Топлинен режим на подстилащата повърхност. Топлинен баланс на земната повърхност Топлинен режим на земната повърхност и въздуха

Термална енергиянавлиза в долните слоеве на атмосферата главно от подстилащата повърхност. Топлинният режим на тези слоеве

е тясно свързано с топлинния режим на земната повърхност, така че неговото изучаване също е една от важните задачи на метеорологията.

Основните физични процеси, при които почвата получава или отдава топлина са: 1) лъчист топлообмен; 2) турбулентен топлообмен между подстилащата повърхност и атмосферата; 3) молекулярен топлообмен между повърхността на почвата и долния неподвижен прилежащ въздушен слой; 4) топлообмен между почвените слоеве; 5) фазов пренос на топлина: консумация на топлина за изпаряване на вода, топене на лед и сняг на повърхността и в дълбочината на почвата или нейното освобождаване при обратни процеси.

Топлинният режим на повърхността на земята и водните тела се определя от техните топлофизични характеристики. Специално вниманиепри подготовката трябва да се обърне внимание на извеждането и анализа на уравнението за топлопроводимост на почвата (уравнение на Фурие). Ако почвата е еднаква вертикално, тогава нейната температура Tна дълбочина zв момент t може да се определи от уравнението на Фурие

където а- топлопроводимост на почвата.

Следствието от това уравнение са основните закони за разпространение на температурните колебания в почвата:

1. Законът за инвариантност на периода на трептене с дълбочина:

T(z) = const (2)

2. Законът за намаляване на амплитудата на трептенията с дълбочина:

(3)

където и са амплитуди на дълбочини а- коефициент на топлопроводимост на почвения слой, разположен между дълбините;

3. Законът за фазовото изместване на трептенията с дълбочина (законът на забавянето):

(4)

къде е забавянето, т.е. разликата между моментите на началото на една и съща фаза на колебания (например максимум) на дълбочини и Температурните колебания проникват в почвата на дълбочина znpопределен от съотношението:

(5)

Освен това е необходимо да се обърне внимание на редица следствия от закона за намаляване на амплитудата на трептенията с дълбочина:

а) дълбочините, на които в различните почви ( ) амплитуди на температурни колебания със същия период ( = Т 2)намаление със същия брой пъти се отнасят един към друг като корен квадратен от коефициента на топлопроводимост на тези почви

б) дълбочините, на които в същата почва ( а= const) амплитуди на температурни колебания с различни периоди ( ) намаляват със същата сума =конст, са свързани помежду си като квадратни корени от периодите на трептене

(7)

Необходимо е ясно да се разбере физическият смисъл и характеристиките на образуването на топлинен поток в почвата.

Повърхностната плътност на топлинния поток в почвата се определя по формулата:

където λ е коефициентът на топлопроводимост на вертикалния температурен градиент на почвата.

Незабавна стойност Рсе изразяват в kW/m до най-близката стотна, сумите R -в MJ / m 2 (часови и дневни - до стотни, месечни - до единици, годишни - до десетки).

Средната плътност на повърхностния топлинен поток през повърхността на почвата за интервал от време t се описва с формулата

където С е обемният топлинен капацитет на почвата; интервал; z „ p- дълбочина на проникване на температурни колебания; ∆tcp- разликата между средните температури на почвения слой в дълбочина znpв края и в началото на интервала м. Нека дадем основните примерни задачи по темата „Топлинен режим на почвата“.

Задача 1.На каква дълбочина намалява дпъти амплитудата на денонощните колебания в почвата с коефициент на топлопроводимост а\u003d 18,84 cm 2 / h?

Решение.От уравнение (3) следва, че амплитудата на денонощните колебания ще намалее с фактор e на дълбочина, съответстваща на условието

Задача 2.Намерете дълбочината на проникване на дневните температурни колебания в гранит и сух пясък, ако екстремните повърхностни температури на съседни зони с гранитна почва са 34,8 °C и 14,5 °C, а със суха песъчлива почва 42,3 °C и 7,8 °C. коефициент на топлопроводимост на гранита а g \u003d 72,0 cm 2 / h, сух пясък а n \u003d 23,0 cm 2 / h.

Решение.Температурната амплитуда на повърхността на гранит и пясък е равна на:

Дълбочината на проникване се разглежда по формулата (5):

Благодарение на по-голямата топлопроводимост на гранита, получихме и по-голяма дълбочина на проникване на дневните температурни колебания.

Задача 3.Ако приемем, че температурата на горния почвен слой се променя линейно с дълбочината, трябва да се изчисли повърхностната плътност на топлинния поток в сух пясък, ако повърхностната му температура е 23,6 „ОТ,а температурата на дълбочина 5 cm е 19,4 °C.

Решение.Температурният градиент на почвата в този случай е равен на:

Топлопроводимост на сух пясък λ= 1,0 W/m*K. Топлинният поток в почвата се определя по формулата:

P = -λ - = 1,0 84,0 10 "3 \u003d 0,08 kW / m 2

Топлинният режим на повърхностния слой на атмосферата се определя главно от турбулентно смесване, чиято интензивност зависи от динамични фактори (грапавост на земната повърхност и градиенти на скоростта на вятъра на различни нива, мащаб на движение) и топлинни фактори (нехомогенност на нагряването). на различни части от повърхността и вертикално разпределение на температурата).

За характеризиране на интензивността на турбулентното смесване се използва коефициентът на турбулентен обмен НОи коефициент на турбулентност ДА СЕ.Те са свързани чрез съотношението

K \u003d A / стр(10)

където R -плътност на въздуха.

Коефициент на турбулентност Да сеизмерено в m 2 / s, с точност до стотни. Обикновено в повърхностния слой на атмосферата се използва коефициентът на турбулентност ДА СЕ]на високо G"= 1 м. В повърхностния слой:

където z-височина (m).

Трябва да знаете основните методи за определяне ДА СЕ\.

Задача 1.Изчислете повърхностната плътност на вертикалния топлинен поток в повърхностния слой на атмосферата през областта, в която плътността на въздуха е нормална, коефициентът на турбулентност е 0,40 m 2 /s, а вертикалният температурен градиент е 30,0 °C/100m.

Решение.Изчисляваме повърхностната плътност на вертикалния топлинен поток по формулата

L=1,3*1005*0,40*

Изучаване на факторите, влияещи върху топлинния режим на повърхностния слой на атмосферата, както и периодичните и непериодични промени в температурата на свободната атмосфера. Уравненията на топлинния баланс на земната повърхност и атмосферата описват закона за запазване на енергията, получена от активния слой на Земята. Разгледайте дневния и годишен ход на топлинния баланс и причините за неговите промени.

Литература

Глава Шш,гл. 2, § 1 -8.

Въпроси за самопроверка

1. Какви фактори определят топлинния режим на почвата и водните тела?

2. Какъв е физическият смисъл на топлофизичните характеристики и как те влияят върху температурния режим на почвата, въздуха, водата?

3. От какво зависят и как зависят амплитудите на дневните и годишните колебания на повърхностната температура на почвата?

4. Формулирайте основните закони за разпределение на температурните колебания в почвата?

5. Какви са последствията от основните закони на разпределението на температурните колебания в почвата?

6. Какви са средните дълбочини на проникване на дневните и годишните температурни колебания в почвата и във водоемите?

7. Какво е влиянието на растителността и снежната покривка върху топлинния режим на почвата?

8. Какви са характеристиките на топлинния режим на водните тела, за разлика от топлинния режим на почвата?

9. Какви фактори влияят върху интензивността на турбулентността в атмосферата?

10. Какви количествени характеристики на турбулентността познавате?

11. Какви са основните методи за определяне на коефициента на турбулентност, техните предимства и недостатъци?

12. Начертайте и анализирайте дневния ход на коефициента на турбулентност над земната и водната повърхност. Какви са причините за тяхната разлика?

13. Как се определя повърхностната плътност на вертикалния турбулентен топлинен поток в повърхностния слой на атмосферата?

Топлинният баланс определя температурата, нейната величина и изменение на повърхността, която се нагрява директно от слънчевите лъчи. При нагряване тази повърхност предава топлина (в диапазона на дългите вълни) както към долните слоеве, така и към атмосферата. Самата повърхност се нарича активна повърхност.

Максималната стойност на всички елементи на топлинния баланс се наблюдава в близките обедни часове. Изключение прави максималният топлообмен в почвата, който пада на сутрешните часове. Максималните амплитуди на денонощното изменение на компонентите на топлинния баланс се наблюдават през лятото, а минималните амплитуди се наблюдават през зимата.

В денонощния ход на температурата на повърхността, суха и лишена от растителност, в ясен ден, максимумът настъпва след 14 часа, а минимумът е около изгрев слънце. Облачността може да наруши дневните колебания на температурата, причинявайки изместване на максимума и минимума. Влажността и повърхностната растителност оказват голямо влияние върху хода на температурата.

Максималните дневни температури на повърхността могат да бъдат +80 o C или повече. Дневните колебания достигат до 40 o. Стойностите на екстремните стойности и температурните амплитуди зависят от географската ширина на мястото, сезона, облачността, топлинните свойства на повърхността, нейния цвят, грапавост, характера на растителната покривка, ориентацията на склона (експозицията).

Разпространението на топлина от активната повърхност зависи от състава на подлежащия субстрат и ще се определя от неговия топлинен капацитет и топлопроводимост. На повърхността на континентите основният субстрат е почвата, в океаните (моретата) - водата.

Почвите като цяло имат по-нисък топлинен капацитет от водата и по-висока топлопроводимост. Поради това те се нагряват и охлаждат по-бързо от водата.

Времето се изразходва за пренос на топлина от слой на слой, а моментите на настъпване на максимални и минимални температурни стойности през деня се забавят на всеки 10 cm с около 3 часа. Колкото по-дълбок е слоят, толкова по-малко топлина получава и толкова по-слаби са температурните колебания в него. Амплитудата на дневните температурни колебания с дълбочина намалява 2 пъти на всеки 15 cm. При средна дълбочина около 1 m дневните колебания в температурата на почвата „отшумяват“. Слоят, където спират, се нарича слой от константа дневна температура.

как по-дълъг периодтемпературните колебания, толкова по-дълбоко се разпространяват. Така в средните ширини слоят с постоянна годишна температура е на дълбочина 19–20 m, във високите ширини - на дълбочина 25 m, а в тропическите ширини, където годишните температурни амплитуди са малки, на дълбочина от 5–10 м. години се забавят средно с 20-30 дни на метър.

Температурата в слоя с постоянна годишна температура е близка до средната годишна температура на въздуха над повърхността.

Водата се нагрява по-бавно и по-бавно отделя топлина. Освен това слънчевите лъчи могат да проникнат на голяма дълбочина, директно нагрявайки по-дълбоките слоеве. Преносът на топлина в дълбочина се дължи не толкова на молекулярната топлопроводимост, а в по-голяма степен на смесването на водите по турбулентен начин или течения. Когато повърхностните слоеве на водата се охладят, възниква термична конвекция, която също е придружена от смесване.

Ежедневните температурни колебания на повърхността на океана във високите географски ширини са средно само 0,1ºС, в умерените - 0,4ºС, в тропическите - 0,5ºС, Дълбочината на проникване на тези колебания е 15-20 m.

Годишни температурни амплитуди на повърхността на океана от 1ºС в екваториалните ширини до 10,2ºС в умерените ширини. Годишните температурни колебания проникват на дълбочина 200-300 m.

Моментите на температурни максимуми във водните обекти закъсняват в сравнение със сушата. Максимумът е около 15-16 часове, поне 2-3 часа след изгрев слънце. Годишната максимална температура на повърхността на океана в северното полукълбо се наблюдава през август, минималната - през февруари.

Въпрос 7 (атмосфера) - промяна на температурата на въздуха с височина.Атмосферата се състои от смес от газове, наречена въздух, в която са суспендирани течни и твърди частици. Общата маса на последната е незначителна в сравнение с цялата маса на атмосферата. атмосферен въздухблизо до земната повърхност, като правило, е мокра. Това означава, че в състава му, заедно с други газове, влизат водни пари, т.е. вода в газообразно състояние. Съдържанието на водни пари във въздуха варира значително, за разлика от другите компоненти на въздуха: на земната повърхност то варира между стотни от процента и няколко процента. Това се обяснява с факта, че при съществуващите в атмосферата условия водните пари могат да преминат в течно и твърдо състояние и, обратно, да навлязат отново в атмосферата поради изпарение от земната повърхност. Въздухът, като всяко тяло, винаги има температура, различна от абсолютната нула. Температурата на въздуха във всяка точка на атмосферата се променя непрекъснато; на различни места на Земята по едно и също време също е различно. На земната повърхност температурата на въздуха варира в доста широк диапазон: нейните екстремни стойности, наблюдавани досега, са малко под +60 ° (в тропическите пустини) и около -90 ° (в континенталната част на Антарктида). С височината температурата на въздуха варира в различните слоеве и в различните случаи по различни начини. Средно първо намалява до височина 10-15 км, след това нараства до 50-60 км, след това отново пада и т.н. . - ВЕРТИКАЛЕН ТЕМПЕРАТУРЕН ГРАДИЕНТсин. ВЕРТИКАЛЕН ТЕМПЕРАТУРЕН ГРАДИЕНТ - вертикален температурен градиент - изменение на температурата с увеличаване на височината над морското равнище, взето за единица разстояние. Счита се за положително, ако температурата намалява с височина. В обратния случай, например в стратосферата, температурата се повишава по време на покачването и тогава се образува обратен (инверсионен) вертикален градиент, на който се присвоява знак минус. В тропосферата WT е средно 0,65°/100 m, но в някои случаи може да надхвърли 1°/100 m или да приеме отрицателни стойности по време на температурни инверсии. В повърхностния слой на сушата през топлия сезон може да бъде десет пъти по-висок. - адиабатен процес- Адиабатен процес (адиабатен процес) - термодинамичен процес, протичащ в система без топлообмен с околен свят(), т.е. в адиабатично изолирана система, чието състояние може да се промени само чрез промяна на външни параметри. Концепцията за адиабатна изолация е идеализация на топлоизолационни черупки или съдове на Дюар (адиабатни черупки). Промяната в температурата на външните тела не засяга адиабатично изолирана система и тяхната енергия U може да се промени само поради работата, извършена от системата (или върху нея). Съгласно първия закон на термодинамиката, при обратим адиабатен процес за хомогенна система, където V е обемът на системата, p е налягането, а в общия случай, където aj са външните параметри, Aj са термодинамичните сили. Според втория закон на термодинамиката при обратим адиабатен процес ентропията е постоянна, а при необратим процес тя нараства. Много бързи процеси, при които топлообменът с околната среда няма време, например по време на разпространението на звука, могат да се считат за адиабатичен процес. Ентропията на всеки малък елемент от течността остава постоянна по време на движението му със скорост v, следователно общата производна на ентропията s за единица маса е равна на нула (условие на адиабатичност). Прост примерадиабатен процес е компресията (или разширяването) на газ в термично изолиран цилиндър с термично изолирано бутало: по време на компресия температурата се повишава, а по време на разширение тя намалява. Друг пример за адиабатен процес е адиабатното размагнитване, което се използва в метода на магнитно охлаждане. Обратим адиабатен процес, наричан още изоентропичен процес, се изобразява на диаграмата на състоянието чрез адиабата (изентропа). Издигащият се въздух, попадайки в разредена среда, се разширява, охлажда се, а спускащият се, напротив, се нагрява поради компресия. Такава промяна на температурата, дължаща се на вътрешна енергия, без приток и освобождаване на топлина, се нарича адиабатна. Адиабатните промени на температурата възникват според сух адиабат и мокър адиабатзакони. Съответно се разграничават и вертикални градиенти на промяна на температурата с височина. Сухият адиабатен градиент е промяна в температурата на сух или влажен ненаситен въздух с 1 ° C за всеки 100 метра надморска височина или спускане, а мокрият адиабатен градиент е намаляване на температурата на влажния наситен въздух с по-малко от 1 ° C за всеки 100 метра надморска височина.

-Инверсияв метеорологията означава аномалния характер на промяната на параметър в атмосферата с увеличаване на надморската височина. Най-често това се отнася до температурна инверсия, т.е. повишаване на температурата с височина в определен слой на атмосферата вместо обичайното понижение (виж земната атмосфера).

Има два вида инверсия:

1. повърхностни температурни инверсии, започващи директно от земната повърхност (дебелината на инверсионния слой е десетки метри)

2.Температурни инверсии в свободната атмосфера (дебелината на инверсионния слой достига стотици метри)

Температурната инверсия предотвратява вертикалното движение на въздуха и допринася за образуването на мъгла, мъгла, смог, облаци, миражи. Инверсията е силно зависима от характеристиките на местния терен. Повишаването на температурата в инверсионния слой варира от десети градуса до 15-20 °C и повече. Температурните инверсии на повърхността в Източен Сибир и Антарктида през зимата са най-мощни.

Билет.

дневен курстемпература на въздуха-промяна на температурата на въздуха през деня. Дневният ход на температурата на въздуха като цяло отразява хода на температурата на земната повърхност, но моментите на началото на максимумите и минимумите са малко по-късни, максимумът се наблюдава в 14 часа, минимумът след изгрев слънце. Ежедневните колебания на температурата на въздуха през зимата се забелязват до височина 0,5 km, през лятото - до 2 km.

Дневна амплитуда на температурата на въздуха -разликата между максималните и минималните температури на въздуха през деня. Дневната амплитуда на температурата на въздуха е най-голяма в тропическите пустини - до 40 0, в екваториалните и умерените ширини тя намалява. Дневната амплитуда е по-малка през зимата и при облачно време. Над водната повърхност е много по-малко, отколкото над сушата; над растителната покривка е по-малко, отколкото върху голи повърхности.

Годишният ход на температурата на въздуха се определя преди всичко от географската ширина на мястото. Годишният ход на температурата на въздуха -изменение на средната месечна температура през годината. Годишна амплитуда на температурата на въздуха -разликата между максималните и минималните средни месечни температури. Има четири вида годишни температурни колебания; Всеки тип има два подтипа морски и континенталнихарактеризиращи се с различни годишни температурни амплитуди. AT екваториаленВидът на годишната температурна промяна показва два малки максимума и два малки минимума. Максимумите настъпват след равноденствието, когато слънцето е в зенита над екватора. В морския подтип годишната амплитуда на температурата на въздуха е 1-2 0, в континенталния 4-6 0. Температурата е положителна през цялата година. AT тропическиВидът на годишната температурна промяна има един максимум след лятното слънцестоене и един минимум след зимното слънцестоене в Северното полукълбо. В морския подтип годишната амплитуда на температурата е 5 0 , в континенталния 10-20 0 . AT умереноВ вида на годишното изменение на температурата също има един максимум след лятното слънцестоене и един минимум след зимното слънцестоене в Северното полукълбо, температурите са отрицателни през зимата. Над океана амплитудата е 10-15 0, над сушата се увеличава с отдалечаване от океана: на брега - 10 0, в центъра на континента - до 60 0. AT поляренПри вида на годишното изменение на температурата има един максимум след лятното слънцестоене и един минимум след зимното слънцестоене в Северното полукълбо, температурата е отрицателна през по-голямата част от годината. Годишната амплитуда в морето е 20-30 0 , на сушата - 60 0 . Избраните типове отразяват зоналната температурна промяна, дължаща се на притока на слънчева радиация. По годишния ход на температурата голямо влияниеосигурява движение на въздушните маси.

Билет.

ИзотермиЛинии, свързващи точки на картата с еднаква температура.

През лятото континентите са по-топли, изотермите над сушата се огъват към полюсите.

На картата на зимните температури (декември в северното полукълбо и юли в южното полукълбо) изотермите значително се отклоняват от паралелите. Над океаните изотермите се движат далеч до високи географски ширини, образувайки „топлинни езици“; над сушата изотермите се отклоняват към екватора.

Средната годишна температура на Северното полукълбо е +15,2 0 С, а на Южното полукълбо е +13,2 0 С. Минималната температура в Северното полукълбо достига -77 0 С (Оймякон) и -68 0 С (Верхоянск). AT южно полукълбоминималните температури са много по-ниски; на станциите "Советская" и "Восток" температурата беше -89,2 0 С. Минималната температура при безоблачно време в Антарктида може да падне до -93 0 С. в Калифорния, в Долината на смъртта, е отбелязана температура от +56,7 0.

За това доколко континентите и океаните влияят върху разпределението на температурите, дайте представянето на картите и аномалиите. изономални-линии, свързващи точки с еднакви температурни аномалии. Аномалиите са отклонения на действителните температури от тези на средната ширина. Аномалиите са положителни и отрицателни. Положителни се наблюдават през лятото над затоплени континенти

Тропиците и арктическите кръгове не могат да се считат за валидни граници топлинни зони (система за класификация на климата по температура на въздуха), тъй като редица други фактори влияят върху разпределението на температурата: разпределението на земята и водата, теченията. Изотермите се извеждат извън границите на топлинните зони. Горещата зона се намира между годишните изотерми от 20 0 С и очертава ивицата от диви палми. Границите на умерения пояс са начертани по изотермата 10 0 от най-топлия месец. В Северното полукълбо границата съвпада с разпространението на горската тундра. Границата на студения пояс минава по изотермата 0 0 от най-топлия месец. Коланите за замръзване са разположени около полюсите.

Почвата е компонент на климатичната система, която е най-активният акумулатор слънчева топлинапристигайки на земната повърхност.

Дневният ход на температурата на подстилащата повърхност има един максимум и един минимум. Минимумът настъпва около изгрев слънце, максимумът настъпва следобед. Фазата на дневния цикъл и дневната му амплитуда зависят от сезона, състоянието на подстилащата повърхност, количеството и валежите, а също и от местоположението на станциите, вида на почвата и нейния механичен състав.

Според механичния състав почвите се разделят на песъчливи, песъчливи и глинести, които се различават по топлинен капацитет, топлопроводимост и генетични свойства (по-специално по цвят). Тъмните почви абсорбират повече слънчева радиация и следователно се затоплят повече от светлите почви. Песъчливи и песъчливи глинести почви, характеризиращи се с по-малък, по-топъл от глинести.

Годишният ход на температурата на подстилащата повърхност показва проста периодичност с минимум през зимата и максимум през лятото. В по-голямата част от територията на Русия най-високата температура на почвата се наблюдава през юли, на Далеч на изтокв крайбрежната ивица на Охотско море, на и - през юли - август, в южната част на Приморски край - през август.

Максималните температури на подстилащата повърхност през по-голямата част от годината характеризират екстремното термично състояние на почвата, а само през най-студените месеци - на повърхността.

Метеорологичните условия, благоприятни за достигане на максимални температури на подстилащата повърхност са: облачно време, когато притокът на слънчева радиация е максимален; ниска скорост на вятъра или спокойствие, тъй като увеличаването на скоростта на вятъра увеличава изпарението на влагата от почвата; малко количество валежи, тъй като сухата почва се характеризира с по-ниска топлина и топлопроводимост. Освен това в сухата почва има по-малка консумация на топлина за изпаряване. Така абсолютните температурни максимуми обикновено се наблюдават по време на най-ясното слънчеви днина суха почва и обикновено следобед.

Географското разпределение на средните стойности от абсолютните годишни максимуми на температурата на подлежащата повърхност е подобно на разпределението на изогеотермите на средните месечни температури на повърхността на почвата в летни месеци. Изогеотермите са предимно широтни. Влиянието на моретата върху температурата на повърхността на почвата се проявява във факта, че на западния бряг на Япония и на Сахалин и Камчатка географската ширина на изогеотермите се нарушава и се доближава до меридионалната (повтаря очертанията на бреговата линия). В европейската част на Русия стойностите на средните абсолютни годишни максимуми на температурата на подстилащата повърхност варират от 30–35 ° С на брега на северните морета до 60–62 ° С на юг от Ростов. регион, в Краснодар и Ставрополски край, в Република Калмикия и Република Дагестан. В района средните абсолютни годишни максимуми на повърхностната температура на почвата са с 3–5°C по-ниски, отколкото в близките равнинни райони, което се свързва с влиянието на надморските височини върху увеличаването на валежите в района и почвената влага. Равнинните територии, затворени от хълмове от преобладаващите ветрове, се характеризират с намалено количество валежи и по-ниска скорост на вятъра и, следователно, повишени стойности на екстремни температури на повърхността на почвата.

Най-бързото повишаване на екстремните температури от север на юг се наблюдава в зоната на преход от гората и зоните към зоната, което е свързано с намаляване на валежите в степната зона и с промяна в състава на почвата. На юг, с общо ниско ниво на съдържание на влага в почвата, същите промени в почвената влага съответстват на по-значителни разлики в температурата на почвите, които се различават по механичен състав.

Също така има рязко намаляване на средната стойност на абсолютните годишни максимуми на температурата на подстилащата повърхност от юг на север в северните райони на европейската част на Русия, по време на прехода от горската зона към зоните и тундрата - райони на прекомерна влага. Северните райони на европейската част на Русия, поради активната циклонична дейност, наред с други неща, се различават от южните райони с повишено количество облачност, което рязко намалява пристигането на слънчева радиация към земната повърхност.

В азиатската част на Русия най-ниските средни абсолютни максимуми се наблюдават на островите и на север (12–19 ° C). Докато се движим на юг, има повишаване на екстремните температури, а в северната част на европейската и азиатската част на Русия това увеличение се случва по-рязко, отколкото в останалата част на територията. В райони с минимално количество валежи (например районите между реките Лена и Алдан) се разграничават джобове с повишени екстремни температури. Тъй като регионите са много сложни, екстремните температури на повърхността на почвата за станции, разположени в различни форми на релеф (планински райони, котловини, низини, долини на големи сибирски реки), се различават значително. Средните стойности на абсолютните максимални годишни температури на подстилащата повърхност достигат най-високите стойности в южната част на азиатската част на Русия (с изключение на крайбрежните райони). В южната част на Приморския край средната стойност на абсолютните годишни максимуми е по-ниска, отколкото в континенталните райони, разположени на същата географска ширина. Тук стойностите им достигат 55–59°С.

Минималните температури на подстилащата повърхност се наблюдават и при доста специфични условия: в най-студените нощи, в часове близо до изгрева, по време на антициклонални метеорологични условия, когато ниската облачност благоприятства максимално ефективното излъчване.

Разпределението на средните изогеотерми от абсолютните годишни минимуми на температурата на основната повърхност е подобно на разпределението на изотермите на минималните температури на въздуха. В по-голямата част от територията на Русия, с изключение на южните и северните райони, средните изогеотерми на абсолютните минимални годишни температури на подстилащата повърхност имат меридионална ориентация (намаляващи от запад на изток). В европейската част на Русия средните абсолютни минимални годишни температури на подстилащата повърхност варират от -25 ° C в западните и южните райони до -40 ... -45 ° C в източните и особено североизточните райони (Тиманския хребет и Болшеземелската тундра). Най-високите средни стойности на абсолютните годишни температурни минимуми (–16…–17°С) са през г. Черноморско крайбрежие. В по-голямата част от азиатската част на Русия средните абсолютни годишни минимуми варират в рамките на -45 ... -55 ° С. Такова незначително и сравнително равномерно разпределение на температурата върху обширна територия е свързано с еднаквостта на условията за формиране на минимални температури в райони, подложени на влиянието на Сибир.

В райони на Източен Сибир със сложен релеф, особено в Република Саха (Якутия), заедно с радиационни фактори, особеностите на релефа оказват значително влияние върху намаляването на минималните температури. Тук, в трудните условия на планинска страна, особено в падини и котловини благоприятни условияза охлаждане на подлежащата повърхност. Република Саха (Якутия) има най-ниските средни стойности на абсолютните годишни минимуми на температурата на подземната повърхност в Русия (до –57…–60°С).

По крайбрежието на арктическите морета, поради развитието на активна зимна циклонална дейност, минималните температури са по-високи, отколкото във вътрешността. Изогеотермите имат почти ширинна посока и намаляването на средната стойност на абсолютните годишни минимуми от север на юг става доста бързо.

На брега изогеотермите повтарят очертанията на бреговете. Влиянието на Алеутския минимум се проявява в увеличаването на средните абсолютни годишни минимуми в крайбрежната зона в сравнение с вътрешните райони, особено на южния бряг на Приморския край и на Сахалин. Средната стойност на абсолютните годишни минимуми тук е –25…–30°С.

Замръзването на почвата зависи от величината на отрицателните температури на въздуха през студения сезон. Най-важният фактор, предотвратяващ замръзването на почвата, е наличието на снежна покривка. Неговите характеристики като време на образуване, мощност, продължителност на възникване определят дълбочината на замръзване на почвата. Късното установяване на снежна покривка допринася за по-голямо замръзване на почвата, тъй като през първата половина на зимата интензивността на замръзване на почвата е най-голяма и, обратно, ранното установяване на снежна покривка предотвратява значително замръзване на почвата. Влиянието на дебелината на снежната покривка е най-силно изразено в районите с ниски температури на въздуха.

При същата дълбочина на замръзване зависи от вида на почвата, нейния механичен състав и влажност.

Например в северните райони Западен Сибирс ниска и дебела снежна покривка дълбочината на замръзване на почвата е по-малка, отколкото в по-южните и по-топли райони с малка. Особена картина се наблюдава в райони с нестабилна снежна покривка (южните райони на европейската част на Русия), където тя може да допринесе за увеличаване на дълбочината на замръзване на почвата. Това се дължи на факта, че при чести промени на замръзване и размразяване на повърхността на тънка снежна покривка се образува ледена кора, чийто коефициент на топлопроводимост е няколко пъти по-голям от топлопроводимостта на снега и водата. Почвата при наличието на такава кора се охлажда и замръзва много по-бързо. Наличието на растителна покривка допринася за намаляване на дълбочината на замръзване на почвата, тъй като тя задържа и натрупва сняг.

Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

публикувано на http://www.allbest.ru/

Температурен режим подлежаща повърхност

1 . Температурен режим на подстилащата повърхност и активностотноснослой

температурен почвен инструмент

Подлежащата повърхност или активната повърхност е земната повърхност (почва, вода, сняг и др.), която взаимодейства с атмосферата в процеса на обмен на топлина и влага.

Активният слой е слой от почва (включително растителност и снежна покривка) или вода, който участва в топлообмена с околната среда и до чиято дълбочина се простират дневните и годишните температурни колебания.

Термичното състояние на подстилащата повърхност оказва значително влияние върху температурата на долните слоеве въздух. Това влияние, намаляващо с височината, може да бъде открито дори в горната тропосфера.

Има различия в топлинния режим на земята и водата, които се обясняват с разликата в тяхната топлина физични свойстваи процеси на топлообмен между повърхностните и долните слоеве.

В почвата късовълновата слънчева радиация прониква на дълбочина от десети от милиметъра, където се превръща в топлина. Тази топлина се пренася към долните слоеве чрез молекулярна топлопроводимост.

Във водата, в зависимост от нейната прозрачност, слънчевата радиация прониква на дълбочина до десетки метри, а преносът на топлина към дълбоките слоеве се осъществява в резултат на турбулентно смесване, топлинна конвекция и изпарение.

Турбуленцията във водните тела се дължи предимно на вълни и течения. През нощта и в студения сезон се развива топлинна конвекция, когато водата, охладена на повърхността, потъва надолу поради повишена плътност и се заменя с по-топла вода от долните слоеве. При значително изпарение от морската повърхност горният слой вода става по-солен и по-плътен, в резултат на което по-топлата вода потъва от повърхността към дълбините. Следователно дневните температурни колебания във водата се простират на дълбочина от десетки метри, а в почвата - по-малко от метър. Годишните колебания в температурата на водата се простират на дълбочина от стотици метри, а в почвата - само 10-20 m; тези. в почвата топлината се концентрира в тънък горен слой, който се нагрява с положителен радиационен баланс и се охлажда с отрицателен.

Така земята се нагрява бързо и изстива бързо, докато водата се нагрява бавно и изстива бавно. Голямата топлинна инерция на водните тела се улеснява и от факта, че специфичният топлинен капацитет на водата е 3-4 пъти по-голям от този на почвата. По същите причини дневните и годишни температурни колебания на повърхността на почвата са много по-големи, отколкото на повърхността на водата.

Денонощното изменение на повърхностната температура на почвата в ясно времепредставена от вълнообразна крива, наподобяваща синусоида. В същото време температурният минимум се наблюдава малко след изгрев слънце, когато радиационният баланс променя знака от "-" на "+". Максималната температура настъпва към 13-14 ч. Плавността на дневните температурни промени може да бъде нарушена от наличието на облаци, валежи и адвективни промени.

Разликата между максималните и минималните температури за денонощие представлява дневната температурна амплитуда.

Амплитудата на дневната промяна на повърхностната температура на почвата зависи от обедната височина на Слънцето, т.е. на географската ширина на мястото и времето на годината. През лятото при ясно време в умерените ширини температурната амплитуда на голата почва може да достигне 55 ° C, а в пустините - 80 ° и повече. При облачно време амплитудата е по-малка, отколкото при ясно време. Облаците през деня забавят пряката слънчева радиация, а през нощта намаляват ефективната радиация на подстилащата повърхност.

Температурата на почвата се влияе от растителността и снежната покривка. Растителната покривка намалява амплитудата на дневните колебания в температурата на повърхността на почвата, тъй като предотвратява нагряването й от слънчевите лъчи през деня и я предпазва от радиационно охлаждане през нощта. В същото време се понижава и средната дневна температура на почвената повърхност. Снежната покривка, която има ниска топлопроводимост, предпазва почвата от интензивна загуба на топлина, докато дневната температурна амплитуда рязко намалява в сравнение с оголената почва.

Разликата между максималните и минималните средни месечни температури през годината се нарича годишна температурна амплитуда.

Температурната амплитуда на подстилащата повърхност в годишния ход зависи от географската ширина (в тропиците - минималната) и нараства с географската ширина, което е в съответствие с промените в посоката на меридиана на годишната амплитуда на месечните суми на слънчевата радиация в слънчев климат.

Разпределението на топлината в почвата от повърхността към дълбочината съответства доста близко на Закон на Фурие. Независимо от вида на почвата и нейната влажност, периодът на температурни колебания не се променя с дълбочина, т.е. в дълбочина денонощното изменение се запазва с период от 24 часа, а при годишното изменение - 12 месеца. В този случай амплитудата на температурните колебания намалява с дълбочината.

На определена дълбочина (около 70 см, различна в зависимост от географската ширина и сезона на годината) започва слой с постоянна дневна температура. Амплитудата на годишните колебания намалява почти до нула на дълбочина около 30 m в полярни региони, около 15-20 м - в умерените ширини. Максималните и минималните температури както в дневните, така и в годишните вариации настъпват по-късно, отколкото на повърхността, като забавянето е правопропорционално на дълбочината.

Визуално представяне на разпределението на почвената температура в дълбочина и във времето се дава от графика на термичните изоплети, която е изградена на базата на многогодишни средномесечни температури на почвата (фиг. 1.2). Дълбочините са нанесени на вертикалната ос на графиката, а месеците са нанесени на хоризонталната ос. Линиите с равни температури на графиката се наричат ​​термични изоплети.

Преместването по хоризонталната линия ви позволява да проследите промяната на температурата на дадена дълбочина през годината, а движението по вертикалната линия дава представа за промяната на температурата с дълбочина за даден месец. От графиката се вижда, че максималната годишна амплитуда на температурата на повърхността намалява с дълбочина.

Поради горните разлики в процесите на топлообмен между повърхностните и дълбоките слоеве на водните тела и сушата, дневните и годишните промени в температурата на повърхността на водните тела са много по-малки от тези на сушата. Така дневната амплитуда на промените в температурата на повърхността на океана е около 0,1-0,2 °C в умерените ширини и около 0,5 °C в тропиците. В същото време температурният минимум се наблюдава 2-3 часа след изгрев слънце, а максимумът - около 15-16 ч. Годишната амплитуда на температурните колебания на повърхността на океана е много по-голяма от дневната. В тропиците тя е около 2-3 ° C, в умерените ширини около 10 ° C. Дневните колебания се установяват на дълбочина до 15-20 m, а годишните - до 150-400 m.

2 Уреди за измерване на температурата на активния слой

Измерване на повърхностната температура на почвата, снежната покривка и определяне на състоянието им.

Повърхността на почвата и снежната покривка е подстилащата повърхност, която пряко взаимодейства с атмосферата, абсорбира слънчевата и атмосферната радиация и излъчва в самата атмосфера, участва в топло- и влагообмена и влияе върху топлинния режим на подлежащите почвени слоеве.

За измерване на температурата на почвата и снежната покривка през периода на наблюдение, на живачен метеорологичен термометър ТМ-3с граници на скалата от -10 до +85° С; от -25 до +70° С; от -35 до +60° С, със стойност на делението на скалата 0,5° С. Грешката на измерване при температури над -20° С е ±0,5° С, при повече ниски температури± 0,7 ° С. За определяне на екстремни температури между периодите, термометри мада сеSimal TM-1и минимален TM-2(същото като за определяне на температурата на въздуха в психрометричната кабина).

Измерванията на температурата на почвената повърхност и снежната покривка се извършват на незасенчена площ с размери 4x6 m в южната част на метеорологичната площадка. През лятото измерванията се правят на гола, разхлабена почва, за която мястото се изкопава през пролетта.

Отчитанията на термометрите се вземат с точност до 0,1 ° C. Състоянието на почвата и снежната покривка се оценява визуално. Целогодишно се извършват температурни измервания и мониторинг на подстилащата повърхност.

Измерване на температурата в горния почвен слой

За измерване на температурата в горния слой на почвата, срокотносноживачни метеорологични колянови измервателни уреди (Савинова) ТМ-5(произвежда се като комплект от 4 термометъра за измерване на температурата на почвата на дълбочина 5, 10, 15, 20 cm). Граници на измерване: от -10 до +50° С, деление на скалата 0,5° С, грешка на измерване ±0,5° С. Цилиндрични резервоари. Термометрите са огънати под ъгъл 135° на места от резервоара на 2-3 см. Това дава възможност термометрите да се монтират така, че резервоарът и част от термометъра преди огъването да са в хоризонтално положение под почвения слой, а част от термометъра със скала е разположена над почвата.

Капилярът в областта от резервоара до началото на скалата е покрит с топлоизолираща обвивка, която намалява ефекта върху показанията на термометъра на почвения слой, разположен над резервоара му, осигурява по-точно измерване на температурата на дълбочина, където резервоарът се намира.

Наблюденията с помощта на термометрите на Савинов се извършват на същото място, където са монтирани термометри за измерване на температурата на повърхността на почвата, по едно и също време и само в топлата част на годината. Когато температурата падне на дълбочина 5 cm под 0 ° C, термометрите се изкопават, монтират се през пролетта, след като снежната покривка се стопи.

Измерване на почвата и температурата на почвата на дълбочина под естествено покритие

Използва се за измерване на температурата на почвата термометър живачен метеорологичен почвен дълбок ТМ-10. Дължината му е 360 mm, диаметърът е 16 mm, горната граница на скалата е от + 31 до +41 ° C, а долната граница е от -10 до -20 ° C. Делението на скалата е 0,2 ° C, грешката на измерване при положителни температури е ±0, 2 ° С, при отрицателни ± 0,3 ° С.

Термометърът е поставен в рамка от винилова пластмаса, завършваща в долната част с медна или месингова капачка, пълна с медни стружки около резервоара на термометъра. В горния край на рамката е закрепена дървена пръчка, с помощта на която термометърът се потапя в ебонитова тръба, разположена в земята на дълбочината на измерване на температурата на почвата.

Измерванията се извършват на площ 6х8 м с естествена растителност в югоизточната част на метеорологичната площадка. Изпускателните термометри за дълбочина на почвата са монтирани по линията изток-запад на разстояние 50 cm един от друг на дълбочина 0,2; 0,4; 0,8; 1.2; 1.6; 2.4; 3,2 м във възходящ ред на дълбочината.

При снежна покривка до 50 см, частта от тръбата, излизаща над земята, е 40 см, при по-висока височина на снежната покривка - 100 см. Монтажът на външни (твърди гумени) тръби се извършва с помощта на бормашина в ред за по-малко нарушаване на естественото състояние на почвата.

Извършват се наблюдения на термометъра за отработените газове през цялата година, ежедневно на дълбочини 0,2 и 0,4 m - всичките 8 периода (с изключение на периода, когато височината на снега надвишава 15 cm), на други дълбочини - 1 път на ден.

Измерване на температурата на повърхностните води

За измерване се използва живачен термометър със стойност на разделяне 0,2 ° C, с граници на скалата от -5 до + 35 ° C. Термометърът се поставя в рамка, която е предназначена да запазва показанията на термометъра след повдигане от водата, както и за защита от механични повреди. Рамката се състои от стъкло и две тръби: външна и вътрешна.

Термометърът в рамката е поставен така, че скалата му да е разположена срещу прорезите на тръбите, а резервоарът на термометъра да е в средната част на стъклото. Рамката има скоба за закрепване към кабела. При потапяне на термометъра гнездото се затваря чрез завъртане на външния капак, а след повдигане и за отчитане се отваря. Времето за задържане на термометъра в точката е 5-8 минути, проникването във водата е не повече от 0,5 m.

Хоствано на Allbest.ru

...

Подобни документи

Основните условия, които определят структурата и физичните свойства на снежната покривка. Влияние на характера на повърхността под снега и температурния режим вътре в снежната покривка. Екстремни и средни стойности на височината на снежната покривка в Пермската територия.

курсова работа, добавена на 21.02.2013 г


Наблюдение и регистриране на дневния ход на метеорологичните стойности по данни на метеорологичната станция. Ежедневно изменение на повърхностната температура на почвата и въздуха, налягането на водните пари, относителната влажност, атмосферно налягане, посока и скорост на вятъра.

резюме, добавено на 01.10.2009 г


Изчисляване на средните многогодишни дневни температурни норми с помощта на програмата Pnorma2 за различни периодии начертаване на зависимостта на температурните норми за деня от годината. Годишно разпределение на температурата. Пикове на повишаване и понижаване на температурата през различни периоди от годината.

курсова работа, добавена на 05/05/2015


Определяне на местното време в Вологда. Разликата между стандартното и местното време в Архангелск. Стандартно и стандартно време в Чита. Промяна на температурата на въздуха с надморска височина. Определяне на височината на нивата на кондензация и сублимация, коефициента на влага.

тест, добавен на 03/03/2011


Необходимостта от получаване климатична информация. Променливост във времето на средната месечна и среднодневна температура на въздуха. Анализ на територии с различни климатични характеристики. Температурен режим, режим на вятъра и атмосферно налягане.

резюме, добавено на 20.12.2010 г


Модерен природни условияна земната повърхност, тяхната еволюция и модели на промяна. Основната причина за зоналността на природата. Физични свойства на водната повърхност. Източници валежина земята. Географска зоналност по ширина.

резюме, добавено на 04.06.2010 г


Анализ на метеорологичните стойности (температура на въздуха, влажност и атмосферно налягане) в долния слой на атмосферата в Хабаровск за юли. Характеристики на определяне на влиянието на метеорологичните условия през лятото върху разпространението на ултразвукови вълни.

курсова работа, добавена на 17.05.2010 г


Основните видове валежи и техните характеристики. Видове дневен и годишен режим на валежите. Географско разпределение на валежите. Снежна покривка на земната повърхност. Атмосферно овлажняване като степен на снабдяване на района с влага.

презентация, добавена на 28.05.2015 г


Климатологията като една от най-важните части на метеорологията и в същото време частна географска дисциплина. Етапи на изчисляване на дългосрочните норми на ежедневните промени в температурата на повърхността на град Санкт Петербург, основните методи за оценка на климатичните условия.

дисертация, добавена на 02/06/2014


Влиянието на метеорологичните елементи върху човешкото тяло. Биоклиматични индекси, използвани за оценка на времето през топлия и студения сезон. Индекс на патогенност. Измерване на ултравиолетова радиация, температурни индикатори, скорост на вятъра.

Топлинен режим на земната повърхност. Слънчевата радиация, идваща към Земята, нагрява основно нейната повърхност. Следователно термичното състояние на земната повърхност е основният източник на отопление и охлаждане на долните слоеве на атмосферата.

Условията за нагряване на земната повърхност зависят от нейните физични свойства. На първо място, има резки разлики в нагряването на повърхността на земята и водата. На сушата топлината се разпространява в дълбочина главно чрез неефективна молекулярна топлопроводимост. Поради това дневните температурни колебания на земната повърхност се простират само до дълбочина 1 м,и годишно - до 10-20 бр м.Във водната повърхност температурата се разпространява в дълбочина главно чрез смесване на водните маси; молекулярната топлопроводимост е незначителна. Освен това тук играе роля по-дълбокото проникване на радиация във водата, както и по-високият топлинен капацитет на водата в сравнение със сушата. Следователно дневните и годишните температурни колебания се разпространяват във водата на по-голяма дълбочина, отколкото на сушата: дневно - с десетки метри, годишно - със стотици метри. В резултат на това топлината, която влиза и излиза от земната повърхност, се разпределя в по-тънък слой земя от водната повърхност. Това означава, че дневните и годишни температурни колебания на земната повърхност трябва да бъдат много по-големи, отколкото на водната повърхност. Тъй като въздухът се нагрява от земната повърхност, тогава при еднаква стойност на слънчевата радиация през лятото и през деня температурата на въздуха над сушата ще бъде по-висока, отколкото над морето, и обратно през зимата и през нощта.

Нееднородността на земната повърхност също влияе върху условията на нейното нагряване. Растителността през деня предотвратява силното нагряване на почвата, а през нощта намалява нейното охлаждане. Снежната покривка предпазва почвата от прекомерна загуба на топлина през зимата. По този начин дневните температурни амплитуди под растителността ще бъдат намалени. Комбинираното въздействие на растителната покривка през лятото и снежната покривка през зимата намалява годишната температурна амплитуда в сравнение с оголената повърхност.

Крайните граници на температурните колебания на земната повърхност са както следва. В пустините на субтропиците температурата може да се повиши до +80 °, на снежната повърхност на Антарктика може да падне до -90 °.

На водната повърхност моментите на настъпване на максималната и минималната температура в дневния и годишния ход са изместени спрямо сушата. Дневният максимум настъпва около 15-16 ч час,поне 2-3 часслед изгрев слънце. Годишният максимум на температурата на повърхността на океана се наблюдава в северното полукълбо през август, годишният минимум - през февруари. Максималната наблюдавана температура на повърхността на океана е около 27°, повърхността на вътрешните водни басейни е 45°; минималната температура е съответно -2 и -13°.

Топлинен режим на атмосферата.Промяната в температурата на въздуха се определя от няколко причини: слънчева и земна радиация, молекулярна топлопроводимост, изпарение и кондензация на водни пари, адиабатни промени и пренос на топлина с въздушна маса.

За долните слоеве на атмосферата прякото поглъщане на слънчевата радиация е от малко значение, много по-важно е поглъщането им на дълговълнова земна радиация. Молекулярната топлопроводимост загрява въздуха в непосредствена близост до земната повърхност. Когато водата се изпарява, се изразходва топлина и следователно въздухът се охлажда; когато водната пара кондензира, топлината се отделя и въздухът се нагрява.

има голямо влияние върху разпределението на температурата на въздуха адиабатна промянатя, т.е. промяна на температурата без топлообмен с околния въздух. Издигащият се въздух се разширява; работата се изразходва за разширяване, което води до намаляване на температурата. При спускане на въздуха протича обратният процес. Сухият или ненаситен въздух се охлажда адиабатично на всеки 100 мповдигнете с 1°. Въздухът, наситен с водна пара, се охлажда по-малко (средно с 0,6 на 100 мпокачване), тъй като в този случай се получава кондензация на водна пара, която е придружена от отделяне на топлина.

Преносът на топлина заедно с масата на въздуха има особено голямо влияние върху топлинния режим на атмосферата. В резултат на общата циркулация на атмосферата, както вертикалното, така и хоризонталното движение на въздушните маси възниква през цялото време, улавяйки цялата дебелина на тропосферата и прониквайки дори в долната стратосфера. Първият се нарича конвекциявторо - адвекция.Това са основните процеси, които определят действителното разпределение на температурата на въздуха върху земната и морската повърхност и на различни височини. Адиабатните процеси са само физическо следствие от температурните промени във въздуха, движещ се според законите на атмосферната циркулация. Ролята на топлообмена заедно с масата на въздуха може да се съди по факта, че количеството топлина, получено от въздуха в резултат на конвекция, е 4000 пъти по-голямо от топлината, получено от излъчването на земната повърхност, и 500 000 пъти повече

отколкото топлината, генерирана от молекулярната топлопроводимост. Въз основа на уравнението на състоянието на газовете, температурата трябва да намалява с височина. Въпреки това, при специални условия на нагряване и охлаждане на въздуха, температурата може да се повишава с надморска височина. Такова явление се нарича температурна инверсия.Инверсия възниква, когато земната повърхност е силно охладена в резултат на радиация, когато студен въздух тече в депресии, когато въздухът се движи надолу в свободна атмосфера, т.е. над нивото на триене. Температурните инверсии играят голяма роля в атмосферната циркулация и влияят върху времето и климата. Дневният и годишен ход на температурата на въздуха зависи от хода на слънчевата радиация. Но началото на температурния максимум и минимум се забавя спрямо максимума и минимума на слънчевата радиация. След обяд притокът на топлина от Слънцето започва да намалява, но температурата на въздуха продължава да се повишава за известно време, тъй като намаляването на слънчевата радиация се попълва от топлинното излъчване от земната повърхност. През нощта понижението на температурата продължава до изгрев слънце поради земното топлинно излъчване (фиг. 11). Подобен модел се прилага за годишната температурна промяна. Амплитудата на колебанията на температурата на въздуха е по-малка от тази на земната повърхност и с отдалечаване от повърхността амплитудата на колебанията естествено намалява, а моментите на максимална и минимална температура закъсняват все повече. Големината на дневните температурни колебания намалява с увеличаване на географската ширина и с увеличаване на облачността и валежите. Над водната повърхност амплитудата е много по-малка, отколкото над сушата.

Ако земната повърхност беше хомогенна и атмосферата и хидросферата бяха неподвижни, тогава разпределението на топлината върху повърхността би се определяло само от притока на слънчева радиация и температурата на въздуха постепенно ще намалява от екватора към полюсите, оставайки същото на всеки паралел. Тази температура се нарича слънчева.

Действителните температури зависят от характера на повърхностния и междуширотния топлообмен и се различават значително от слънчевите температури.Средните годишни температури на различните географски ширини в градуси са показани в табл. един.

Визуално представяне на разпределението на температурата на въздуха върху земната повърхност се показва чрез карти на изотерми - линии, свързващи точки с еднакви температури (фиг. 12, 13).

Както се вижда от картите, изотермите силно се отклоняват от паралелите, което се обяснява с редица причини: неравномерно нагряване на сушата и морето, наличието на топли и студени морски течения, влиянието на общата циркулация на атмосферата ( например западен транспорт в умерените ширини), влиянието на релефа (бариерен ефект върху движението на въздуха на планинските системи, натрупването на студен въздух в междупланински басейни и др.), стойността на албедото (например голямото албедо на снежно-ледена повърхност на Антарктика и Гренландия).

Абсолютната максимална температура на въздуха на Земята се наблюдава в Африка (Триполи) - около +58°. Абсолютният минимум е отбелязан в Антарктида (-88°).

Въз основа на разпределението на изотермите се разграничават топлинни пояси на земната повърхност. Тропиците и полярните кръгове, ограничаващи поясите с рязка промяна в режима на осветеност (виж гл. 1), са в първото приближение границите на промяната на топлинния режим. Тъй като действителните температури на въздуха се различават от слънчевите, за топлинни зони се приемат характерни изотерми. Такива изотерми са: годишна 20° (граница на рязко изразени сезони на годината и малка температурна амплитуда), най-топлия месец 10° (граница на разпространение на гората) и най-топъл месец 0° (граница на вечна слана).

Между годишните изотерми от 20° на двете полукълба има гореща зона, между годишната изотерма от 20° и изотермата на

Преглеждания на публикация: 873