Й тепловой режим подстилающей поверхности и ниж слоёв атмосферы
тепловой режим нижнего слоя атмосферы
Воздух нижнего слоя атмосферы нагревается за счет передачи ему тепла от подстилающей поверхности. Важную роль в переносе тепла от деятельной поверхности в вышележащие слои тропосферы играет турбулентный (беспорядочный) теплообмен и передача скрытой теплоты парообразования.
Беспорядочное движение частиц воздуха, вызванное его нагреванием от неравномерно нагретой подстилающей поверхности, называются термической турбулентностью или термической конвекцией. Если вместо мелких хаотически движущихся вихрей начинают преобладать мощные восходящие (термики) и менее мощные нисходящие движения воздуха, конвекция называется упорядоченной.
Нагревающийся от поверхности воздух устремляется вверх, перенося тепло. Термическая конвекция может развиваться до тех пор, пока воздух имеет температуру выше температуры той среды, в которой он поднимается, Если температуры поднимающегося воздуха и окружающего воздуха сравняются, то поднятие прекратится.
Количество тепла, получаемое воздухом от поверхности посредством турбулентности, больше количества тепла, получаемого им в результате излучения в 400 раз, а в результате передачи путем молекулярной теплопроводности – почти в 500 000 раз.
В поднимающемся воздухе температура изменяется вследствие адиабатического процесса (за счет преобразования внутренней энергии газа в работу и работы во внутреннюю энергию). Поднимающийся воздух расширяется, производит работу, на которую затрачивает внутреннюю энергию, и температура его понижается. Опускающийся воздух, наоборот, сжимается, затраченная на это энергия освобождается, и температура воздуха растет.
|
|
|
Сухой или содержащий водяные пары, но ненасыщенный ими воздух, поднимаясь, адиабатически охлаждается на 1º на каждые 100 м. Воздух, насыщенный водяными парами, при подъеме на 100 м охлаждается на 0,6о, т.к. в нем происходит конденсация, сопровождающаяся выделением тепла.
При опускании и сухой и влажный воздух нагревается одинаково, поскольку при этом конденсации влаги не происходит. На каждые 100 м спуска воздух нагревается на 1º.
Распределение тепла в нижнем слое атмосферы может иметь и обратный порядок. Возрастание температуры с высотой называют инверсией, а слой, в котором температура с высотой возрастает, – слоем инверсии.
Виды инверсии:
- Радиационная инверсия – инверсия излучения, образуется после захода Солнца, когда солнечные лучи нагревают верхние слои;
- Адвективная инверсия – образуется в результате вторжения (адвекции) теплого воздуха на холодную поверхность;
- Орографическая инверсия – холодный воздух стекает в понижения и там застаивается.
|
|
|
Почва – компонент климатической системы, являющийся наиболее активным аккумулятором солнечного тепла, поступающего на поверхность земли.
Суточный ход температуры подстилающей поверхности имеет один максимум и один минимум. Минимум наступает около восхода солнца, максимум – в послеполуденные часы. Фаза суточного хода и его суточная амплитуда зависят от времени года, состояния подстилающей поверхности, количества облачности и осадков, а также, от местоположения станций, типа почвы и ее механического состава.
По механическому составу почвы делятся на песчаные, супесчаные и суглинистые, различающиеся между собой по теплоемкости, температуропроводности и генетическим свойствам (в частности, по цвету). Темные почвы поглощают больше солнечной радиации и, следовательно, сильнее прогреваются, чем светлые. Песчаные и супесчаные почвы, характеризующиеся меньшей влажностью, теплее суглинистых.
Разность между максимальной и минимальной температурой за сутки называют амплитудой суточного хода (суточные колебания).
Й. вода в атмосфере.
Вода в атмосфере содержится в виде молекул (пар), капелек и кристалликов. Влажность воздуха характеризуется содержанием водяного пара в 1 м. куб. воздуха. Абсолютная влажность — количество водяного пара, которое может содержаться в 1 м. куб. воздуха при данной температуре. Чем выше температура, тем больше влаги в нем может содержаться.
|
|
|
Относительная влажность - процентное отношение количества водяного пара, содержащегося в воздухе, к тому количеству, которое может содержаться при данной температуре (%). Она показывает степень насыщения воздуха водяным паром.
Облака образуются при конденсации водяного пара в поднимающемся воздухе вследствие его охлаждения.
Вода в жидком или твердом состоянии, выпадающая на земную поверхность, называется атмосферными осадками.
По происхождению выделяют два вида осадков:
- выпадающие из облаков (дождь, снег, крупа, град);
- образующиеся у поверхности Земли (туман, роса, гололед, изморозь).
Измеряются осадки слоем воды (в мм.), который образуется, если выпавшая вода не стекает и не испаряется. В среднем за год на Землю выпадает 1130 мм. осадков.
Атмосферные осадки распределены по земной поверхности очень неравномерно. Одни территории страдают от избытка влаги, другие от её недостатка. Особенно мало получают осадков территории, расположенные вдоль северного и южного тропиков, где температуры воздуха высоки и потребность в осадках особенно велика.
|
|
|
Главная причина такой неравномерности - размещение поясов атмосферного давления.Так, в области экватора в поясе низкого давления постоянно нагретый воздух содержит много влаги, он поднимается вверх, охлаждается и становится насыщенным. Поэтому в области экватора образуется много облаков, и идут обильные дожди. Немало осадков и в других областях земной поверхности, где низкое давление.
В поясах высокого давления преобладают нисходящие воздушные потоки. Холодный воздух, опускаясь, содержит мало влаги. При опускании он сжимается и нагревается, благодаря чему удаляется от точки насыщения, становится суше. Поэтому в областях повышенного давления над тропиками и у полюсов выпадает мало осадков.
По количеству выпадающих осадков ещё нельзя судить об обеспеченности территории влагой. Необходимо учитывать возможное испарение — испаряемость. Она зависит от количества солнечного тепла: чем больше его, тем больше влаги может испариться, если она есть. Испаряемость может быть большой, а испарение маленьким. Например, в Сахаре испаряемость (сколько влаги может испариться при данной температуре) 4500 мм/год, а испарение (сколько действительно испаряется) всего 100 мм/год. По соотношению испаряемости и испарения судят об увлажненности территории. Для определения увлажнения пользуются коэффициентом увлажнения. Коэффициент увлажнения –отношение годового количества осадков к испаряемости за один и тот же промежуток времени. Он выражается дробью в процентах. Если коэффициент равен 1 — увлажнение достаточное, если меньше 1, увлажнение недостаточное, а если больше 1, то увлажнение избыточное. По степени увлажнения выделяются влажные (гумидные) и сухие (аридные) области.
25-й ветра.
Скорость ветра измеряют в метрах в секунду. При штиле скорость ветра не превышает 0 м/с. Ветер, скорость которого более 29 м/с, называется ураганом. Самые сильные ураганы отмечены в Антарктиде, где скорость ветра достигала 100 м/с.
Силу ветра измеряют в баллах, она зависит от его скорости и плотности воздуха. (штиль – 0 баллов, ураган – 12 баллов (по шкале Бофорта).
Зная общие закономерности распределения атмосферного давления, можно установить направление основных потоков воздуха в нижних слоях атмосферы.
Виды:
западные ветры умеренных широт и ветры из полярных областей называются планетарными и распределяются зонально.
ветры, изменяющие сое направление по сезонам, называют муссонами.
Кроме планетарных ветров и муссонов имеются локальные, так называемые местные ветры. Они возникают из-за особенностей рельефа неравномерности нагревания подстилающей поверхности.
Бризы – береговые ветры, наблюдающиеся в ясную погод на берегах водоёмов: океанов, морей, крупных озёр, водохранилищ и даже рек. Днём они дуют с водной поверхности (морской бриз), ночью – с суши (береговой бриз).
В горах наблюдаются фены – теплые и сухие ветры, дующие по склонам.
Если на пути движущегося холодного воздуха поднимаются подобно плотине невысокие горы, может возникнуть бора. Холодный воздух, преодолев невысокий барьер, с огромной силой обрушивается вниз, причем при этом происходит резкое понижение температуры. Бора известна под разными названиями: на Байкале это сарма, в Северной Америке – чинук, во Франции – мистраль и т.д. В России бора особенной силы достигает в Новороссийске.
Суховеи – это сухие и знойные ветры. Они характерны для засушливых районов земного шара. Скорость ветра – суховея достигает 20 м/с, температура воздуха - 40ºС. Относительная влажность при суховее резко падает и понижается до 10%. Растения, испаряя влагу, высыхают на корню. В пустынях суховеи нередко сопровождаются пыльными бурями.
Направление и силу ветра необходимо учитывать при строительстве населенных пунктов, промышленных предприятий, жилищ. Ветер – один из важнейших источников альтернативной энергии, его используют для выработки электроэнергии, а также для работы мельниц и водокачек и др.
26-й.Воздушные массы и атмосферные фронты
Воздушные массы – это обширные массы воздуха в тропосфере с относительно однородными свойствами и движущиеся как одно целое. Свойства воздушных масс – температура, влажность, прозрачность, запыленность и т.д. – определяются районом их формирования, т.е. характером подстилающей поверхности (суша или океан). Воздушные массы, находясь над какой-либо поверхностью, приобретают те или иные свойства, а перемещаясь из одних условий в другие, изменяют их – трансформируются.
Различают теплые и холодные воздушные массы (ТВ, ХВ). Деление это относительно. Теплые воздушные массы вызывают потепление, а холодные – похолодание.
В зависимости от мест формирования воздушные массы можно разделить на экваториальные (ЭВ), тропические (ТВ), умеренные (УВ), (полярные (ПВ)), арктические, антарктические (АВ). Все воздушные массы, кроме экваториальных, могут быть морскими или континентальными.
Воздушные массы различаются по температуре, влажности, запыленности. Свойства умеренных воздушных масс сильно зависят от сезона.
Экваториальные воздушные массы всегда жаркие и влажные, независимо от того, над океаном или над сушей они формируются.
Тропические воздушные массы тоже жаркие, но континентальные воздушные массы очень сухие и сильно запыленные, морские же наоборот – влажные.
Умеренные воздушные массы резко различаются по сезонам и в зависимости от районов формирования. Морские умеренные воздушные массы - влажные, зимой – теплые, а летом – холодные. Континентальные умеренные воздушные массы – сухие, зимой – холодные, а летом очень теплые и запыленные.
Арктические (антарктические) воздушные массы, и морские и континентальные, содержат мало влаги (особенно континентальные), всегда прозрачные и холодные, особенно низкими температурами отличаются антарктические воздушные массы.
Воздушные массы в результате своего движения сближаются. Между сближающимися воздушными массами возникают поверхности, характеризующиеся резкими изменениями метеорологических величин. Их называют фронтальными поверхностями (фронтальными зонами). Линия пересечения фронтальной зоны с земной поверхностью называется атмосферным фронтом (ширина атмосферного фронта несколько километров, длина от нескольких сотен километров до тысяч километров). Фронтальная зона всегда слегка наклонена в сторону холодного воздуха, но угол наклона мал – около 1о.
Если воздушные течения направляются с обеих сторон вдоль фронта и фронт заметно не перемещается ни в сторону холодного, ни в сторону теплого воздуха, то такой фронт называют стационарным. Если надвигается ТВ, который постепенно натекает на отступающий ХВ, то такой фронт называют теплым. Теплый воздух медленно поднимается, и при этом возникает характерная облачная система: Сi – Cs – As – St – Ns.
Если надвигается ХВ и клином подтекает под отступающий ТВ, вытесняя его вверх, то такой фронт называют холодным.
Различают холодный фронт I рода и холодный фронт II рода.
Холодный фронт I рода движется медленно, ТВ поднимается спокойно. Облачность сходна с облачностью теплого фронта, но проходит в обратном порядке. Холодный фронт II рода движется быстро. Во фронтальной зоне возникает температурная инверсия. С прохождением такого фронта связаны шквальные ветры, ливни и грозы, но за фронтом очень быстро наступает прояснение. При смыкании теплого и холодного фронтов образуется сложный фронт – фронт окклюзии.
Если две воздушные массы, обладающие различной температурой, встречаются, образуется новое погодное явление - фронт, или поверхность раздела.
По характеру движения фронты делят на стационарные и подвижные.
Если теплая воздушная масса наползает на холодную, возникает теплый фронт. Для путешественников вход в такой фронт может предвещать либо проливной дождь, либо снег, который значительно снизит видимость. Когда же холодный воздух вклинивается под теплый, наблюдается образование холодного фронта. Корабли, попадающие в область холодного фронта, страдают от шквалов, ливней и гроз.
Бывает так, что воздушные массы не сталкиваются, а догоняют одна другую. В таких случаях образуется фронт окклюзии. Если роль догоняющей выполняет холодная масса, то называют такое явление фронтом холодной окклюзии, если же наоборот, то фронтом теплой окклюзии. Эти фронты несут ливневую погоду с сильными порывами ветра.
ЙЦиклоны антициклоны
28-й циклон и антициклон.
циклон. Это область пониженного давления в атмосфере с минимальным показателем в центре. Его порождают два воздушных потока, имеющие разную температуру. Очень благоприятные условия для их образования создаются в фронтах. В циклоне воздух движется от его краев, где давление более высокое, к центру с низким давлением. В центре воздух будто бы выбрасывается вверх, что дает возможность образованию восходящих потоков.
По тому, как движется воздух в циклоне, легко можно определить, в каком именно полушарии он образовался. Если его направление совпадает с движением часовой стрелки, то это определенно Южное полушарие, если же против - это Северное полушарие.
Циклоны провоцируют такие погодные явления, как скопление облачных масс, сильные осадки, ветер и перепады температуры.
Антициклон
Область повышенного давления в атмосфере с максимумом в центре - это и есть антициклон. Давление на его краях более низкое, что позволяет воздуху устремляться от центра к периферии. Воздух, находящийся в центре, постоянно спускается и расходится к краям антициклона. Так образуются нисходящие потоки.
Антициклон является противоположностью циклону еще и потому, что в Северном полушарии он следует за часовой стрелкой, в Южном идет против нее.
Перечитав всю вышеизложенную информацию, с уверенностью можно сказать, что такое антициклон.
Интересным свойством антициклонов умеренных широт является то, что они как бы преследуют циклоны. В таком случае малоподвижное состояние вполне характеризует антициклон. Погода, образуемая этим вихрем, малооблачная и сухая. Ветра практически не наблюдается.
Й Господствующие ветры
Над океанами в обоих полушариях, в северном и южном, наблюдаются области господствующих западных ветров
Местные ветры
Бризы – ветры приморских побережий, дующие днем с моря на сушу, ночью – с суши на море (из-за большого прогревания суши днем и охлаждения ночью).
Бора – холодный ветер, спускающийся по долинам вдоль крутых склонов с суши к теплому морю.
Й ПОГОДА И КЛИМАТ
Погода – состояние атмосферы и все процессы, протекающие в ней в данное время и на данной территории.
Особенно важно понятие «погода суток», т.к. сутки – самый короткий естественный период закономерных изменений состояния тропосферы. Существует суточный ход температуры, влажности воздуха, облачности, осадков, ветра и т.д. Состояние атмосферы характеризуется не отдельно взятыми элементами, а их комплексом.
Погода различных районов Земли зависит от радиационного баланса, фронтальных и внутримассовых процессов. Внутримассовые процессы связаны с нагреванием или охлаждением воздуха от подстилающей поверхности. В первом случае образуются кучевые облака, во втором – температурная инверсия. Фронтальные процессы сопровождаются образованием облаков, осадками, ветрами. Для теплого фронта характерны слоистые облака, обложные осадки, слабые ветры. Для холодного фронта – кучево-дождевые облака, ливневые осадки, порывистые ветры. Для погоды умеренных широт свойственны постоянные перемещения циклонов и антициклонов.
Изменения погоды наблюдаются во всех широтах. Особенно изменчива погода в умеренных широтах. Сравнительным постоянством отличается погода экваториальных широт.
Для наблюдения за погодой традиционно используются различные метеорологические приборы: термометры (срочный, максимальный, минимальный, самопишущий, почвенный и другие), барометры (ртутный, анероид), гигрометр, психрометр, флюгер, анемометр, осадкомер, плювеограф, гигрограф, барограф, гелиограф, снегомер, плотномер и другие. В настоящее время для метеорологических наблюдений и мониторинга используются самые современные приборы и оборудование – вплоть до применения компьютерной техники и метеоспутников («Метеор» и др.).
Изучение погоды, ее прогнозирование имеет огромное практическое значение. Прогнозом погоды занимается раздел метеорологии, который называется синоптической метеорологией
Климат – это многолетний режим погоды, характерный для данной местности («усредненная погода»). Климат изучает наука климатология. Основоположниками климатологии считаются А. Гумбольдт, А.И. Воейков, В.П. Кеппен, П.И. Броунов, А.С. Берг, Б.П. Алисов, А.А.Григорьев, М.И. Будыко и другие.
Климат формируется в результате сложного взаимодействия атмосферы с подстилающей поверхностью. К факторам климатообразования должны быть отнесены:
1) географическая широта (количество солнечной радиации);
2) циркуляция атмосферы (воздушные массы, атмосферные фронты, господствующие ветры);
3) характер подстилающей поверхности:
а) влияние океанов:
- близость к океану;
- океанические течения;
б) рельеф:
- высота места над уровнем моря;
- расположение горных хребтов;
в) влияние ледникового и снежного покровов, растительности;
г) влияние растительного покрова.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 569; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!