует расширению трещин и создает бросающуюся в глаза отпрепарированность всех структурных элементов.
Можно выделить два подтипа аридных климатов:
А). Вполне аридный климат тропических пустынь зоны пассатов. В этих пустынях осадки выпадают лишь спорадически, иногда в несколько лет раз, но обычно в виде сильнейших ливней, способных создавать кратковременный, но достаточно интенсивный поверхностный сток. В связи с этим эрозионные формы в виде обычно сухих, лишенных водотока долин встречаются даже в наиболее аридных пустынях, но их сеть крайне разрежена и часто одна сухая долина отделена от другой расстоянием в несколько сотен километров. Долины эти обычно имеют своеобразную, ящикообразную в поперечном профиле форму и заканчиваются чаще всего, не выходя за пределы пустыни, в какой-либо бессточной впадине. Немногие постоянные реки, пересекающие пустыню и достигающие Мирового океана, являются экзотическими реками, начинающимися за пределами пустыни, в области гумидного климата или в горноледниковых районах нивального климата. Но и эти реки в пределах пустыни притоков не получают. Пустыня является, таким образом, областью без стока. Продукты энергично протекающего в пустынях физического выветривания могут лишь в незначительной мере выноситься за пределы аридной области ветром в виде пыли и накапливаются мощными толщами в понижениях рельефа.
Характерным элементом рельефа пустынь являются многочисленные замкнутые впадины разных размеров, обычно сухие или занятые бессточными, сильно минерализованными озерами. Некоторые из этих впадин тектонического происхождения, но многие своей разработкой и углублением обязаны дефляции.
Б). Семиаридный климат пустынь умеренных широт. Большинство описанных выше процессов и создаваемых ими форм рельефа областей вполне аридного климата наблюдается также и в пустынях умеренных широт со свойственной им циклональной циркуляцией. Однако областям семиаридного климата свойственны и некоторые особенности. Осадки здесь выпадают в несколько большем количестве и притом более регулярно, но сконцентрированы на очень короткий отрезок года (в пустынях Средней Азии на март и апрель). Остальная часть года крайне бедна осадками, а в некоторые месяцы и совершенно их не получает. Однако в дождливый период почва оказывается пропитанной водой на значительную глубину, и при наличии очень влагоемкого глинистого грунта временно создается поверхностный сток. Чаще всего этот сток распадается на большое число отдельных небольших водотоков, создающих в водоупорных породах чрезвычайно густое эрозионное расчленение ветвящимися овражными рытвинами. Образуется рельеф типа «дурных земель».
Дождливое время в семиаридных пустынях – это период нисходящего движения почвенных вод и выноса растворимых солей в более глубокие горизонты. Просочившаяся в грунт вода не всегда может скопиться там в виде сплошного водоносного горизонта, но поднимается в сухое время по капиллярам снова на поверхность и, испаряясь, оставляет здесь вынесенные из глубины растворенные вещества, цементируя ими поверхностные слои коры выветривания. Так возникают, чаще не на самой поверхности, а на небольшой глубине, так называемые пустынные корки. Образующиеся по окраинам пустынных плато овраги, ветвясь, отчленяют иногда отдельные массивы. В дальнейшем эти овражные рытвины, разрастаясь путем пустынного выветривания в ширину, разделяют плато на множество отдельных плоско- или округловершинных островных гор, занимающих в совокупности меньшую площадь, чем разделяющие их пониженные пространства.
Устанавливающийся в дождливое время года делювиальный смыв сносит тонкие глинистые частицы в замкнутые депрессии пустынного рельефа. Часто эти неглубокие плоские понижения превращаются в эфемерные озерки, быстро высыхающие и оставляющие глинистый наилок. Этот наилок при участии сине-зеленых водорослей, обильно развивающихся в период увлажнения, образует очень твердую корку с горизонтальной ровной поверхностью, растрескивающейся при высыхании на многоугольники («такыры» пустынь Средней Азии, «плайи» Северной Америки). Пески пустынь умеренных широт быстрей, чем в тропических пустынях, закрепляются растительностью и переходят в неподвижное состояние.
Как уже можно было убедиться из вышесказанного, перечисленные морфологические типы климатов обнаруживают на земной поверхности зональное расположение, знаменуясь в ландшафтном отношении тем или другим типом растительности. Границы между этими климатическими зонами не совпадают с какими-либо параллелями, но проходят очень неправильно, благодаря чередованию в пределах каждой зоны материков и океанов, наличию теплых и холодных морских течений, неравномерному развитию материковых масс и чертам их орографии. Так, благодаря последним двум факторам в пределах Восточной Азии аридная зона пустынь северного полушария проникает далеко на север, как уже было указано, до 50° с. ш., почти смыкаясь с областью климата, носящего черты полярного (распространение почвенной мерзлоты с характерным для последней комплексом микроформ). Благодаря большей континентальности климата северного полушария сравнительно с южным, экваториальная гумидная зона сдвинута относительно географического экватора несколько к северу.
Следует, наконец, отметить, что границы между климатическими зонами не остаются постоянными, но испытывают в течение года периодические смещения то в сторону полюсов, то в сторону экватора, следуя за движением Солнца. Зоны, в пределах которых происходят эти сезонные перемещения, являются переходными, имея на протяжении части года, например, аридные условия, на протяжении другой части года гумидные (семигумидный тип климата). К таким промежуточным зонам относится область Европейско-Африканского (Романского) Средиземноморья с дождливым холодным временем года и засушливым летом. Переходная зона от аридной к экваториальной гумидной характеризуется, наоборот, дождливым летом при наивысшем стоянии Солнца. Сюда же следует отнести области муссонов.
Взаимоотношения рельефа и климата многообразны и сложны, климат воздействует на рельеф непосредственно и опосредованно. Климат определяет набор экзогенных рельефообразующих процессов, их характер и интенсивность. Поэтому современная морфоскульптура в определенной степени зональна.