Тепловой режим подстилающей поверхности и тропосферы
Подстилающей поверхностью является поверхность суши (почвы) и поверхность водоемов (океанов, морей, озер). Поверхность, непосредственно нагреваемая солнечными лучами и отдающая тепло нижележащим слоям и воздуху, называется деятельной поверхностью.
Тепловой режим деятельной поверхности определяется главным образом ее радиационным балансом. Количество радиации, поглощаемой и излучаемой деятельной поверхностью, зависит от ее цвета, состава, структуры, влажности. Температура деятельного слоя изменяется в течение суток и в течение года.
Изменение температуры поверхности почвы в течение суток называется суточным ходом. В ясную погоду минимум температуры поверхности почвы наблюдается утром, перед восходом Солнца, а максимум – после полудня, спустя 1-2 часа. Правильный суточный ход температуры поверхности почвы нарушается прохождением атмосферных фронтов, влиянием облачности, выпадением осадков. Разность между максимальной и минимальной температурой за сутки называют амплитудой суточного хода (суточные колебания). Температура поверхности почвы днем может максимально достигать +80оС – в субтропических и тропических пустынях. Суточные колебания могут достигать более 40оС.
Амплитуда суточного хода зависит от времени года, широты места, облачности, тепловых свойств поверхности, цвета, растительного покрова, экспозиции склонов (ориентировки склонов по отношению к сторонам горизонта).
|
|
|
Изменение температуры поверхности почвы в течение года называется годовым ходом.
Максимальные среднемесячные температуры поверхности почвы наблюдаются в июле-августе, минимальные – в январе-феврале (для северного полушария, для южного – наоборот).
Амплитуда годового хода температуры поверхности почвы зависит, главным образом, от широты места. В экваториальной зоне она составляет около 3о, в Антарктиде – до 70о. Кроме широты, на годовую амплитуду влияет растительный и снежный покров.
Суточные и годовые колебания температуры поверхности почвы постепенно распространяются в более глубокие ее слои. Слой почвы или воды, температура которого испытывает суточные и годовые колебания, называется активным слоем. Чем глубже расположен слой, тем меньше он получает тепла летом и меньше охлаждается зимой, поэтому с глубиной амплитуда суточных и годовых колебаний уменьшается. На нижней границе активного слоя температура постоянна.
Слой почвы, в котором температура остается постоянной в течение суток, называют слоем постоянной суточной температуры. Это на глубине около 1 метра. Слой почвы, в котором температура остается неизменной в течение года, называют слоем постоянной годовой температуры. В средних широтах слой постоянной годовой температуры находится на глубине 15-20 м, в полярных широтах – до 30 м, в тропических – около 5-10 м. Температура в слое постоянной годовой температуры близка к средней годовой температуре воздуха (у нас это +3,5о).
|
|
|
Нагревание и охлаждение водоемов происходит несколько иначе, чем нагревание и охлаждение почвы. Объясняется это следующими причинами:
1) теплоемкость воды в 4 раза больше теплоемкости суши (почвы), поэтому вода медленнее нагревается и медленнее остывает;
2) частицы воды обладают большой подвижностью, поэтому распространение тепла вглубь в воде происходит за счет турбулентного перемешивания, тогда как в почвах тепло распространяется только молекулярной теплопроводностью.
В суточном ходе минимальная температура поверхности водоема наступает через 2-3 часа после восхода Солнца, а максимальная – через 3-4 часа после полудня. Амплитуда суточного хода температуры поверхности водоема составляет всего 1-2оС, суточные колебания температуры проникают до 20 м вглубь. В годовом ходе температуры поверхности водоемов минимум наступает в феврале-марте, максимум – в августе (для северного полушария). Амплитуда годового хода температуры поверхности океана в умеренных широтах 5-8оС, на внутренних морях и озерах может быть до 20оС, в тропическом поясе – 2-3оС. Глубина проникновения годовых колебаний температуры 200-400 м.
|
|
|
Атмосферный воздух нагревается в основном не солнечными лучами, а от нагретой подстилающей поверхности. Важную роль в переносе тепла играет турбулентный теплообмен (т.е. бурный, беспорядочный).
Беспорядочное движение частиц воздуха, вызванное его нагреванием от подстилающей поверхности, называется термической конвекцией. Нагревающийся от поверхности воздух поднимается вверх. Термическая конвекция может развиваться до тех пор, пока воздух имеет температуру выше той среды, в которой он поднимается.
В поднимающемся воздухе температура изменяется вследствие адиабатического процесса, т.е. почти без обмена теплом с окружающей средой. Поскольку воздух нагревается главным образом от деятельной поверхности, то температура с высотой, как правило, понижается. Вертикальный градиент для тропосферы составляет в среднем 0,6оС на 100 м, т.е. температура падает на 6оС на каждый километр вверх.
В некоторых случаях может наблюдаться инверсия, т.е. возрастание температуры с высотой. Различают инверсии:
|
|
|
1) радиационные – в ясную погоду ночью происходит сильное охлаждение земной поверхности в результате ее излучения; зимой радиационные инверсии могут сохраняться несколько суток;
2) орографические – холодный воздух стекает в понижения рельефа и там застаивается;
3) адвективные – при вторжении теплого воздуха на холодную поверхность.
Суточный и годовой ход температуры в приземном слое в общем отражает суточный и годовой ход температуры деятельной поверхности. Суточные колебания температуры воздуха зимой заметны до высоты около 0,5 км, летом – до высоты около 2 км. Суточная минимальная температура воздуха наблюдается перед восходом Солнца, максимальная – спустя 2-3 часа после полудня.
Годовой ход температуры воздуха зависит прежде всего от широты места. Принято выделять 4 типа годового хода температуры по величине амплитуды:
1. Экваториальный тип – температура весь год положительная и высокая, амплитуда над океаном около 1о, над сушей до 10о. В годовом ходе два максимума (после моментов равноденствия) и два минимума (после дней солнцестояния).
2. Тропический тип – температура весь год положительная; наблюдается один максимум (после летнего солнцестояния) и один минимум (после зимнего солнцестояния). Амплитуда над океаном около 5о, над сушей около 20о.
3. Умеренный тип – здесь четко выражены сезоны года: теплый, холодный и два переходных сезона. Один максимум (над сушей в июле, над океаном в августе) и один минимум (над сушей в январе, над океаном в феврале) – для северного полушария, для южного – наоборот. Годовая амплитуда увеличивается с увеличением широты и по мере удаления от океана. На побережье она около 10оС, в континентальных районах до 60оС и более. В холодный период температура отрицательная.
4. Полярный тип – большая часть года температура отрицательная; годовая амплитуда над океаном почти 25о, над сушей до 60о.
Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 118; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!