Первой особенностью тундролесья в связи с положением в высоких широтах выступает неодинаковая освещенность и продолжительность дня по сезонам года.
В зимнее время сутки имеют продолжительную ночь и сумерки, а севернее полярного круга — некоторое время круглосуточную ночь. Летом же, наоборот, длительный день сменяется белыми ночами, а к северу от полярного круга — и круглосуточным днем. Самый длинный день на широте 60° — 18,5 часа, на широте 65° — 21,09, на широте 66° 5′ и севернее — 24 часа, а самый короткий день — соответственно 5,30; 2,51 и 0,0 часов. В день летнего солнцестояния у южной границы тундролесья Солнце не спускается за горизонт ниже 7°, и поэтому ни один пункт этой территории не выходит за пределы белых ночей, количество которых возрастает с широтой. Длительная суточная освещенность определяет интенсивность фотосинтеза в вегетационный период и значительно более быстрое развитие растительности, чем это имеет место в более южных зонах.
Для развития биоценозов важнейшей частью солнечного спектра являются ультрафиолетовые лучи. В целом все тундролесье относится к зоне ультрафиолетового дефицита. В этом отношении большую часть года здесь царят биологическая тьма или биологические сумерки, так как при подъеме Солнца до 8° над горизонтом ультрафиолетовая радиация не проникает через атмосферу и не действует на Землю. При положении Солнца до 15° над горизонтом Земля получает всего 1/8 ультрафиолета, поступающего при перпендикулярном падении лучей. Однако в период май — август в связи с продолжительной светлой частью суток даже при рассеянной радиации приход ультрафиолетовых лучей относительно больше видимой части солнечного спектра, так как не поглощается облаками (Белинский, 1972). В светлую часть года приход ультрафиолетовых лучей в тундролесье может быть в 3 раза больше, чем в средней полосе СССР (Григорьев, 1970).
Тепло, так же как и свет, поступает неравномерно в течение года. С середины мая до начала августа сумма инсоляции в Заполярье больше, чем на экваторе. Так, на широте 80° поступает 31 ккал/см2 ∙ мес, а на экваторе — 23,5 ккал/см2 ∙ мес (Будыко, 1971).
Однако средняя величина инсоляции у экватора выше в единицу времени, так как она поступает в меньший период (за 12 часов) светлого времени, чем на Севере. Кроме того, в связи с небольшой высотой Солнца над горизонтом даже у 60° с. ш. летом сумма дневной инсоляции в общем очень мала. Севернее она еще меньше, однако ее компенсирует увеличивающаяся продолжительность дня. Поэтому в северной полосе тундролесья летняя инсоляция всегда выше, чем во всех более южных зонах.
Зимой сумма инсоляции быстро убывает к высоким широтам. Особенно велика разница в инсоляции между широтами 50 и 60°, т. е. у южных пределов тундролесья Сибири. С этим связаны значительные перепады температур воздуха (высокие градиенты), вызывающие активизацию циркуляционных процессов.
Таким образом, южная граница тундролесья там, где ослабевает действие Атлантики — между Уралом и Колымским нагорьем, вполне отчетливо оказывается обусловленной климатическими факторами.
Часть солнечной радиации отражается от облаков и в разной степени от различных предметов и поверхности Земли. Особенно большое альбедо снежного покрова, отражающего в среднем 60% поступающей энергии Солнца. В общем итоге только 57% тепла из поступающего к верхней границе атмосферы в виде рассеянной радиации поглощается Землей. В связи с продолжительностью снежного покрова, а следовательно, длительным действием альбедо снега средняя за месяц температура воздуха высоких широт значительно ниже, чем на экваторе. Летом интенсивно поглощает приходящее солнечное тепло водная поверхность, занимающая здесь весьма обширные площади, существенно снижая температуру воздуха, хотя абсолютные максимумы температур воздуха на интересующей нас территории могут достигать 30—38°.
С середины октября по март в тундролесье почти везде эффективное излучение Земли больше поглощающей радиации, т. е. радиационный баланс отрицательный. Накопление тепла Землей происходит в основном с апреля по июль. Уже с двадцатых чисел июля, когда идет на убыль день, накопленное Землей тепло излучается больше, чем в июне, и начинается общее сокращение его запасов. В годовом разрезе радиационный баланс положителен и составляет от 5 на всем Севере до 12 ккал/см2 ∙ год на Кольском полуострове и юге Северо-Востока СССР (Физико-географический атлас мира, 1964).
Существенное влияние на приход тепла, так же как и на его излучение, оказывают облака. Облачность тундролесного пояса весьма неоднородна и значительно различается в основном в зависимости от положения территории относительно Атлантического океана, изменяясь по долготным зонам. Так, зимой наибольшая облачность отмечается в западной части советского тундролесья, что способствует мягкости зимы, а наименьшая, в том числе и в целом за год, — между бассейнами рек Котуя и Колымы, что обусловливает интенсивное выхолаживание Земли зимой.
Помимо особенностей, связанных с высокими широтами и, следовательно, с низкой теплообеспеченностью и периодическим изменением светового режима, тундролесье расположено в полосе попеременного влияния арктического и континентального воздуха. Это в большой степени определяет специфику и существенное отличие климата тундролесья от климата всех других ландшафтных поясов и зон земного шара. Весь тундролесный пояс «отгорожен» от берегов холодного бассейна Северного Ледовитого океана поясом тундр. Северная граница тундролесья в целом параллельна берегам океана, что отражает определенную причинную связь между ними, обусловленную в основном циркуляционными процессами.
Над центральной частью Северного Ледовитого океана круглый год держатся отрицательные средние месячные температуры воздуха. Только Баренцево и западная часть Карского моря относительно отеплены за счет затухающего здесь теплого Североатлантического течения. Зимой над Баренцевым и Карским морями остается ложбина низкого давления, в то время как над центральной частью Северного Ледовитого океана оно повышено с сентября по май.
Восточнее бассейна Хатанги якутский отрог азиатского антициклона соединяется с полярным. Однако над полярным бассейном не бывает столь низких температур воздуха, здесь она почти на 20° выше, чем в бассейнах Яны и Индигирки. Теплоотдача морей, несмотря на ледяной их покров, делает нижнюю «пленку» воздуха (100—150 м) теплее вышележащих слоев на 7—10°. Это обусловливает воздушные потоки. Вынос воздуха идет с континента к морям, и зимой преобладают ветры южных румбов.
По ложбине низкого давления воздуха вдоль побережья северных морей от Кольского полуострова до юга Ямала протекает теплый и влажный атлантический воздух. Вклиниваясь между холодными континентальными и арктическими массами воздуха и взаимодействуя с ними, он постепенно трансформируется в континентальный. В результате суровость зим увеличивается от западной к восточной части тундролесья. С атлантическими воздушными массами связана интенсивная циклоническая деятельность, вызывающая сильные ветры, низкую облачность и снегопады. В этом отношении европейское тундролесье существенно отличается от большей сибирской его части, где царит зимний антициклон.
В меньшей степени циклоническая деятельность развивается в связи с проникновением тихоокеанских масс воздуха, которые оказывают заметное влияние на Камчатку и Чукотку, но значительно меньшее — на северное и северо-западное побережье Охотского моря, к которому выходит тундролесный ландшафт. Только узкая полоса тундролесья, занимающая южный и юго-восточный макросклоны Колымского нагорья, подвергается слабому влиянию и сравнительно редкому проникновению циклонов. Однако этого достаточно для некоторого потепления и увеличения снежности зимы по сравнению с зимой Колымского бассейна, лежащего на обратном скате нагорья. В общем же приохотские тундролесья значительно более суровы и бедны, чем это имеет место в Европейской части СССР.
Особенно существенна для формирования всех компонентов ландшафтов летняя циркуляция атмосферы. В связи с постоянным ледовым покровом над Арктикой остается область высокого воздушного давления с однообразным распределением температур воздуха. К берегам материка температура воздуха повышается и соответственно понижается атмосферное давление. В результате массы арктического воздуха чаще вторгаются летом на прогретый континент и, постепенно трансформируясь в континентальный, они прогреваются, получают дополнительное увлажнение, что констатируется ростом температуры и абсолютной влажностью. Развивается циклоническая деятельность. Летом господствуют ветры северных румбов. Процесс трансформации арктического воздуха, начинающийся над тундрой, в основном завершается над тундролесьем. Тундролесье выступает в качестве «тамбура-отеплителя» для северной и типичной тайги.
В то время как атлантический воздух, также трансформируясь в континентальный, проникает восточнее Урала, тихоокеанские массы захватывают лишь южные и юго-восточные склоны Колымского нагорья. Сибирское тундролесье находится под преимущественным влиянием, воздуха арктического происхождения, а европейское, кроме того, испытывает значительное влияние атлантического воздуха, еще больше усиливающего циклоническую деятельность.
Таким образом, тундролесному ландшафту соответствует совершенно своеобразный климат, выражающийся в первую очередь трансформацией воздушных масс, вызванной резко меняющимся по сезонам радиационным балансом земной поверхности (Алисов, Полтараус, 1962). Адвекция воздуха здесь как зимой, так и летом в целом уменьшает возможности радиационного повышения температур воздуха — летом в связи с гоподствующими вторжениями масс арктического, а зимой переохлажденного континентального воздуха. В связи с ослаблением действия теплого Североатлантического течения при западном переносе воздуха зимой закономерно понижаются к востоку температуры воздуха, а летом, наоборот, повышаются, увеличивая континентальность климата. Особенно сильно ощущается отепляющее влияние Атлантики в холодный период года — с середины октября по середину марта. В это время по всей полосе тундролесья ход изотерм приближается к меридиональному направлению, подчеркивая долготную зональность. Между мартом и октябрем изотермы располагаются субширотно, за исключением горных районов, преобразующих широтную зональность в высотную.
В силу нарастания континентальности климата в восточном направлении север азиатской части в июле оказывается теплее европейской. Территория тундролесья, не считая горных вершин, не выходит за пределы тридцатиградусного максимума температур воздуха. Абсолютные максимумы температуры приурочены обычно к межгорным впадинам и широким долинам рек. Наибольший из максимумов равен 38° и зафиксирован в бассейне Оленька. Зима несравненно холоднее в заенисейских территориях, и абсолютные минимумы здесь могут достигать —70°, а число дней с морозами — 249 (Верхоянск).
Если средние годовые амплитуды температур воздуха на Кольском полуострове от 20 до 26°, то в бассейнах Яны и Индигирки они превышают 65°, а между экстремальными показателями достигают 105°, или самой большой континентальности не только для Евразии, но и для всей планеты.
В биологическом отношении очень важным показателем климата являются температуры воздуха выше 10°. Именно при них интенсифицируется вегетация растительности, создающая ландшафтный фон и в большой степени производительность ландшафта. Тундролесье относится к холодному поясу, характеризующемуся суммой температур выше 10° от 400 до 1200°, что обеспечивает широкое распространение низкобонитетных лесов с кустарниками и мохово-лишайниковым покровом, а в сельскохозяйственном отношении — выращивание ранних овощных культур с пониженным требованием к теплу (Шашко, 1960).
Абсолютная и относительная влажность воздуха понижается закономерно от западной окраины Евразии на восток до бассейнов Яны и Индигирки. Это зависит не только от потери влаги при западном переносе воздушных масс, но и от вторжения сухого континентального, а также арктического воздуха, особенно восточнее Урала. Влажность воздуха снова повышается между бассейном Колымы и побережьем Охотского моря, что отражает действие проникающего сюда тихоокеанского воздуха.
Минимум относительной влажности приходится на июнь, а максимум — на декабрь.
В соответствии с распределением влажности воздуха распределяются атмосферные осадки. Над тундролесьем выпадает их в общем немного — от 350—400 мм в год в западной части и до 150 мм в бассейне Яны и Индигирки. Однако в горных массивах и близ них (Хибины, Урал, Путорана, Верхоянское и Колымское нагорья) их сумма возрастает от 600 до 1000 мм в год. Несмотря на то что холодный период здесь продолжительнее теплого, атмосферных осадков за теплый период в 2—5 раз больше, причем, чем континентальнее климат, тем меньше их выпадает в холодную часть года.
Сумма годового испарения существенно ниже суммы осадков. Она обычно равна от 170—200 до 70—100 мм, хотя возможно испарение и до 300—400 мм в год. Низкие показатели испарения зависят от низких температур воздуха и почвы, маломощный протаивающий слой которой подстилается многолетнемерзлыми грунтами, существенно охлаждающими воду. Обычно испарение на 100— 150 мм меньше атмосферных осадков, за счет чего все тундролесье относится к избыточно влажным. Особенно характерна избыточная влажность для почвогрунтов.
Малое количество зимних атмосферных осадков определяет сравнительно небольшую высоту снежного покрова. Средняя из наибольших декадных высот снежного покрова за зиму составляет от 30 до 80 см. Высота снежного покрова не подчиняется закономерности уменьшения в восточном направлении. Например, на Кольском полуострове, не считая Хибинского массива, его средняя из наибольших высот — 70 см, а на Урале и в приенисейской части Западной и Средней Сибири она достигает 80 см. Объяснение этого следует искать в отепляющем влиянии Атлантики, задерживающей наступление зимы и приносящей частые дожди и оттепели в ее начале.
Снежный покров держится от 200 до 240 дней на равнинах и плоских возвышенностях и до 260—280 дней в горах и среднегорьях. В заенисейской Сибири устойчивый снежный покров образуется почти на месяц раньше, чем на Кольском полуострове и в европейской части тупдролесья (1 октября вместо 1 ноября). Антициклональпые условия заенисейской Сибири обусловливают раннее время достижения максимальной высоты снежного покрова — практически в декабре. Снежный покров рыхлый щ лежит ровным слоем всю зиму, за исключением гор и территорий, прилегающих к морям. Снежные заносы в результате метелевого перевевания характерны для Кольского полуострова, Северного Урала, Колымского нагорья и западной части гор Путорана. Увеличение суровости зимы к востоку, наступление там крепких морозов до выпадения снега и сравнительная его маломощность способствует сохранению многолетней мерзлоты грунтов. Снег сходит, когда уже наступает перелом от теплопоглощения Земли к теплоотдаче, и своей активной адвекцией он усугубляет неблагоприятные условия прогревания почвогрунтов.