klima

klima (kasnolat. clima < grč. ϰλίμα: nagib; strana svijeta), podneblje; prosječno stanje atmosfere, tj. ukupnost svih vremenskih prilika nad nekim mjestom ili područjem Zemljine površine u duljem razdoblju. Proučavanjem klime bavi se klimatologija.

Klima se definira kao prosječni tijek vremena nad nekim mjestom ili područjem Zemljine površine u određenom razdoblju, pri čem se uzimaju u obzir prosječne i krajnje varijacije prema meteorološkim podatcima u razdoblju od 10, 20, 30 do 100 godina. Međunarodna meteorološka organizacija (danas Svjetska meteorološka organizacija) donijela je 1935. odluku da je za dobivanje reprezentativnih podataka potrebno razdoblje od 25 do 35 godina kao »standardno razdoblje za određivanje klimatskih karakteristika«. Usporednom analizom tridesetogodišnjih nizova s podatcima standardnoga razdoblja mogu se uočiti osnovne tendencije promjena klime.

Povijest istraživanja

U starome vijeku smatralo se da klimu nekog područja određuje jedino kut pod kojim na tlo pada Sunčeva svjetlost, tj. da ovisi samo o geografskoj širini. Hipokrat je 400 godina pr. Kr. u djelu O zraku, vodi i tlu opisao učinak klime na ljudsko zdravlje. Razvoj termometra i barometra sredinom XVII. st. omogućio je sustavno mjerenje osnovnih meteoroloških elemenata. Edmund Halley objavio je prvu kartu vjetrova iznad oceana (1686), Benjamin Franklin izradio je kartu Golfske struje (1770), Alexander von Humboldt je prvi primijetio utjecaj ljudi na promjenu klime (1800), Francis Galton je u djelu Meteorographica (1863) uveo sinoptičku kartu i pojam anticiklona. Razvoju teorijskih metoda u klimatologiji znatno su pridonijeli Julius von Hann, američki meteorolog Victor Conrad (1876–1962), ruska klimatologinja Jevgenija Samojlovna Rubinštejn (1891–1981), ruski klimatolog Oleg Aleksejevič Drozdov (1909–2001), njemački klimatolog Helmut Landsberg (1906–85) koji je u klimatologiju uveo uporabu statističke analize i dr.

Osnovni pojmovi

Klimatski elementi veličine su kojima se dugoročno prikazuje fizikalno stanje atmosfere i fizikalne pojave u njoj. Dijele se na svemirske elemente (izravno zračenje, nebesko ili difuzno zračenje, Zemljino dugovalno zračenje) i meteorološke elemente (temperatura Zemlje i zraka, tlak zraka, smjer i brzina vjetra, vlaga zraka i isparavanje, naoblaka i trajanje Sunčeva sijanja, oborine, snježni pokrivač). Humidnost je obilježje klime u kojoj raslinje cijele godine ima dovoljno vlage za život, a aridnost obilježje u kojoj raslinje takve vlage nema.

Standardno klimatološko razdoblje (standardni klimatološki period) najčešće je tridesetogodišnje razdoblje (npr. 1961–90) koje omogućuje usporedbu dvaju ili više nizova podataka klimatskih elemenata.

Klimatski faktori nepromjenljive su svemirske (astronomske) ili zemaljske (terestričke ili geografske) okolnosti koje na nekom mjestu u dugom razdoblju djeluju na meteorološke elemente oblikujući klimu: Zemljina rotacija i revolucija, geografska širina, raspored kopna i mora, atmosfera i njezin sastav, nadmorska visina, morske struje, reljef, vrsta podloge: voda, snijeg, led, kamen, vrsta tla i biljni pokrov, čovjekova djelatnost: pustošenje, pošumljivanje, melioracija itd. Kako klimatski faktori neprekidno djeluju na klimatske elemente, nazivaju se klimatskim modifikatorima.

Klimatski sustav čine atmosfera, hidrosfera, površina litosfere i sav živi svijet.

Klimatski pojas područje je na Zemlji omeđeno geografskom širinom (0–10°, 10–25°, 25–35°, 35–60°, 60–75°, 75–90°) ili nekim izotermama, odnosno utvrđeno prema polju atmosferskoga tlaka ili strujanja: ekvatorski, tropski, suptropski, umjereni, subpolarni i polarni. Ovisno o definiciji, položaj mu je stalan ili se pomiče za Suncem.

Klimatska granica usko je prijelazno područje, širine desetak kilometara ili manje, između dviju različitih klima. Obično se proteže uzduž planinskoga bȉla.

Klimatološka karta geografska je karta na kojoj je prikazana raspodjela pojedinoga klimatskog elementa: srednje godišnje temperature zraka, srednje temperature zraka za pojedini mjesec, srednjega godišnjeg broja hladnih dana (t_min < 0 °C), toplih dana (t_maks ≥ 25 °C), toplih noći (t_min ≥ 20 °C), dana sa snježnim pokrivačem debljim od 1 cm, srednje godišnje naoblake, relativne vlažnosti zraka, količine oborine itd. u nekom standardnom klimatološkom razdoblju.

Klimatski atlas (atlas klime) publikacija je sastavljena od klimatoloških karata koje prikazuju mjesečne i godišnje raspodjele glavnih klimatskih elemenata na nekome području, obično za razdoblje od 30 godina.

Klimatski dijagram (klimagraf) grafički je prikaz vrijednosti klimatskih elemenata, npr. prosječne količine oborina i temperature zraka određenoga područja u razdoblju od 12 mjeseci.

Klimatske klasifikacije

Klimatske klasifikacije općenito se dijele na efektivne (empirijske) i genetske. Efektivne su klasifikacije deskriptivne, polaze od posljedica koje klima ostavlja na biljnome pokrovu, temperature, oborina, odnosno mjerljivijih elemenata pa su raširenije. Genetske polaze od uzroka klime (njezine geneze), napose od opće cirkulacije atmosfere, odnosno zonalne raspodjele prizemnih vjetrova, zračnih masa i fronti te posebno uzimaju u obzir stupanj kontinentalnosti, položaj prema moru i nadmorsku visinu.

Köppenova klasifikacija klima

Wladimir Köppen dao je 1900. (na temelju svoje klasifikacije temperaturnih područja iz 1884) i danas široko primjenjivanu empirijsku podjelu na pet osnovnih skupina klima (klimatskih razreda) koje je relativno jednostavno odrediti s obzirom na srednje mjesečne i godišnje vrijednosti temperature zraka, količine oborina i raširenosti biljnih vrsta. U toj klasifikaciji, dodatno modificiranoj 1918. i 1936. (Köppen), 1954. i 1961. (Rudolf Geiger), svaka od osnovnih skupina označena je velikim slovom (znakovi A, B, C, D, E), većina se skupina dijeli na podskupine ovisno o količini i periodičnosti oborina (znakovi f, s, w), a pojedine se podskupine dalje dijele ovisno o srednjoj temperaturi ljeta (znakovi a, b, c). Tako se razlikuju skupine:

tropske kišne klime (A), srednja temperatura zraka u najhladnijem mjesecu u godini viša je od 18 °C; podskupine su prašumska klima (Af), u kojoj najsuši mjesec ima prosječno najmanje 60 mm oborina, savanska klima (Aw), s izrazitim kišnim razdobljem ljeti i izrazito suhim razdobljem zimi, u kojoj najsuši mjesec ima manje od 60 mm oborina, ali je ta količina ujedno manja od razlike broja 100 i količnika ukupne godišnje količine padalina i broja 25 (uz taj tip u dopunama klasifikacije uveden je rijedak tip As, sa suhim razdobljem ljeti, a kišnim zimi), te monsunska klima (Am), prijelazni tip između prašumske i savanske klime, sa sezonskom raspodjelom oborina i kratkim suhim razdobljem, u kojoj najsuši mjesec (u razdoblju zimskoga solsticija) ima manje od 60 mm oborina, ali je ta količina ujedno jednaka ili veća od razlike broja 100 i količnika ukupne godišnje količine padalina i broja 25,

suhe klime (B), temperaturne granice određuju se odnosom srednje godišnje temperature i srednje godišnje količine oborina (u mm), a na isti se način određuju i podskupine; srednja godišnja temperatura množi se s 20 te se umnošku dodaje 280 ako 70% i više od ukupne godišnje količine oborina pada u ljetnoj polovini godine (travanj–rujan na sjevernoj polutki, listopad–ožujak na južnoj polutki), 140 ako su oborine jednoliko raspodijeljene, a 0 ako 70% i više od ukupne godišnje količine oborina pada u zimskoj polovini godine; u pustinjskoj klimi (BW) ukupna je godišnja količina oborina manja od 50% tako izračunatog praga, a u stepskoj klimi (BS) ona je veća od 50% toga praga, a manja od samoga praga; obje se podskupine dalje dijele ovisno o srednjoj godišnjoj temperaturi; ako je ona viša od 18 °C, razlikuju se vruća pustinjska (BWh) i vruća stepska klima (BSh), a ako je niža od 18 °C, hladna pustinjska (BWk) i hladna stepska klima (BSk); također, dodatak n podskupinama označava česte magle (BWn, BSn),

umjereno tople kišne klime (C), najhladniji mjesec u srednjem godišnjem hodu ima temperaturu zraka od –3 °C do 18 °C, a najmanje jedan mjesec ima srednju temperaturu višu od 10 °C; podskupine se razlikuju prema oborinama: umjereno tople vlažne klime (Cf) kojima su oborine ravnomjerno raspodijeljene tijekom cijele godine, sredozemne (mediteranske) klime (Cs) kojima je suho razdoblje ljeti (najsuši mjesec ima prosječno manje od 40 mm oborina i manje od trećine oborina od njihove količine u najkišovitijem mjesecu), sinijske (kineske) klime (Cw) kojima je suho razdoblje zimi (u najsušem mjesecu je manje od 10% oborina najkišovitijeg mjeseca); te se podskupine dalje dijele prema temperaturi ljeta na tipove s vrućim ljetom (kada najmanje jedan mjesec ima temperaturu višu od 22 °C, a najmanje četiri mjeseca temperaturu višu od 10 °C) – Cfa, Csa i Cwa, tipove s toplim ljetom (kada najmanje četiri mjeseca imaju temperaturu višu od 10 °C, ali nijedan nema temperaturu višu od 22 °C) – Cfb, Csb i Cwb, i tipove sa svježim ljetom (kada najviše tri mjeseca imaju temperaturu višu od 10 °C) – Cfc, Csc i Cwc (posljednja su dva tipa iznimno rijetka),

snježnošumske ili borealne klime (D), najhladniji mjesec u srednjem godišnjem hodu ima temperaturu zraka nižu od –3 °C, srednja temperatura najtoplijeg mjeseca viša je od 10 °C; po istom kriteriju kao u skupini C podskupine su: vlažna borealna klima (Df), suha borealna klima (Dw) i borealna klima sa suhim ljetom (Ds), koja je vrlo rijetka podskupina; te se podskupine dalje dijele na tipove s vrućim ljetom (Dfa, Dwa, Dsa), s toplim ljetom (Dfb, Dwb, Dsb), sa svježim ljetom (Dfc, Dwc, Dsc), te na tipove s vrlo hladnom zimom, u kojima je srednja temperatura najhladnijeg mjeseca niža od –38 °C (Dfd, Dwd, Dsd) i

snježne klime (E), najtopliji mjesec u srednjem godišnjem hodu ima temperaturu zraka nižu od 10 °C; podskupine su klima tundre (ET), u kojoj najtopliji mjesec ima srednju temperaturu iznad 0 °C, i klima vječnoga mraza (EF), u kojoj srednja temperatura nikada ne prelazi 0 °C.

U razradbama te klasifikacije, dodane su oznake: n za česte magle, n', n'' i n''' za povremene magle i veliku relativnu vlažnost, x za kišu u ranom ljetu, x' za povremene ali intenzivne kiše cijele godine, g za maksimum temperature prije ljetnoga solsticija, v za jesen kao najtopliji dio godine, u za malu godišnju amplitudu temperature i najsvježiji mjesec neposredno nakon ljetnoga solsticija, s'w' za kišno razdoblje u jesen i s'w'' za ljetno i zimsko kišno razdoblje razdvojeno kraćim suhim. Köppenova podjela prevladava među više od 170 klasifikacija klime.

Trewarthova klasifikacija klima

Američki geograf Glenn Thomas Trewartha je 1966. polazeći od Köppenove podjele, odnosno njezinih modifikacija, te uključivši iskustva genetskih klasifikacija, dao klasifikaciju klime (revidiranu 1980) sa sedam osnovnih skupina, u kojoj su tri skupine nalik Köppenovima, uz stanovite razlike u kriterijima određivanja. To su skupine:

tropske vlažne klime (A), s podskupinama tropske kišne (prašumske) klime (Ar), tropske sezonske (savanske) klime sa suhom zimom (Aw) i, vrlo rijetke, tropske sezonske (savanske) klime sa suhim ljetom (As),

suhe klime (B), s podskupinama pustinjske klime (BW) i stepske klime (BS),

polarne klime (F), s podskupinama klime tundre (Ft) i klime leda (Fi) (skupina F odgovara Köppenovoj skupini E),

suptropske klime (C), u kojima je najmanje osam mjeseci srednja temperatura viša od 10 °C, dok najhladniji mjesec ima temperaturu nižu od 18 °C, s podskupinama suptropske vlažne klime (Cf), suptropske klime sa suhim ljetom, odnosno mediteranske klime (Cs) i, relativno rijetke, suptropske klime sa suhom zimom (Cw),

umjerene klime (D), u kojima je četiri do sedam mjeseci srednja temperatura viša od 10 °C, s podskupinama umjerene oceanske klime (Do), u kojoj je srednja temperatura najhladnijeg mjeseca viša od 0 °C, i umjerene kontinentalne klime (Dc), u kojoj je srednja temperatura najhladnijeg mjeseca niža od 0 °C,

borealne klime (E), u kojima je jedan do tri mjeseca srednja temperatura viša od 10 °C (skupine C, D i E odgovaraju Köppenovim skupinama C i D) i

klima visoravni (H), u kojoj je ključna nadmorska visina.

Trewartha je za određivanje tipova podskupina prema temperaturi najtoplijeg i najhladnijeg mjeseca dodao široku ljestvicu od deset oznaka (i – izrazito vruće, h – jako vruće, a – vruće, b – toplo, l – blago, k – svježe, o – hladno, c – jako hladno, d – izrazito hladno, e – iznimno hladno).

Troll i Paffenova klasifikacija klima

Njemački geografi Carl Troll i Karlheinz Paffen objavili su 1964. klasifikaciju ponajviše primjenjivanu u ekologiji, zasnovanu na srednjoj temperaturi najhladnijeg i najtoplijeg mjeseca u godini, godišnjoj amplitudi temperature, broju dana sa srednjom temperaturom višom od 4 °C (odnosno trajanju vegetacijskog razdoblja) i broju vlažnih mjeseci. Oni razlikuju pet klimatskih područja od kojih se svako dijeli na više klimatskih tipova. Ta su područja:

polarno i subpolarno (sa sljedećim klimama: izrazito ledena polarna klima, polarna klima s malo ljetne topline, subarktička klima tundre sa svježim ljetima i vrlo hladnom zimom, subpolarna vrlo oceanska klima s umjereno hladnom zimom i svježim ljetom),

hladno borealno (borealna oceanska klima s umjereno hladnom snježnom zimom i umjereno toplim ljetom, borealna kontinentalna klima s dugom, vrlo hladnom snježnom zimom i kratkim, relativno toplim ljetom, borealna vrlo kontinentalna klima s vrlo dugom, izrazito hladnom i suhom zimom i kratkim, ali dostatno toplim ljetom),

umjereno (šumske klime: vrlo oceanska klima s vrlo blagom zimom i svježim do umjereno toplim ljetom, oceanska klima s blagom zimom i umjereno toplim ljetom, suboceanska klima s blagom do umjereno hladnom zimom i umjereno toplim do toplim dugim ljetom, supkontinentalna klima s hladnom zimom i umjereno toplim ljetom, kontinentalna klima s hladnom i umjereno suhom zimom i umjereno toplim i umjereno vlažnim ljetom, vrlo kontinentalna klima s hladnom i suhom zimom i kratkim, toplim i vlažnim ljetom, klima vrućeg i vlažnog ljeta s umjereno hladnom i suhom zimom, klima vrućeg i suhog ljeta s blagom do umjereno hladnom i blago vlažnom zimom, stalno vlažna klima s toplim ljetom i blagom do umjereno hladnom zimom; stepske klime: stepska vlažna klima s hladnom zimom, stepska vlažna klima s blagom zimom, stepska suha klima s hladnom zimom i vrlo suhim ljetom, stepska suha klima s blagom zimom i vrlo suhim ljetom, stepska klima s hladnom i suhom zimom i vlažnim ljetom, pustinjska i polupustinjska klima s hladnom zimom, pustinjska i polupustinjska klima s blagom zimom),

umjereno toplo (suptropsko) (mediteranska klima sa suhim ljetom i vlažnom zimom, stepska klima s vrlo suhim ljetom i vlažnom zimom, stepska klima s kratkim vlažnim ljetom i suhom zimom, klima sa suhom zimom i dugim vlažnim ljetom, pustinjska i polupustinjska klima bez oštre zime, ali s čestim prolaznim mrazom, stalno vlažna klima travnjaka južne polutke, stalno vlažna klima s vrućim ljetom) i

tropsko (tropska kišna klima, tropska vlažna klima s osobito vlažnim ljetom, tropska vlažna klima s osobito vlažnom zimom, tropska klima s podjednakim vlažnim i suhim razdobljem, tropska suha klima s vlažnim zimskim mjesecima, tropska polupustinjska i pustinjska klima).

Thornthwaiteova klasifikacija klima

Charles Warren Thornthwaite dao je 1948 (a na osnovi ranijih klasifikacija iz 1931. i 1933) podjelu klima s obzirom na utjecaj na biljni svijet, prema specifičnim kriterijima potencijalne evapotranspiracije i njezina odnosa prema oborinama, a preko indeksa vlažnosti (pokazatelj opskrbe vodom u odnosu na potrebe biljaka: I = 100 × (S – D)/P, gdje je S suvišak količine vode u mjesecima kada je više oborina nego što je evapotranspiracija, D manjak (deficit) vode u mjesecima kada evapotranspiracija premašuje oborine, a P je potencijalna evapotranspiracija tj. količina vode koja bi isparila s neke površine da je opskrba vodom neograničena) i toplinske efikasnosti (mjera dugoročnoga utjecaja temperature na brzinu rasta biljaka, uz pretpostavku dovoljne vlažnosti). Tako po indeksu vlažnosti razlikuje pet klimatskih područja:

prehumidno (izrazito vlažno) (A),

humidno (vlažno) (s četiri podvrste B₁, B₂, B₃, B₄),

subhumidno (poluvlažno) (s dvije podvrste C₁ – suha subhumidna i C₂ – vlažna subhumidna),

semiaridno (polusuho) (D) i

aridno (suho) (E).

Svako se područje dodatno specificira ovisno o količini i sezonalnosti oborina. Područja A, B (sva) i C₂ imaju tipove r za mali ili nikakav sezonski manjak vode, s za umjereni manjak vode ljeti, s₂ za veliki manjak ljeti, w za umjereni manjak zimi te w₂ za veliki manjak zimi, a područja C₁, D i E imaju tipove d za mali ili nikakav sezonski višak vode, s za umjereni višak vode zimi, s₂ za veliki višak zimi, w za umjereni višak ljeti te w₂ za veliki višak ljeti.

I po toplinskoj efikasnosti razlikuje se pet područja:

megatermalno (A'),

mezotermalno (s četiri podvrste B'₁, B'₂, B'₃, B'₄),

mikrotermalno (s dvije podvrste C'₁, C'₂),

područje tundre (D') i

polarno (E').

Ta se područja dodatno specificiraju prema ljetnoj koncentraciji toplinske efikasnosti (postotku godišnjeg iznosa potencijalne evapotranspiracije u tri ljetna mjeseca) na osam tipova: a', b', b'₁, b'₂, b'₃, c'₁, c'₂, d' (redom od najmanje do najveće ljetne koncentracije toplinske efikasnosti).

Kombinacijom svih tih oznaka dobivaju se oznake za specifične tipove klima pojedinih područja (npr. C₁B'₃db'₃ za suhu subhumidnu i mezotermalnu klimu s malim ili nikakvim sezonskim viškom vode i srednjom ljetnom koncentracijom toplinske efikasnosti).

Genetske klasifikacije klima

Jednu od najranijih genetskih klasifikacija klime dao je Alfred Hettner (1911). Sadrži deset klimatskih područja: ekvatorijalno, tropsko kontinentalno, tropsko monsunsko, pasatno, etezijsko, umjereno oceansko, umjereno kontinentalno, vrlo kontinentalno, umjereno monsunsko i polarno. Značajne genetske klasifikacije dali su i njemački klimatolog Hermann Flohn (1950; s kasnijim doradbama njemačkoga geografa Ernsta Neefa) i američki geofizičar Arthur Newell Strahler (1951. i 1969).

Flohn je na temelju globalnih pojaseva vjetra i stupnja vlažnosti razlikovao sedam klimatskih područja:

ekvatorijalno područje zapadnih vjetrova ili intertropske konvergencije konstantne vlažnosti,

tropsko područje ljetnih zapadnih vjetrova i zimskih pasata s ljetnim zenitnim kišama (kišama koje padaju kad je Sunce u zenitu),

suptropsko suho područje pasata ili visokog tlaka,

suptropsko područje zimskih kiša i suhoga ljeta (mediteranski tip),

umjereno područje zapadnih vjetrova (s oborinama tijekom cijele godine),

subpolarno područje sa zimskim polarnim istočnim i ljetnim zapadnim vjetrovima i ograničenim oborinama tijekom cijele godine (s podtipom borealnog kontinentalnog područja s ograničenom kišom ljeti i snijegom zimi) i

polarno područje istočnih vjetrova (sa slabom kišom ljeti i snijegom zimi).

Strahler je razlikovao tri velike klimatske skupine, ovisno o zračnim masama i 14 klimatskih tipova, ovisno o temperaturi i oborinama. To su:

klime niskih geografskih širina pod utjecajem ekvatorskih i tropskih zračnih masa (vlažna ekvatorijalna klima, ekvatorijalna pasatna klima, tropska pustinjska i stepska klima, pustinjska klima zapadnih kontinentskih obala, tropska sezonska klima);

klime srednjih geografskih širina pod utjecajem tropskih i polarnih zračnih masa (vlažna suptropska klima, oceanska klima zapadnih kontinentskih obala, mediteranska klima, pustinjska i stepska klima, vlažna kontinentalna klima);

klime visokih geografskih širina pod utjecajem polarnih, arktičkih i antarktičkih zračnih masa (kontinentalna subarktička klima, oceanska subarktička klima, klima tundre, klima leda) i

klima visoravni kao poseban tip izvan tri klimatske skupine, kojoj je glavna odrednica nadmorska visina.

Klimatske promjene

Na Zemlji su u geološkoj prošlosti postojale različite klimatske prilike (ledena i međuledena doba) s promjenama klime u razmjerno kraćim vremenskim razmacima (porast prosječne temperature na Arktiku od kraja XIX. st. do danas).

Čovjekov utjecaj na klimu povećao se u drugoj polovici XVIII. st.: izgaranjem fosilnih goriva, urbanizacijom, sječom šuma i razvojem poljoprivrede. Promijenio se kemijski sastav atmosfere, odnosno povećala se koncentracija stakleničkih plinova: ugljikova dioksida (CO₂), metana (CH₄), didušikova monoksida (N₂O) i halogeniziranih ugljikovodika, što je uzrokovalo efekt staklenika i globalno zagrijavanje, otapanje ledenjaka i porast razine mora.