Метеорология и климатология

Г.И. ПИЛОВЕЦ
МЕТЕОРОЛОГИЯ 
И КЛИМАТОЛОГИЯ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Допущено
Министерством образования Республики Беларусь 
в качестве учебного пособия для студентов учреждений высшего образования
по географическим специальностям
Москва
ИНФРА-М
2025

УДК 551.5(075.8)
ББК 26.23я73
 
П32
Рецензенты:
кафедра геологии и разведки полезных ископаемых УО «Г
омельский государственный университет им. Франциска Скорины»;
кандидат географических наук, доцент кафедры физической географии 
Белорусского государственного педагогического университета  им. М. Танка А.В. Таранчук
Пиловец Г.И.
Метеорология и климатология : учебное пособие / 
П32
Г
.И. Пиловец. — Москва : ИНФРА-М, 2025. — 399 с. : ил. — 
(Высшее образование).
ISBN 978-5-16-006463-5 (print)
ISBN 978-5-16-102922-0 (online)
Изложена физическая сущность атмосферных явлений и процессов, 
формирующих погоду и климат Земли. Рассмотрены состав, строение и циркуляция атмосферы, ее физические и химические свойства, 
радиационный, тепловой и водный режим; факторы и процессы климатообразования и причины изменения климата, принципы классификации климата, климаты Земли. Описана организация метеорологических наблюдений и международного сотрудничества в данной 
области. 
Для студентов географических специальностей вузов.
УДК 551.5(075.8)
ББК 26.23я73
 
© Пиловец Г.И., 2013
 
© ООО «Новое знание», 2013
ISBN 978-5-16-006463-5 (print) 
ISBN 978-5-16-102922-0 (online)

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.
........................................................................................................ 7
1. Метеорология и ее связь с другими науками.
..................................................... 9
1.1. Метеорология и климатология...................................................................... 9
1.2. Современный комплекс метеорологических дисциплин ..........................14
1.3. Методы исследований в метеорологии .......................................................16
1.4. История развития метеорологии и климатологии......................................18
1.5. Метеорологические и климатические исследования на территории .
Беларуси .......................................................................................................26
1.6. Организация гидрометеорологических наблюдений.
.................................31
1.7. Международное сотрудничество в области метеорологии.
.........................39
2. Строение атмосферы и химический состав воздуха.
...........................................46
2.1. Общие сведения об атмосфере.....................................................................46
2.2. История развития атмосферы.
.....................................................................49
2.3. Строение атмосферы.
...................................................................................54
2.3.1. Характеристика основных слоев атмосферы.....................................57
2.3.2. Магнитосфера.....................................................................................62
2.4. Химический состав воздуха.
........................................................................ 64
3. Физические свойства атмосферы.....................................................................72
3.1. Давление воздуха.
..........................................................................................72
3.2. Температура воздуха.....................................................................................73
3.3. Плотность воздуха. Уравнение состояния газов.........................................74
3.4. Изменение атмосферного давления с высотой...........................................77
3.5. Барометрическая формула...........................................................................78
3.6. Адиабатические процессы в атмосфере......................................................81
3.6.1. Адиабатические изменения состояния воздуха.................................81
3.6.2. Сухоадиабатические изменения температуры воздуха.
.....................82
3.6.3. Влажноадиабатические изменения температуры воздуха.
................83
3.6.4. Адиабатная диаграмма........................................................................84
3.6.5. Псевдоадиабатические процессы.......................................................87
3.7. Потенциальная температура........................................................................88
3.8. Вертикальное распределение температуры.
................................................89
4. Радиационный баланс земной поверхности......................................................95
4.1. Солнце как источник радиации...................................................................95
4.2. Прямая солнечная радиация.
.......................................................................98
4.3. Рассеянная солнечная радиация.
...............................................................102
4.4. Суммарная радиация.
.................................................................................105
4.5. Фотосинтетически активная радиация.....................................................108
4.6. Отражение и поглощение солнечной радиации.
....................................... 110

Оглавление
4.7. Тепловое излучение земной поверхности и атмосферы............................111
4.7.1. Тепловое излучение земной поверхности .
....................................... 112
4.7.2. Встречное излучение атмосферы.
..................................................... 113
4.7.3. Эффективное излучение................................................................... 113
4.8. Радиационный баланс земной поверхности............................................. 114
4.9. Тепловой баланс земной поверхности.
...................................................... 119
5. Тепловой режим атмосферы и подстилающей поверхности............................ 123
5.1. Теплообмен атмосферы с окружающей средой......................................... 123
5.2. Различия тепловых режимов почвы и водоемов. .
Тепловой режим почвы..............................................................................126
5.2.1. Различия тепловых режимов почвы и водоемов..............................126
5.2.2. Тепловой режим почвы.....................................................................128
5.2.3. Распространение тепла в почве........................................................ 130
5.3. Тепловой режим атмосферы...................................................................... 133
5.3.1. Суточный и годовой ход температуры воздуха................................. 133
5.3.2. Заморозки.......................................................................................... 135
5.3.3. Изменение температуры воздуха с высотой.
.................................... 137
5.3.4. Годовая амплитуда температуры воздуха.........................................140
5.4. Географическое распределение температуры приземного слоя .
атмосферы.
..................................................................................................143
6. Водный режим атмосферы.
.............................................................................153
6.1. Влагооборот................................................................................................153
6.2. Испарение и испаряемость........................................................................154
6.3. Характеристики влажности воздуха..........................................................158
6.4. Суточный и годовой ход парциального давления водяного пара .
и относительной влажности ...................................................................... 161
6.5. Конденсация водяного пара в атмосфере и на земной поверхности.......164
6.6. Облака ........................................................................................................167
6.6.1. Международная классификация облаков.
........................................169
6.6.2. Генетическая классификация облаков............................................. 173
6.7. Суточный и годовой ход облачности и ее географическое .
распределение.
............................................................................................ 175
6.8. Образование и географическое распределение туманов.......................... 178
6.9. Атмосферные осадки.
................................................................................. 179
6.9.1. Атмосферные осадки, выпадающие из облаков.
.............................. 179
6.9.2. Образование осадков........................................................................183
6.9.3. Активное воздействие на облака......................................................184
6.9.4. Суточный и годовой ход осадков......................................................185
6.9.5. Географическое распределение осадков..........................................188
6.10. Характеристики увлажнения территории................................................190
6.11. Снежный покров.......................................................................................192
7. Барическое поле и ветер.................................................................................194
7.1. Барические системы.
...................................................................................194
7.2. Карты барической топографии..................................................................197

Оглавление 
5
7.3. Изобары......................................................................................................202
7.4. Горизонтальный и вертикальный барические градиенты........................203
7.5. Периодические и непериодические изменения атмосферного .
давления. Изаллобарическое поле.
............................................................206
7.6. Годовой ход давления. Месячные и годовые аномалии давления............208
7.7. Изменение давления с географической широтой..................................... 210
7.8. Ветер............................................................................................................ 211
7.8.1. Скорость и направление ветра.......................................................... 211
7.8.2. Линии тока.
........................................................................................ 214
7.9. Силы, влияющие на ветер.......................................................................... 216
7.9.1. Ускорение воздуха под действием барического градиента.............. 217
7.9.2. Отклоняющая сила вращения Земли............................................... 218
7.9.3. Геострофический ветер..................................................................... 219
7.9.4. Градиентный ветер............................................................................220
7.9.5. Сила трения.......................................................................................222
7.9.6. Угол отклонения ветра от барического градиента. .
Барический закон ветра....................................................................223
7.9.7. Влияние препятствий на ветер.
.........................................................224
7.10. Суточный ход скорости ветра...................................................................225
7.11. Воздушные массы .....................................................................................226
7.12. Фронты в атмосфере. Типы фронтов.......................................................227
7.12.1. Теплый фронт..................................................................................229
7.12.2. Холодный фронт.............................................................................230
7.12.3. Фронты окклюзии..........................................................................234
7.13. Климатологические фронты. Струйные течения.
....................................236
8. Циркуляция атмосферы .................................................................................241
8.1. Общая циркуляция атмосферы..................................................................241
8.2. Квазигеострофичность течений общей циркуляции.
...............................242
8.3. Циркуляция в тропосфере и нижней стратосфере...................................243
8.4. Зональные и меридиональные составляющие общей циркуляции .
атмосферы.
..................................................................................................249
8.5. Географическое распределение давления. .
Центры действия атмосферы.....................................................................256
8.6. Циркуляция в тропиках.
.............................................................................261
8.6.1. Пассаты и внутритропическая зона конвергенции.........................261
8.6.2. Тропические циклоны......................................................................264
8.7. Внетропическая циркуляция .
....................................................................268
8.7.1. Циклоны .
...........................................................................................269
8.7.2. Антициклоны.
....................................................................................273
8.7.3. Особенности движения циклонов и антициклонов. .
Их роль в общей циркуляции атмосферы........................................275
8.8. Маломасштабные вихри.
............................................................................276
8.9. Муссоны.
.....................................................................................................278
8.10. Местные ветры..........................................................................................281

Оглавление
9. Погода и климат.............................................................................................287
9.1. Погода. Прогноз погоды.............................................................................287
9.2. Климат и климатообразование..................................................................294
9.2.1. Климатическая система. Глобальный и локальный климат............294
9.2.2. Влияние географической широты и распределения моря .
и суши на климат...............................................................................299
9.2.3. Океанические течения и климат.
......................................................301
9.2.4. Орография и климат.........................................................................306
9.2.5. Влияние растительного и снежного покрова на климат .
................307
9.3. Климат города.
............................................................................................308
9.4. Местный климат и микроклимат.
.............................................................. 310
10. Классификация климатов Земли. Климат Беларуси..................................... 313
10.1. Классификация климатов.
........................................................................ 313
10.1.1. Классификация Кеппена.
............................................................... 318
10.1.2. Классификация Берга....................................................................325
10.1.3. Классификация Алисова.
...............................................................328
10.2. Климат Беларуси.
......................................................................................339
10.2.1. Солнечная радиация......................................................................339
10.2.2. Циркуляция атмосферы и температурный режим.......................340
10.2.3. Атмосферные осадки и влажность воздуха.
..................................341
10.2.4. Времена года и фенологические изменения в природе.
...............343
10.2.5. Климатические области.
................................................................346
10.3. Агроклиматическое районирование Беларуси........................................348
11. Изменение климата.
......................................................................................351
11.1. Причины изменения климата...................................................................351
11.2. Методы исследований климата прошлого...............................................358
11.3. Изменение климата в геологической истории Земли.
.............................361
11.4. Изменения климата в историческое время..............................................368
11.4.1. Изменение климата в период до инструментальных .
наблюдений....................................................................................368
11.4.2. Изменение климата в период инструментальных наблюдений. .
Антропогенные изменения климата............................................. 371
11.4.3. Ожидаемые последствия современных изменений климата .......376
11.5. Изменение климата на территории Беларуси и России. .
Прогнозируемые последствия климатических изменений.....................379
11.5.1. Изменения климата Беларуси и России........................................379
11.5.2. Прогнозируемые последствия климатических изменений..........383
Приложение......................................................................................................390 
Литература.
........................................................................................................396

Предисловие
Учебное пособие написано в соответствии с действующей программой по специальности 1-32 02 01/02 География (научно-педагогическая деятельность). Цель учебного курса «Метеорология и 
климатология» — изложение основ современных представлений об 
атмосферных процессах и закономерностях формирования погоды 
и климата, что необходимо для подготовки всех географов. 
Ход метеорологических процессов оказывает влияние на все 
стороны жизни: определяет гидрологический режим водных объектов; без метеорологической информации не могут обойтись авиация, морской, железнодорожный и автомобильный транспорт; от 
погодных условий зависят работа коммунальных служб городов и 
сельскохозяйственное производство. Погода влияет на самочувствие и работоспособность людей. В XXI в. исключительное значение приобрела проблема взаимодействия человека и природной 
среды. 
В последние десятилетия существенно усовершенствовались 
методы исследований в метеорологии и климатологии. На современном этапе развития из метеорологии выделилось несколько 
частных дисциплин, изучающих различные стороны атмосферных 
процессов: физика атмосферы, синоптическая метеорология, динамическая метеорология и др. Широкое использование метеорологических сведений привело к возникновению прикладных разделов: сельскохозяйственная метеорология (агрометеорология), 
авиационная метеорология, морская метеорология, космическая 
метеорология, военная метеорология, ядерная и химическая метеорология, метеорология озона, медицинская и биометеорология 
и др. Кроме того, на основе физико-математического моделирования атмосферных процессов, достижений дистанционных методов 
в гидрометеорологии, итогов международных экспериментов и мониторинговых наблюдений возникла и развивалась теория климата. Системный подход, при котором рассматривается суть атмосферных явлений и процессов, а также связи, существующие между 
ними и отдельными компонентами климатической системы — ат

Предисловие
мосферой, океаном, криосферой и сушей, обеспечивает более глубокое понимание условий формирования погоды и климата. 
На метеорологию возложена задача контроля загрязнения 
природной среды, а в последние годы решается проблема активного воздействия на атмосферу с целью улучшения климата и управления погодой. 
В основу учебного пособия положены материалы различных 
учебных изданий для студентов-географов высших учебных заведений, а также студентов, специализирующихся в области метеорологии и климатологии, современных изданий, касающихся вопросов изменения климата и использования климатических ресурсов, 
энциклопедических изданий, географических словарей и глоссариев метеотерминов, а также многочисленных сайтов в Интернете.
Автор выражает глубокую признательность и благодарность 
рецензентам: канд. геогр. наук, доценту кафедры физической географии БГПУ им. М. Танка — Таранчук А.В.; канд. геол. наук, доценту кафедры геологии и разведки полезных ископаемых Павловскому И.Т. и сотрудникам кафедры геологии и разведки полезных 
ископаемых (зав. кафедрой, доценту Трацевской Е.Ю., ст. преподавателю Акулевич А.Ф., асс. Желудович Т.А.) Гомельского государственного университета им. Ф. Скорины за ценные замечания 
и пожелания по улучшению структуры и текстов; Черняковой А.П. 
за подготовку рукописи к печати, а также методисту РИВШ Ткаченко И.С. и сотрудникам издательства «Новое знание», способствовавшим его изданию.

Метеорология и ее связь с другими 
науками 
1.1. Метеорология и климатология
Метеорология — наука об атмосфере, ее газовом составе, строении, свойствах, физических и химических процессах и явлениях, 
создающих разные условия погоды. Процессы, происходящие в атмосфере, развиваются в основном в результате превращения энергии, поступающей от Солнца. Атмосферные процессы протекают 
по физическим законам, поэтому метеорология — наука геофизическая. Явления, происходящие в атмосфере, называются метеорологическими явлениями.
Физическое состояние атмосферы в той или иной местности 
за короткий промежуток времени (в данный момент, за день, сутки, месяц, сезон или год) называется погодой. Изменения погоды 
оказывают влияние на различные области хозяйственной деятельности как на поверхности земли (сельское хозяйство), так и в более 
высоких слоях атмосферы (авиация). Для понимания причин изменения погоды у земной поверхности необходимо изучение толщи атмосферы до 30–40 км.
Погода характеризуется количественными (измеряются инструментально) и качественными метеорологическими параметрами: температура и влажность воздуха, атмосферное давление, 
скорость и направление ветра, количество и интенсивность атмосферных осадков, количество, высота и формы облаков, разные 
виды солнечной радиации.
Атмосферные явления, за которыми проводятся наблюдения 
на метеорологических станциях, разделяются на группы:
♦
♦гидрометеоры  — осадки, выпадающие на земную поверхность (дождь, снег, град и др.), взвешенные над ней (туман), образующиеся на поверхности (роса, гололед, иней, изморозь) или 
поднятые ветром с поверхности земли (метель); 

1. Метеорология и ее связь с другими науками
♦
♦литометеоры — скопление твердых (не водных) частиц, которые поднимаются с поверхности земли ветром и переносятся на 
некоторые расстояния либо остаются в воздухе во взвешенном состоянии (пыльные бури);
♦
♦электрические явления (гроза);
♦
♦оптические (зарница);
♦
♦неклассифицированные явления. 
Атмосферные явления не подлежат измерению, а определяются визуально.
Метеорологические величины и атмосферные явления, которые характеризуют погоду, непрерывно изменяются. Эти изменения происходят как во времени, так и в пространстве. Они имеют 
суточный и годовой ход, а также географические закономерности 
распределения. 
Перенос воздуха и изменение его свойств, характеризуемых 
метеорологическими величинами и явлениями, в горизонтальном 
направлении называется адвекцией (например, адвекция воздушных масс, тепла, водяного пара и др.).
В метеорологии для характеристики интенсивности изменения метеорологических величин в пространстве широко используется понятие градиента. В практической метеорологии градиент – 
это изменение какой-либо величины, приходящееся на единицу 
расстояния. Так как по высоте (вертикали) изменения физических 
величин происходят намного быстрее, чем в горизонтальном направлении, то при определении вертикальных градиентов за единицу расстояния принимают 100 м, а для горизонтальных — расстояние на земной поверхности, соответствующее 1° по меридиану, 
т.е. 111 км (практически в расчетах принимают 100 км). Например, 
вертикальный градиент температуры воздуха 0,6 °С/100 м, горизонтальный — 2 °С/100 км.
Климатология  — раздел метеорологии, изучающий закономерности формирования климатов, их распределение по земному 
шару, а также изменения климата в прошлом и в будущем. Климатология, являясь разделом метеорологии, одновременно входит в 
систему географических наук. 
Климатом называют многолетний режим погоды, характерный 
для определенной местности и обусловленный взаимодействием