Θερμικό καθεστώς της υποκείμενης επιφάνειας. Θερμική ισορροπία της επιφάνειας της γης Θερμικό καθεστώς της επιφάνειας της γης και του αέρα

Θερμική ενέργειαεισέρχεται στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας κυρίως από την υποκείμενη επιφάνεια. Το θερμικό καθεστώς αυτών των στρωμάτων

συνδέεται στενά με το θερμικό καθεστώς της επιφάνειας της γης, επομένως η μελέτη του είναι επίσης ένα από τα σημαντικά καθήκοντα της μετεωρολογίας.

Οι κύριες φυσικές διεργασίες στις οποίες το έδαφος δέχεται ή εκπέμπει θερμότητα είναι: 1) μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία. 2) ταραχώδης ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ της υποκείμενης επιφάνειας και της ατμόσφαιρας. 3) μοριακή ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ της επιφάνειας του εδάφους και του κατώτερου σταθερού παρακείμενου στρώματος αέρα. 4) ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ των στρωμάτων του εδάφους. 5) Φάση μεταφορά θερμότητας: κατανάλωση θερμότητας για εξάτμιση νερού, τήξη πάγου και χιονιού στην επιφάνεια και στο βάθος του εδάφους ή την απελευθέρωσή του κατά τις αντίστροφες διεργασίες.

Το θερμικό καθεστώς της επιφάνειας της γης και των υδάτινων σωμάτων καθορίζεται από τα θερμοφυσικά χαρακτηριστικά τους. Ιδιαίτερη προσοχήκατά την προετοιμασία, θα πρέπει να δοθεί προσοχή στην εξαγωγή και ανάλυση της εξίσωσης θερμικής αγωγιμότητας του εδάφους (εξίσωση Fourier). Αν το έδαφος είναι ομοιόμορφο κατακόρυφα, τότε η θερμοκρασία του tσε βάθος zτη χρονική στιγμή t μπορεί να προσδιοριστεί από την εξίσωση Fourier

όπου ένα- θερμική διάχυση του εδάφους.

Συνέπεια αυτής της εξίσωσης είναι οι βασικοί νόμοι της διάδοσης των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας στο έδαφος:

1. Ο νόμος της αμετάβλητης της περιόδου ταλάντωσης με το βάθος:

T(z) = const (2)

2. Ο νόμος της μείωσης του πλάτους των ταλαντώσεων με το βάθος:

(3)

όπου και είναι πλάτη στα βάθη ένα- Θερμική διάχυση του στρώματος του εδάφους που βρίσκεται ανάμεσα στα βάθη.

3. Ο νόμος της μετατόπισης φάσης των ταλαντώσεων με το βάθος (ο νόμος της καθυστέρησης):

(4)

πού είναι η καθυστέρηση, δηλ. η διαφορά μεταξύ των στιγμών έναρξης της ίδιας φάσης ταλαντώσεων (για παράδειγμα, μέγιστη) σε βάθη και οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας διεισδύουν στο έδαφος σε ένα βάθος znpορίζεται από την αναλογία:

(5)

Επιπλέον, είναι απαραίτητο να δοθεί προσοχή σε μια σειρά από συνέπειες από το νόμο της μείωσης του πλάτους των ταλαντώσεων με βάθος:

α) τα βάθη στα οποία σε διαφορετικά εδάφη ( ) πλάτη των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας με την ίδια περίοδο ( = Τ 2)μείωση κατά τον ίδιο αριθμό φορών που σχετίζονται μεταξύ τους ως τετραγωνικές ρίζες της θερμικής διάχυσης αυτών των εδαφών

β) τα βάθη στα οποία στο ίδιο έδαφος ( ένα= const) πλάτη διακυμάνσεων θερμοκρασίας με διαφορετικές περιόδους ( ) μειωθεί κατά το ίδιο ποσό =συνστ, σχετίζονται μεταξύ τους ως οι τετραγωνικές ρίζες των περιόδων των ταλαντώσεων

(7)

Είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε με σαφήνεια τη φυσική έννοια και τα χαρακτηριστικά του σχηματισμού της ροής θερμότητας στο έδαφος.

Η επιφανειακή πυκνότητα της ροής θερμότητας στο έδαφος καθορίζεται από τον τύπο:

όπου λ είναι ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας της κατακόρυφης κλίσης θερμοκρασίας του εδάφους.

Στιγμιαία αξία Rεκφράζονται σε kW/m στο πλησιέστερο εκατοστό, τα αθροίσματα R -σε MJ / m 2 (ωριαία και ημερήσια - έως εκατοστά, μηνιαία - έως μονάδες, ετήσια - έως δεκάδες).

Η μέση επιφανειακή πυκνότητα ροής θερμότητας μέσω της επιφάνειας του εδάφους σε ένα χρονικό διάστημα t περιγράφεται από τον τύπο

όπου C είναι η ογκομετρική θερμοχωρητικότητα του εδάφους. διάστημα; z „σελ- βάθος διείσδυσης των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας. ∆tcp- τη διαφορά μεταξύ των μέσων θερμοκρασιών του στρώματος του εδάφους έως το βάθος znpστο τέλος και στην αρχή του διαστήματος μ. Ας δώσουμε τα κύρια παραδείγματα εργασιών με θέμα «Θερμικό καθεστώς του εδάφους».

Εργασία 1.Σε ποιο βάθος μειώνεται μιφορές το πλάτος των ημερήσιων διακυμάνσεων στο έδαφος με συντελεστή θερμικής διάχυσης ένα\u003d 18,84 cm 2 / h;

Λύση.Από την εξίσωση (3) προκύπτει ότι το πλάτος των ημερήσιων διακυμάνσεων θα μειωθεί κατά ένα συντελεστή e σε βάθος που αντιστοιχεί στην συνθήκη

Εργασία 2.Βρείτε το βάθος διείσδυσης των ημερήσιων διακυμάνσεων της θερμοκρασίας στον γρανίτη και την ξηρή άμμο, εάν οι ακραίες επιφανειακές θερμοκρασίες γειτονικών περιοχών με γρανιτένιο έδαφος είναι 34,8 °C και 14,5 °C και με ξηρό αμμώδες έδαφος 42,3 °C και 7,8 °C. θερμική διάχυση γρανίτη ένα g \u003d 72,0 cm 2 / h, ξηρή άμμος ένα n \u003d 23,0 cm 2 / h.

Λύση.Το εύρος θερμοκρασίας στην επιφάνεια του γρανίτη και της άμμου είναι ίσο με:

Το βάθος διείσδυσης θεωρείται από τον τύπο (5):

Λόγω της μεγαλύτερης θερμικής διάχυσης του γρανίτη, αποκτήσαμε επίσης μεγαλύτερο βάθος διείσδυσης των ημερήσιων διακυμάνσεων της θερμοκρασίας.

Εργασία 3.Υποθέτοντας ότι η θερμοκρασία του ανώτερου στρώματος του εδάφους αλλάζει γραμμικά με το βάθος, θα πρέπει να υπολογίσουμε την επιφανειακή πυκνότητα ροής θερμότητας στην ξηρή άμμο εάν η επιφανειακή του θερμοκρασία είναι 23,6 "ΑΠΟ,και η θερμοκρασία σε βάθος 5 cm είναι 19,4 °C.

Λύση.Η κλίση θερμοκρασίας του εδάφους σε αυτή την περίπτωση είναι ίση με:

Θερμική αγωγιμότητα ξηρής άμμου λ= 1,0 W/m*K. Η ροή θερμότητας στο έδαφος καθορίζεται από τον τύπο:

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

Το θερμικό καθεστώς του επιφανειακού στρώματος της ατμόσφαιρας καθορίζεται κυρίως από τυρβώδη ανάμειξη, η ένταση της οποίας εξαρτάται από δυναμικούς παράγοντες (τραχύτητα της επιφάνειας της γης και κλίσεις ταχύτητας ανέμου σε διαφορετικά επίπεδα, κλίμακα κίνησης) και θερμικούς παράγοντες (ανομοιογένεια θέρμανσης διαφόρων τμημάτων της επιφάνειας και κατακόρυφη κατανομή θερμοκρασίας).

Για να χαρακτηριστεί η ένταση της τυρβώδους ανάμειξης, χρησιμοποιείται ο συντελεστής τυρβώδους ανταλλαγής ΑΛΛΑκαι συντελεστή αναταράξεων ΠΡΟΣ ΤΗΝ.Σχετίζονται με την αναλογία

K \u003d A / p(10)

όπου R -πυκνότητα αέρα.

Συντελεστής στροβιλισμού Προς τηνμετρημένο σε m 2 / s, με ακρίβεια στα εκατοστά. Συνήθως, στο επιφανειακό στρώμα της ατμόσφαιρας χρησιμοποιείται ο συντελεστής τύρβης ΠΡΟΣ ΤΗΝ]στα ψηλά ΣΟΛ"= 1 μ. Εντός του επιφανειακού στρώματος:

όπου z-ύψος (m).

Πρέπει να γνωρίζετε τις βασικές μεθόδους για τον προσδιορισμό ΠΡΟΣ ΤΗΝ\.

Εργασία 1.Υπολογίστε την επιφανειακή πυκνότητα της κατακόρυφης ροής θερμότητας στο επιφανειακό στρώμα της ατμόσφαιρας μέσω της περιοχής στην οποία η πυκνότητα του αέρα είναι κανονική, ο συντελεστής τύρβης είναι 0,40 m 2 /s και η κατακόρυφη κλίση θερμοκρασίας είναι 30,0 °C/100 m.

Λύση.Υπολογίζουμε την επιφανειακή πυκνότητα της κατακόρυφης ροής θερμότητας με τον τύπο

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

Μελετήστε τους παράγοντες που επηρεάζουν το θερμικό καθεστώς του επιφανειακού στρώματος της ατμόσφαιρας, καθώς και τις περιοδικές και μη περιοδικές μεταβολές της θερμοκρασίας της ελεύθερης ατμόσφαιρας. Οι εξισώσεις του ισοζυγίου θερμότητας της επιφάνειας και της ατμόσφαιρας της γης περιγράφουν το νόμο της διατήρησης της ενέργειας που λαμβάνει το ενεργό στρώμα της Γης. Εξετάστε την καθημερινή και ετήσια πορεία του θερμικού ισοζυγίου και τους λόγους των αλλαγών του.

Βιβλιογραφία

Κεφάλαιο SH,κεφ. 2, § 1 -8.

Ερωτήσεις για αυτοεξέταση

1. Ποιοι παράγοντες καθορίζουν το θερμικό καθεστώς του εδάφους και των υδάτινων σωμάτων;

2. Ποια είναι η φυσική σημασία των θερμοφυσικών χαρακτηριστικών και πώς επηρεάζουν το θερμοκρασιακό καθεστώς εδάφους, αέρα, νερού;

3. Από τι εξαρτώνται και από τι εξαρτώνται τα πλάτη των ημερήσιων και ετήσιων διακυμάνσεων της θερμοκρασίας της επιφάνειας του εδάφους;

4. Να διατυπώσετε τους βασικούς νόμους κατανομής των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας στο έδαφος;

5. Ποιες είναι οι συνέπειες των βασικών νόμων της κατανομής των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας στο έδαφος;

6. Ποια είναι τα μέσα βάθη διείσδυσης των ημερήσιων και ετήσιων διακυμάνσεων της θερμοκρασίας στο έδαφος και στα υδάτινα σώματα;

7. Ποια είναι η επίδραση της βλάστησης και της χιονοκάλυψης στο θερμικό καθεστώς του εδάφους;

8. Ποια είναι τα χαρακτηριστικά του θερμικού καθεστώτος των υδάτινων σωμάτων, σε αντίθεση με το θερμικό καθεστώς του εδάφους;

9. Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν την ένταση των αναταράξεων στην ατμόσφαιρα;

10. Ποια ποσοτικά χαρακτηριστικά των αναταράξεων γνωρίζετε;

11. Ποιες είναι οι κύριες μέθοδοι για τον προσδιορισμό του συντελεστή αναταράξεων, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους;

12. Σχεδιάστε και αναλύστε την ημερήσια πορεία του συντελεστή αναταράξεων σε χερσαίες και υδάτινες επιφάνειες. Ποιοι είναι οι λόγοι της διαφοράς τους;

13. Πώς προσδιορίζεται η επιφανειακή πυκνότητα της κατακόρυφης τυρβώδους ροής θερμότητας στο επιφανειακό στρώμα της ατμόσφαιρας;

Το ισοζύγιο θερμότητας καθορίζει τη θερμοκρασία, το μέγεθος και την αλλαγή της στην επιφάνεια που θερμαίνεται άμεσα από τις ακτίνες του ήλιου. Όταν θερμαίνεται, αυτή η επιφάνεια μεταφέρει θερμότητα (στην περιοχή μακρών κυμάτων) τόσο στα υποκείμενα στρώματα όσο και στην ατμόσφαιρα. Η ίδια η επιφάνεια ονομάζεται ενεργή επιφάνεια.

Η μέγιστη τιμή όλων των στοιχείων του θερμικού ισοζυγίου παρατηρείται τις κοντινές μεσημεριανές ώρες. Εξαίρεση αποτελεί η μέγιστη ανταλλαγή θερμότητας στο έδαφος, η οποία πέφτει τις πρωινές ώρες. Τα μέγιστα πλάτη της ημερήσιας διακύμανσης των συστατικών του ισοζυγίου θερμότητας παρατηρούνται το καλοκαίρι και τα ελάχιστα το χειμώνα.

Στην ημερήσια πορεία της επιφανειακής θερμοκρασίας, ξηρής και χωρίς βλάστηση, σε μια καθαρή μέρα, το μέγιστο εμφανίζεται μετά 14 ώρες, και το ελάχιστο είναι περίπου την ανατολή του ηλίου. Η συννεφιά μπορεί να διαταράξει την ημερήσια διακύμανση της θερμοκρασίας, προκαλώντας μετατόπιση της μέγιστης και της ελάχιστης. Η υγρασία και η επιφανειακή βλάστηση έχουν μεγάλη επίδραση στην πορεία της θερμοκρασίας.

Τα μέγιστα ημερήσια θερμοκρασία επιφάνειας μπορεί να είναι +80 o C ή περισσότερο. Οι ημερήσιες διακυμάνσεις φτάνουν τους 40 ο. Οι τιμές των ακραίων τιμών και των πλατών θερμοκρασίας εξαρτώνται από το γεωγραφικό πλάτος του τόπου, την εποχή, τη θολότητα, τις θερμικές ιδιότητες της επιφάνειας, το χρώμα της, την τραχύτητα, τη φύση της βλάστησης, τον προσανατολισμό της κλίσης (έκθεση).

Η εξάπλωση της θερμότητας από την ενεργή επιφάνεια εξαρτάται από τη σύνθεση του υποκείμενου υποστρώματος και θα καθοριστεί από τη θερμοχωρητικότητα και τη θερμική αγωγιμότητά του. Στην επιφάνεια των ηπείρων, το υποκείμενο υπόστρωμα είναι το έδαφος, στους ωκεανούς (θάλασσες) - το νερό.

Τα εδάφη γενικά έχουν χαμηλότερη θερμοχωρητικότητα από το νερό και υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα. Ως εκ τούτου, θερμαίνονται και κρυώνουν πιο γρήγορα από το νερό.

Ο χρόνος δαπανάται για τη μεταφορά θερμότητας από στρώμα σε στρώμα και οι στιγμές έναρξης της μέγιστης και ελάχιστης τιμής θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια της ημέρας καθυστερούν κάθε 10 cm κατά περίπου 3 ώρες. Όσο πιο βαθιά είναι το στρώμα, τόσο λιγότερη θερμότητα δέχεται και τόσο πιο αδύναμες είναι οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας σε αυτό. Το πλάτος των ημερήσιων διακυμάνσεων της θερμοκρασίας με το βάθος μειώνεται κατά 2 φορές για κάθε 15 cm. Σε μέσο βάθος περίπου 1 m, οι ημερήσιες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας του εδάφους «σβήνουν». Το στρώμα όπου σταματούν ονομάζεται στρώμα σταθεράς ημερήσια θερμοκρασία.

Πως μεγαλύτερο χρονικό διάστημαοι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, τόσο βαθύτερα εξαπλώνονται. Έτσι, στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη, το στρώμα σταθερής ετήσιας θερμοκρασίας βρίσκεται σε βάθος 19–20 m, σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη, σε βάθος 25 m και σε τροπικά γεωγραφικά πλάτη, όπου τα ετήσια πλάτη θερμοκρασίας είναι μικρά, σε βάθος των 5–10 μ. ετών καθυστερούν κατά μέσο όρο 20-30 ημέρες ανά μέτρο.

Η θερμοκρασία στο στρώμα σταθερής ετήσιας θερμοκρασίας είναι κοντά στη μέση ετήσια θερμοκρασία του αέρα πάνω από την επιφάνεια.

Το νερό θερμαίνεται πιο αργά και απελευθερώνει τη θερμότητα πιο αργά. Επιπλέον, οι ακτίνες του ήλιου μπορούν να διεισδύσουν σε μεγάλα βάθη, θερμαίνοντας άμεσα τα βαθύτερα στρώματα. Η μεταφορά θερμότητας στο βάθος δεν οφείλεται τόσο στη μοριακή θερμική αγωγιμότητα, αλλά σε μεγαλύτερο βαθμό στην ανάμειξη των νερών με τυρβώδη τρόπο ή σε ρεύματα. Όταν τα επιφανειακά στρώματα του νερού ψύχονται, εμφανίζεται θερμική μεταφορά, η οποία συνοδεύεται επίσης από ανάμειξη.

Οι ημερήσιες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στην επιφάνεια του ωκεανού σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη είναι κατά μέσο όρο μόνο 0,1ºС, στα εύκρατα - 0,4ºС, στα τροπικά - 0,5ºС, Το βάθος διείσδυσης αυτών των διακυμάνσεων είναι 15-20 m.

Ετήσια πλάτη θερμοκρασίας στην επιφάνεια του ωκεανού από 1ºС σε ισημερινά γεωγραφικά πλάτη έως 10,2ºС σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη. Οι ετήσιες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας διεισδύουν σε βάθος 200-300 m.

Οι στιγμές των μεγίστων θερμοκρασίας στα υδατικά συστήματα καθυστερούν σε σύγκριση με την ξηρά. Το μέγιστο είναι γύρω 15-16 ώρες τουλάχιστον 2-3 ώρες μετά την ανατολή του ηλίου. Η ετήσια μέγιστη θερμοκρασία στην επιφάνεια του ωκεανού στο βόρειο ημισφαίριο εμφανίζεται τον Αύγουστο, η ελάχιστη - τον Φεβρουάριο.

Ερώτηση 7 (ατμόσφαιρα) - μεταβολή της θερμοκρασίας του αέρα με το ύψος.Η ατμόσφαιρα αποτελείται από ένα μείγμα αερίων που ονομάζεται αέρας, στο οποίο αιωρούνται υγρά και στερεά σωματίδια. Η συνολική μάζα του τελευταίου είναι ασήμαντη σε σύγκριση με ολόκληρη τη μάζα της ατμόσφαιρας. ατμοσφαιρικός αέραςκοντά στην επιφάνεια της γης, κατά κανόνα, είναι υγρό. Αυτό σημαίνει ότι η σύνθεσή του, μαζί με άλλα αέρια, περιλαμβάνει υδρατμούς, δηλ. νερό σε αέρια κατάσταση. Η περιεκτικότητα του αέρα σε υδρατμούς ποικίλλει σημαντικά, σε αντίθεση με άλλα συστατικά του αέρα: στην επιφάνεια της γης, κυμαίνεται από εκατοστά του τοις εκατό και αρκετά τοις εκατό. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι, υπό τις συνθήκες που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα, οι υδρατμοί μπορούν να περάσουν σε υγρή και στερεή κατάσταση και, αντίθετα, μπορούν να εισέλθουν ξανά στην ατμόσφαιρα λόγω της εξάτμισης από την επιφάνεια της γης. Ο αέρας, όπως κάθε σώμα, έχει πάντα θερμοκρασία διαφορετική από το απόλυτο μηδέν. Η θερμοκρασία του αέρα σε κάθε σημείο της ατμόσφαιρας αλλάζει συνεχώς. σε διαφορετικά μέρη της Γης την ίδια στιγμή είναι επίσης διαφορετικό. Στην επιφάνεια της γης, η θερμοκρασία του αέρα κυμαίνεται σε ένα αρκετά μεγάλο εύρος: οι ακραίες τιμές της, που έχουν παρατηρηθεί μέχρι στιγμής, είναι ελαφρώς κάτω από +60 ° (στις τροπικές ερήμους) και περίπου -90 ° (στην ηπειρωτική χώρα της Ανταρκτικής). Με το ύψος, η θερμοκρασία του αέρα ποικίλλει σε διαφορετικά στρώματα και σε διαφορετικές περιπτώσεις με διαφορετικούς τρόπους. Κατά μέσο όρο, πρώτα μειώνεται σε ύψος 10-15 km, μετά αυξάνεται στα 50-60 km, μετά πέφτει ξανά κ.λπ. . - ΚΑΘΕΤΗ ΚΛΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣσυν. ΚΑΘΕΤΗ ΚΛΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ - κατακόρυφη κλίση θερμοκρασίας - αλλαγή θερμοκρασίας με αύξηση του ύψους πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, ληφθείσα ανά μονάδα απόστασης. Θεωρείται θετικό εάν η θερμοκρασία μειώνεται με το ύψος. Στην αντίθετη περίπτωση, για παράδειγμα, στη στρατόσφαιρα, η θερμοκρασία αυξάνεται κατά την άνοδο και στη συνέχεια σχηματίζεται μια αντίστροφη (αναστροφή) κατακόρυφη κλίση, στην οποία εκχωρείται το σύμβολο μείον. Στην τροπόσφαιρα, το WT είναι κατά μέσο όρο 0,65°/100 m, αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να ξεπεράσει το 1°/100 m ή να λάβει αρνητικές τιμές κατά τις αναστροφές θερμοκρασίας. Στο επιφανειακό στρώμα στην ξηρά κατά τη διάρκεια της θερμής περιόδου, μπορεί να είναι δέκα φορές υψηλότερο. - αδιαβατική διαδικασία- Αδιαβατική διεργασία (αδιαβατική διεργασία) - μια θερμοδυναμική διαδικασία που συμβαίνει σε ένα σύστημα χωρίς ανταλλαγή θερμότητας με περιβάλλον(), δηλ. σε ένα αδιαβατικά απομονωμένο σύστημα, η κατάσταση του οποίου μπορεί να αλλάξει μόνο με την αλλαγή των εξωτερικών παραμέτρων. Η έννοια της αδιαβατικής απομόνωσης είναι μια εξιδανίκευση των θερμομονωτικών κελυφών ή των δοχείων Dewar (αδιαβατικά κελύφη). Μια αλλαγή στη θερμοκρασία των εξωτερικών σωμάτων δεν επηρεάζει ένα αδιαβατικά απομονωμένο σύστημα και η ενέργειά τους U μπορεί να αλλάξει μόνο λόγω της εργασίας που γίνεται από το σύστημα (ή σε αυτό). Σύμφωνα με τον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο, σε μια αναστρέψιμη αδιαβατική διαδικασία για ένα ομοιογενές σύστημα, όπου V είναι ο όγκος του συστήματος, το p είναι η πίεση και στη γενική περίπτωση, όπου aj είναι εξωτερικές παράμετροι, οι Aj είναι θερμοδυναμικές δυνάμεις. Σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής, σε μια αναστρέψιμη αδιαβατική διαδικασία, η εντροπία είναι σταθερή και σε μια μη αναστρέψιμη διαδικασία αυξάνεται. Πολύ γρήγορες διαδικασίες στις οποίες η ανταλλαγή θερμότητας με το περιβάλλον δεν έχει χρόνο, για παράδειγμα, κατά τη διάδοση του ήχου, μπορούν να θεωρηθούν ως αδιαβατική διαδικασία. Η εντροπία κάθε μικρού στοιχείου του ρευστού παραμένει σταθερή κατά την κίνησή του με ταχύτητα v, επομένως η συνολική παράγωγος της εντροπίας s, ανά μονάδα μάζας, ισούται με μηδέν (συνθήκη αδιαβατικότητας). Ένα απλό παράδειγμαμια αδιαβατική διαδικασία είναι η συμπίεση (ή διαστολή) ενός αερίου σε έναν θερμικά μονωμένο κύλινδρο με ένα θερμικά μονωμένο έμβολο: κατά τη συμπίεση, η θερμοκρασία αυξάνεται και κατά τη διάρκεια της διαστολής, μειώνεται. Ένα άλλο παράδειγμα αδιαβατικής διεργασίας είναι ο αδιαβατικός απομαγνητισμός, ο οποίος χρησιμοποιείται στη μέθοδο μαγνητικής ψύξης. Μια αναστρέψιμη αδιαβατική διεργασία, που ονομάζεται επίσης ισεντροπική διεργασία, απεικονίζεται στο διάγραμμα κατάστασης από ένα adiabat (ισεντρόπιο). Ο ανερχόμενος αέρας, εισχωρώντας σε ένα σπάνιο μέσο, ​​διαστέλλεται, ψύχεται και κατεβαίνοντας, αντίθετα, θερμαίνεται λόγω συμπίεσης. Μια τέτοια μεταβολή της θερμοκρασίας λόγω εσωτερικής ενέργειας, χωρίς εισροή και απελευθέρωση θερμότητας, ονομάζεται αδιαβατική. Οι αδιαβατικές αλλαγές θερμοκρασίας συμβαίνουν σύμφωνα με ξηρό αδιαβατικό και υγρό αδιαβατικότου νόμου. Αντίστοιχα, διακρίνονται και οι κατακόρυφες κλίσεις μεταβολής της θερμοκρασίας με το ύψος. Η ξηρή αδιαβατική κλίση είναι μια αλλαγή στη θερμοκρασία του ξηρού ή υγρού ακόρεστου αέρα κατά 1 ° C για κάθε 100 μέτρα ανύψωσης ή χαμηλώματος και η υγρή αδιαβατική κλίση είναι μια μείωση της θερμοκρασίας του υγρού κορεσμένου αέρα κατά λιγότερο από 1 ° C για κάθε 100 μέτρα υψομέτρου.

-Αναστροφήστη μετεωρολογία, σημαίνει την ανώμαλη φύση μιας αλλαγής μιας παραμέτρου στην ατμόσφαιρα με την αύξηση του υψομέτρου. Τις περισσότερες φορές αυτό αναφέρεται σε μια αναστροφή θερμοκρασίας, δηλαδή μια αύξηση της θερμοκρασίας με το ύψος σε ένα συγκεκριμένο στρώμα της ατμόσφαιρας αντί για τη συνήθη μείωση (βλ. ατμόσφαιρα της Γης).

Υπάρχουν δύο τύποι αναστροφής:

1. Αναστροφές θερμοκρασίας επιφάνειας που ξεκινούν απευθείας από την επιφάνεια της γης (το πάχος του στρώματος αναστροφής είναι δεκάδες μέτρα)

2. Αναστροφές θερμοκρασίας στην ελεύθερη ατμόσφαιρα (το πάχος του στρώματος αναστροφής φτάνει τα εκατοντάδες μέτρα)

Η αναστροφή της θερμοκρασίας εμποδίζει την κατακόρυφη κίνηση του αέρα και συμβάλλει στο σχηματισμό ομίχλης, ομίχλης, αιθαλομίχλης, νεφών, αντικατοπτρισμών. Η αναστροφή εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τα τοπικά χαρακτηριστικά του εδάφους. Η αύξηση της θερμοκρασίας στο στρώμα αναστροφής κυμαίνεται από δέκατα μοιρών έως 15-20 °C και περισσότερο. Οι αναστροφές της θερμοκρασίας της επιφάνειας στην Ανατολική Σιβηρία και την Ανταρκτική το χειμώνα είναι οι πιο ισχυρές.

Εισιτήριο.

καθημερινό μάθημαθερμοκρασία του αέρα-μεταβολή της θερμοκρασίας του αέρα κατά τη διάρκεια της ημέρας. Η ημερήσια πορεία της θερμοκρασίας του αέρα γενικά αντανακλά την πορεία της θερμοκρασίας της επιφάνειας της γης, αλλά οι στιγμές έναρξης των μεγίστων και ελάχιστων είναι κάπως καθυστερημένες, η μέγιστη παρατηρείται στις 2 μ.μ., η ελάχιστη μετά την ανατολή του ηλίου. Οι ημερήσιες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας του αέρα το χειμώνα είναι αισθητές έως και 0,5 km, το καλοκαίρι - έως και 2 km.

Ημερήσιο εύρος θερμοκρασίας αέρα -τη διαφορά μεταξύ της μέγιστης και της ελάχιστης θερμοκρασίας αέρα κατά τη διάρκεια της ημέρας. Το ημερήσιο εύρος της θερμοκρασίας του αέρα είναι μεγαλύτερο στις τροπικές ερήμους - έως και 40 0, σε ισημερινά και εύκρατα γεωγραφικά πλάτη μειώνεται. Το ημερήσιο εύρος είναι μικρότερο το χειμώνα και με συννεφιά. Πάνω από την επιφάνεια του νερού, είναι πολύ λιγότερο από ό,τι πάνω από την ξηρά. Η κάλυψη πάνω από τη βλάστηση είναι μικρότερη από ό,τι σε γυμνές επιφάνειες.

Η ετήσια πορεία της θερμοκρασίας του αέρα καθορίζεται κυρίως από το γεωγραφικό πλάτος του τόπου. Η ετήσια πορεία της θερμοκρασίας του αέρα -μεταβολή της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια του έτους. Ετήσιο εύρος θερμοκρασίας αέρα -τη διαφορά μεταξύ της μέγιστης και της ελάχιστης μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας. Υπάρχουν τέσσερις τύποι ετήσιας μεταβολής της θερμοκρασίας. Κάθε τύπος έχει δύο υποτύπους ναυτιλιακά και ηπειρωτικάχαρακτηρίζεται από διαφορετικά ετήσια πλάτη θερμοκρασίας. ΣΤΟ ισημερινούΟ τύπος της ετήσιας διακύμανσης της θερμοκρασίας δείχνει δύο μικρά μέγιστα και δύο μικρά ελάχιστα. Τα μέγιστα εμφανίζονται μετά τις ισημερίες, όταν ο ήλιος βρίσκεται στο ζενίθ του πάνω από τον ισημερινό. Στον θαλάσσιο υποτύπο, το ετήσιο εύρος της θερμοκρασίας του αέρα είναι 1-2 0 , στον ηπειρωτικό 4-6 0 . Η θερμοκρασία είναι θετική όλο το χρόνο. ΣΤΟ τροπικόςΟ τύπος της ετήσιας μεταβολής της θερμοκρασίας έχει ένα μέγιστο μετά το θερινό ηλιοστάσιο και ένα ελάχιστο μετά το χειμερινό ηλιοστάσιο στο βόρειο ημισφαίριο. Στον θαλάσσιο υποτύπο, το ετήσιο εύρος θερμοκρασίας είναι 5 0 , στον ηπειρωτικό 10-20 0 . ΣΤΟ μέτριοςΣτον τύπο της ετήσιας διακύμανσης της θερμοκρασίας, υπάρχει επίσης ένα μέγιστο μετά την ημέρα του θερινού ηλιοστασίου και ένα ελάχιστο μετά την ημέρα του χειμερινού ηλιοστασίου στο βόρειο ημισφαίριο, το χειμώνα οι θερμοκρασίες είναι αρνητικές. Πάνω από τον ωκεανό, το πλάτος είναι 10-15 0, στην ξηρά αυξάνεται με την απόσταση από τον ωκεανό: στην ακτή - 10 0 , στο κέντρο της ηπειρωτικής χώρας - έως και 60 0 . ΣΤΟ πολικόςΣτον τύπο της ετήσιας μεταβολής της θερμοκρασίας, υπάρχει ένα μέγιστο μετά το θερινό ηλιοστάσιο και ένα ελάχιστο μετά το χειμερινό ηλιοστάσιο στο βόρειο ημισφαίριο, η θερμοκρασία είναι αρνητική για το μεγαλύτερο μέρος του έτους. Το ετήσιο πλάτος στη θάλασσα είναι 20-30 0 , στην ξηρά - 60 0 . Οι επιλεγμένοι τύποι αντανακλούν τη διακύμανση της θερμοκρασίας της ζώνης λόγω της εισροής ηλιακής ακτινοβολίας. Στην ετήσια πορεία της θερμοκρασίας μεγάλη επιρροήπαρέχει κίνηση των μαζών αέρα.

Εισιτήριο.

ΙσόθερμεςΓραμμές που συνδέουν σημεία στον χάρτη με την ίδια θερμοκρασία.

Το καλοκαίρι, οι ήπειροι είναι πιο ζεστές, οι ισόθερμες πάνω από την ξηρά λυγίζουν προς τους πόλους.

Στον χάρτη των χειμερινών θερμοκρασιών (Δεκέμβριος στο βόρειο ημισφαίριο και Ιούλιος στο νότιο ημισφαίριο), οι ισόθερμες αποκλίνουν σημαντικά από τους παραλληλισμούς. Πάνω από τους ωκεανούς, οι ισόθερμες κινούνται πολύ σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη, σχηματίζοντας «θερμικές γλώσσες». στην ξηρά, οι ισόθερμες αποκλίνουν προς τον ισημερινό.

Η μέση ετήσια θερμοκρασία του βόρειου ημισφαιρίου είναι +15,2 0 C, και αυτή του νότιου ημισφαιρίου είναι +13,2 0 C. Η ελάχιστη θερμοκρασία στο βόρειο ημισφαίριο έφτασε τους -77 0 C (Oymyakon) και -68 0 C (Verkhoyansk). ΣΤΟ Νότιο ημισφαίριοοι ελάχιστες θερμοκρασίες είναι πολύ χαμηλότερες. στους σταθμούς "Sovetskaya" και "Vostok" η θερμοκρασία ήταν -89,2 0 C. Η ελάχιστη θερμοκρασία σε συνθήκες χωρίς σύννεφα στην Ανταρκτική μπορεί να πέσει στους -93 0 C. στην Καλιφόρνια, στην Κοιλάδα του Θανάτου, σημειώθηκε θερμοκρασία +56,7 0.

Σχετικά με το πόσο οι ήπειροι και οι ωκεανοί επηρεάζουν την κατανομή των θερμοκρασιών, δώστε την αναπαράσταση των χαρτών και των ανωμαλιών. Ισανόμαλοι-γραμμές που συνδέουν σημεία με τις ίδιες ανωμαλίες θερμοκρασίας. Οι ανωμαλίες είναι αποκλίσεις των πραγματικών θερμοκρασιών από τις μεσαίου γεωγραφικού πλάτους. Οι ανωμαλίες είναι θετικές και αρνητικές. Θετικά παρατηρούνται το καλοκαίρι σε θερμαινόμενες ηπείρους

Οι τροπικοί και οι αρκτικοί κύκλοι δεν μπορούν να θεωρηθούν έγκυρα σύνορα θερμικές ζώνες (σύστημα ταξινόμησης κλίματος ανά θερμοκρασία αέρα), αφού μια σειρά από άλλους παράγοντες επηρεάζουν την κατανομή της θερμοκρασίας: η κατανομή της γης και του νερού, τα ρεύματα. Οι ισόθερμες λαμβάνονται πέρα ​​από τα όρια των θερμικών ζωνών. Η θερμή ζώνη βρίσκεται ανάμεσα στις ετήσιες ισόθερμες των 20 0 C και σκιαγραφεί τη λωρίδα των άγριων φοινίκων. Τα όρια της εύκρατης ζώνης σχεδιάζονται κατά μήκος της ισόθερμης 10 0 Από τον θερμότερο μήνα. Στο βόρειο ημισφαίριο, το όριο συμπίπτει με την κατανομή του δάσους-τούντρα. Το όριο της ψυχρής ζώνης εκτείνεται κατά μήκος της ισόθερμης 0 0 από τον θερμότερο μήνα. Οι ζώνες παγετού βρίσκονται γύρω από τους πόλους.

Το έδαφος είναι ένα συστατικό του κλιματικού συστήματος, το οποίο είναι ο πιο ενεργός συσσωρευτής ηλιακή θερμότηταφτάνοντας στην επιφάνεια της γης.

Η ημερήσια πορεία της θερμοκρασίας της υποκείμενης επιφάνειας έχει μία μέγιστη και μία ελάχιστη. Το ελάχιστο εμφανίζεται κατά την ανατολή του ηλίου, το μέγιστο εμφανίζεται το απόγευμα. Η φάση του ημερήσιου κύκλου και το ημερήσιο εύρος του εξαρτώνται από την εποχή, την κατάσταση της υποκείμενης επιφάνειας, την ποσότητα και τη βροχόπτωση, καθώς και από τη θέση των σταθμών, τον τύπο του εδάφους και τη μηχανική του σύνθεση.

Σύμφωνα με τη μηχανική σύσταση, τα εδάφη χωρίζονται σε αμμώδη, αμμώδη αργιλώδη και αργιλώδη εδάφη, τα οποία διαφέρουν ως προς τη θερμοχωρητικότητα, τη θερμική διάχυση και τις γενετικές ιδιότητες (ιδίως στο χρώμα). Τα σκοτεινά εδάφη απορροφούν περισσότερη ηλιακή ακτινοβολία και επομένως θερμαίνονται περισσότερο από τα ανοιχτόχρωμα εδάφη. Αμμώδη και αμμώδη αργιλώδη εδάφη, που χαρακτηρίζονται από ένα μικρότερο, θερμότερο από τα αργιλώδη.

Η ετήσια πορεία της θερμοκρασίας της υποκείμενης επιφάνειας δείχνει μια απλή περιοδικότητα με ελάχιστη το χειμώνα και μέγιστη το καλοκαίρι. Στο μεγαλύτερο μέρος της επικράτειας της Ρωσίας, η υψηλότερη θερμοκρασία εδάφους παρατηρείται τον Ιούλιο, στις Απω Ανατολήστην παράκτια λωρίδα της Θάλασσας του Okhotsk, στις και - τον Ιούλιο - Αύγουστο, στα νότια του Primorsky Krai - τον Αύγουστο.

Οι μέγιστες θερμοκρασίες της υποκείμενης επιφάνειας κατά το μεγαλύτερο μέρος του έτους χαρακτηρίζουν την ακραία θερμική κατάσταση του εδάφους, και μόνο για τους ψυχρότερους μήνες - την επιφάνεια.

Οι ευνοϊκές καιρικές συνθήκες για να φτάσει η υποκείμενη επιφάνεια στις μέγιστες θερμοκρασίες είναι: συννεφιασμένος καιρός, όταν η εισροή ηλιακής ακτινοβολίας είναι μέγιστη. χαμηλές ταχύτητες ανέμου ή ηρεμία, καθώς η αύξηση της ταχύτητας του ανέμου αυξάνει την εξάτμιση της υγρασίας από το έδαφος. μια μικρή ποσότητα βροχόπτωσης, καθώς το ξηρό έδαφος χαρακτηρίζεται από χαμηλότερη θερμότητα και θερμική διάχυση. Επιπλέον, σε ξηρό έδαφος υπάρχει λιγότερη κατανάλωση θερμότητας για εξάτμιση. Έτσι, τα απόλυτα μέγιστα θερμοκρασίας παρατηρούνται συνήθως κατά τη διάρκεια της πιο καθαρής ηλιόλουστες μέρεςσε ξηρό έδαφος και συνήθως το απόγευμα.

Η γεωγραφική κατανομή των μέσων όρων από τα απόλυτα ετήσια μέγιστα της θερμοκρασίας της υποκείμενης επιφάνειας είναι παρόμοια με την κατανομή των ισογεωθερμών των μέσων μηνιαίων θερμοκρασιών της επιφάνειας του εδάφους σε καλοκαιρινούς μήνες. Οι ισογεώθερμες είναι κυρίως γεωγραφικές. Η επίδραση των θαλασσών στη θερμοκρασία της επιφάνειας του εδάφους εκδηλώνεται στο γεγονός ότι στη δυτική ακτή της Ιαπωνίας και, στη Σαχαλίνη και την Καμτσάτκα, η γεωγραφική κατεύθυνση των ισογεωτέρων διαταράσσεται και πλησιάζει το μεσημβρινό (επαναλαμβάνει τα περιγράμματα του η ακτογραμμή). Στο ευρωπαϊκό τμήμα της Ρωσίας, οι τιμές του μέσου όρου των απόλυτων ετήσιων μεγίστων της θερμοκρασίας της υποκείμενης επιφάνειας ποικίλλουν από 30–35°C στις ακτές των βόρειων θαλασσών έως 60–62°C στα νότια του Ροστόφ περιοχή, στο Κρασνοντάρ και Επικράτεια Σταυρούπολης, στη Δημοκρατία της Καλμυκίας και στη Δημοκρατία του Νταγκεστάν. Στην περιοχή, ο μέσος όρος των απόλυτων ετήσιων μεγίστων της θερμοκρασίας της επιφάνειας του εδάφους είναι 3–5°C χαμηλότερος από ό,τι στις κοντινές επίπεδες περιοχές, γεγονός που σχετίζεται με την επίδραση των υψομέτρων στην αύξηση της βροχόπτωσης στην περιοχή και την υγρασία του εδάφους. Οι πεδινές περιοχές, κλειστές από λόφους από τους επικρατούντες ανέμους, χαρακτηρίζονται από μειωμένη βροχόπτωση και χαμηλότερες ταχύτητες ανέμου και, κατά συνέπεια, αυξημένες τιμές ακραίων θερμοκρασιών στην επιφάνεια του εδάφους.

Η πιο γρήγορη αύξηση των ακραίων θερμοκρασιών από βορρά προς νότο εμφανίζεται στη ζώνη μετάβασης από το δάσος και τις ζώνες στη ζώνη, η οποία σχετίζεται με μείωση της βροχόπτωσης στη ζώνη της στέπας και με αλλαγή στη σύνθεση του εδάφους. Στο νότο, με ένα γενικά χαμηλό επίπεδο περιεκτικότητας σε υγρασία στο έδαφος, οι ίδιες αλλαγές στην υγρασία του εδάφους αντιστοιχούν σε πιο σημαντικές διαφορές στη θερμοκρασία των εδαφών που διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τη μηχανική σύσταση.

Υπάρχει επίσης μια απότομη μείωση του μέσου όρου των απόλυτων ετήσιων μεγίστων της θερμοκρασίας της υποκείμενης επιφάνειας από νότο προς βορρά στις βόρειες περιοχές του ευρωπαϊκού τμήματος της Ρωσίας, κατά τη μετάβαση από τη δασική ζώνη σε ζώνες και τούνδρα - περιοχές υπερβολική υγρασία. Οι βόρειες περιοχές του ευρωπαϊκού τμήματος της Ρωσίας, λόγω της ενεργού κυκλωνικής δραστηριότητας, μεταξύ άλλων, διαφέρουν από τις νότιες περιοχές σε αυξημένη συννεφιά, η οποία μειώνει απότομα την άφιξη της ηλιακής ακτινοβολίας στην επιφάνεια της γης.

Στο ασιατικό τμήμα της Ρωσίας, οι χαμηλότερες μέσες απόλυτες μέγιστες εμφανίζονται στα νησιά και στο βορρά (12–19°C). Καθώς προχωράμε προς τα νότια, παρατηρείται αύξηση των ακραίων θερμοκρασιών και στα βόρεια των ευρωπαϊκών και ασιατικών τμημάτων της Ρωσίας, αυτή η αύξηση εμφανίζεται πιο απότομη από ό,τι στην υπόλοιπη επικράτεια. Σε περιοχές με ελάχιστη ποσότητα βροχόπτωσης (για παράδειγμα, οι περιοχές μεταξύ των ποταμών Λένα και Αλντάν), διακρίνονται θύλακες αυξημένων ακραίων θερμοκρασιών. Δεδομένου ότι οι περιοχές είναι πολύ περίπλοκες, οι ακραίες θερμοκρασίες της επιφάνειας του εδάφους για σταθμούς που βρίσκονται σε διάφορες μορφές ανακούφισης (ορεινές περιοχές, λεκάνες, πεδιάδες, κοιλάδες μεγάλων ποταμών της Σιβηρίας) διαφέρουν πολύ. Οι μέσες τιμές των απόλυτων ετήσιων μέγιστων θερμοκρασιών της υποκείμενης επιφάνειας φτάνουν τις υψηλότερες τιμές στο νότιο τμήμα του ασιατικού τμήματος της Ρωσίας (εκτός από τις παράκτιες περιοχές). Στα νότια του Primorsky Krai, ο μέσος όρος των απόλυτων ετήσιων μεγίστων είναι χαμηλότερος από ό,τι στις ηπειρωτικές περιοχές που βρίσκονται στο ίδιο γεωγραφικό πλάτος. Εδώ οι τιμές τους φτάνουν τους 55–59°C.

Οι ελάχιστες θερμοκρασίες της υποκείμενης επιφάνειας παρατηρούνται επίσης κάτω από πολύ συγκεκριμένες συνθήκες: τις πιο κρύες νύχτες, τις ώρες κοντά στην ανατολή του ηλίου, κατά τις αντικυκλωνικές καιρικές συνθήκες, όταν η χαμηλή νέφωση ευνοεί τη μέγιστη αποτελεσματική ακτινοβολία.

Η κατανομή των μέσων ισοθερμών από τα απόλυτα ετήσια ελάχιστα της θερμοκρασίας της υποκείμενης επιφάνειας είναι παρόμοια με την κατανομή των ισόθερμων ελάχιστων θερμοκρασιών αέρα. Στο μεγαλύτερο μέρος της επικράτειας της Ρωσίας, εκτός από τις νότιες και βόρειες περιοχές, οι μέσες ισογεώθερμες απόλυτες ετήσιες ελάχιστες θερμοκρασίες της υποκείμενης επιφάνειας παίρνουν μεσημβρινό προσανατολισμό (μείωση από τα δυτικά προς τα ανατολικά). Στο ευρωπαϊκό τμήμα της Ρωσίας, ο μέσος όρος των απόλυτων ετήσιων ελάχιστων θερμοκρασιών της υποκείμενης επιφάνειας κυμαίνεται από -25°C στις δυτικές και νότιες περιοχές έως -40 ... -45°C στις ανατολικές και, ιδιαίτερα, στις βορειοανατολικές περιοχές (Ridge Timan και τούνδρα Bolshezemelskaya). Οι υψηλότερες μέσες τιμές των απόλυτων ετήσιων ελάχιστων θερμοκρασιών (–16…–17°C) λαμβάνουν χώρα σε Ακτή της Μαύρης Θάλασσας. Στο μεγαλύτερο μέρος του ασιατικού τμήματος της Ρωσίας, ο μέσος όρος των απόλυτων ετήσιων ελάχιστων κυμαίνεται μεταξύ -45 ... -55 ° C. Μια τέτοια ασήμαντη και αρκετά ομοιόμορφη κατανομή της θερμοκρασίας σε μια τεράστια περιοχή συνδέεται με την ομοιομορφία των συνθηκών για το σχηματισμό ελάχιστων θερμοκρασιών σε περιοχές που υπόκεινται στην επιρροή της Σιβηρίας.

Σε περιοχές της Ανατολικής Σιβηρίας με σύνθετο έδαφος, ιδιαίτερα στη Δημοκρατία του Σάχα (Γιακουτία), μαζί με παράγοντες ακτινοβολίας, τα χαρακτηριστικά ανακούφισης έχουν σημαντική επίδραση στη μείωση των ελάχιστων θερμοκρασιών. Εδώ, στις δύσκολες συνθήκες μιας ορεινής χώρας σε βαθουλώματα και κοιλώματα, ειδικά ευνοϊκές συνθήκεςγια ψύξη της υποκείμενης επιφάνειας. Η Δημοκρατία της Σάχα (Γιακουτία) έχει τις χαμηλότερες μέσες τιμές των απόλυτων ετήσιων ελάχιστων της θερμοκρασίας της υποκείμενης επιφάνειας στη Ρωσία (έως –57…–60°C).

Στις ακτές των θαλασσών της Αρκτικής, λόγω της ανάπτυξης της ενεργού χειμερινής κυκλωνικής δραστηριότητας, οι ελάχιστες θερμοκρασίες είναι υψηλότερες από ό,τι στο εσωτερικό. Οι ισογεώθερμες έχουν σχεδόν γεωγραφική κατεύθυνση και η μείωση του μέσου όρου των απόλυτων ετήσιων ελάχιστων από βορρά προς νότο συμβαίνει μάλλον γρήγορα.

Στην ακτή οι ισογεώθερμες επαναλαμβάνουν τα περιγράμματα των ακτών. Η επιρροή του ελάχιστου Αλεούτιου εκδηλώνεται στην αύξηση του μέσου όρου των απόλυτων ετήσιων ελάχιστων στην παράκτια ζώνη σε σύγκριση με τις εσωτερικές περιοχές, ιδιαίτερα στη νότια ακτή του Primorsky Krai και στη Sakhalin. Ο μέσος όρος των απόλυτων ετήσιων ελάχιστων εδώ είναι –25…–30°С.

Η κατάψυξη του εδάφους εξαρτάται από το μέγεθος των αρνητικών θερμοκρασιών του αέρα την κρύα εποχή. Ο πιο σημαντικός παράγοντας που εμποδίζει το πάγωμα του εδάφους είναι η παρουσία χιονοκάλυψης. Τα χαρακτηριστικά του όπως ο χρόνος σχηματισμού, η ισχύς, η διάρκεια εμφάνισης καθορίζουν το βάθος της κατάψυξης του εδάφους. Η καθυστερημένη δημιουργία χιονοκάλυψης συμβάλλει στη μεγαλύτερη κατάψυξη του εδάφους, αφού το πρώτο μισό του χειμώνα η ένταση της κατάψυξης του εδάφους είναι μεγαλύτερη και, αντίθετα, η έγκαιρη δημιουργία χιονοκάλυψης αποτρέπει το σημαντικό πάγωμα του εδάφους. Η επίδραση του πάχους της χιονοκάλυψης είναι πιο έντονη σε περιοχές με χαμηλές θερμοκρασίες αέρα.

Στο ίδιο βάθος κατάψυξης εξαρτάται από τον τύπο του εδάφους, τη μηχανική του σύνθεση και την υγρασία.

Για παράδειγμα, στις βόρειες περιοχές Δυτική Σιβηρίαμε χαμηλή και παχιά χιονοκάλυψη, το βάθος παγώματος του εδάφους είναι μικρότερο από ό,τι σε πιο νότιες και θερμότερες περιοχές με μικρές. Μια ιδιόμορφη εικόνα εμφανίζεται σε περιοχές με ασταθή χιονοκάλυψη (νότιες περιοχές του ευρωπαϊκού τμήματος της Ρωσίας), όπου μπορεί να συμβάλει στην αύξηση του βάθους της κατάψυξης του εδάφους. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι με συχνές αλλαγές παγετού και απόψυξης, σχηματίζεται μια κρούστα πάγου στην επιφάνεια ενός λεπτού καλύμματος χιονιού, ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του οποίου είναι αρκετές φορές μεγαλύτερος από τη θερμική αγωγιμότητα του χιονιού και του νερού. Το έδαφος με την παρουσία μιας τέτοιας κρούστας ψύχεται και παγώνει πολύ πιο γρήγορα. Η παρουσία φυτικής κάλυψης συμβάλλει στη μείωση του βάθους της κατάψυξης του εδάφους, καθώς συγκρατεί και συσσωρεύει χιόνι.

Στείλτε την καλή σας δουλειά στη βάση γνώσεων είναι απλή. Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα

Φοιτητές, μεταπτυχιακοί φοιτητές, νέοι επιστήμονες που χρησιμοποιούν τη βάση γνώσεων στις σπουδές και την εργασία τους θα σας είναι πολύ ευγνώμονες.

Δημοσιεύτηκε στις http://www.allbest.ru/

Θερμοκρασιακό καθεστώς υποκείμενη επιφάνεια

1 . Το καθεστώς θερμοκρασίας της υποκείμενης επιφάνειας και δραστηριότητασχετικά μεστρώμα

όργανο θερμοκρασίας εδάφους

Η υποκείμενη επιφάνεια, ή ενεργή επιφάνεια, είναι η επιφάνεια της γης (έδαφος, νερό, χιόνι κ.λπ.) που αλληλεπιδρά με την ατμόσφαιρα κατά τη διαδικασία ανταλλαγής θερμότητας και υγρασίας.

Το ενεργό στρώμα είναι ένα στρώμα εδάφους (συμπεριλαμβανομένης της βλάστησης και της χιονοκάλυψης) ή νερού που συμμετέχει στην ανταλλαγή θερμότητας με το περιβάλλον και στο βάθος του οποίου εκτείνονται οι καθημερινές και ετήσιες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας.

Η θερμική κατάσταση της υποκείμενης επιφάνειας έχει σημαντική επίδραση στη θερμοκρασία των κατώτερων στρωμάτων αέρα. Αυτή η επιρροή που μειώνεται με το ύψος μπορεί να ανιχνευθεί ακόμη και στην ανώτερη τροπόσφαιρα.

Υπάρχουν διαφορές στο θερμικό καθεστώς της γης και του νερού, οι οποίες εξηγούνται από τη διαφορά στη θερμότητά τους φυσικές ιδιότητεςκαι διεργασίες ανταλλαγής θερμότητας μεταξύ της επιφάνειας και των υποκείμενων στρωμάτων.

Στο έδαφος, η ηλιακή ακτινοβολία βραχέων κυμάτων διεισδύει σε βάθος δέκατων του χιλιοστού, όπου μετατρέπεται σε θερμότητα. Αυτή η θερμότητα μεταφέρεται στα υποκείμενα στρώματα με μοριακή αγωγιμότητα θερμότητας.

Στο νερό, ανάλογα με τη διαφάνειά του, η ηλιακή ακτινοβολία διεισδύει σε βάθη έως και δεκάδες μέτρα και η μεταφορά θερμότητας στα βαθιά στρώματα συμβαίνει ως αποτέλεσμα της τυρβώδους ανάμειξης, της θερμικής μεταφοράς και της εξάτμισης.

Οι αναταράξεις στα υδάτινα σώματα οφείλονται κυρίως στα κύματα και τα ρεύματα. Τη νύχτα και την κρύα εποχή, αναπτύσσεται θερμική μεταφορά, όταν το νερό που ψύχεται στην επιφάνεια βυθίζεται λόγω αυξημένης πυκνότητας και αντικαθίσταται από θερμότερο νερό από τα χαμηλότερα στρώματα. Με σημαντική εξάτμιση από την επιφάνεια της θάλασσας, το ανώτερο στρώμα του νερού γίνεται πιο αλμυρό και πιο πυκνό, με αποτέλεσμα το θερμότερο νερό να βυθίζεται από την επιφάνεια προς τα βάθη. Επομένως, οι καθημερινές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στο νερό εκτείνονται σε βάθος δεκάδων μέτρων και στο έδαφος - λιγότερο από ένα μέτρο. Οι ετήσιες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας του νερού εκτείνονται σε βάθος εκατοντάδων μέτρων και στο έδαφος - μόνο 10-20 m. εκείνοι. στο έδαφος, η θερμότητα συγκεντρώνεται σε ένα λεπτό ανώτερο στρώμα, το οποίο θερμαίνεται με θετικό ισοζύγιο ακτινοβολίας και ψύχεται με αρνητικό.

Έτσι, η γη θερμαίνεται γρήγορα και κρυώνει γρήγορα, ενώ το νερό θερμαίνεται αργά και κρυώνει αργά. Η μεγάλη θερμική αδράνεια των υδάτινων σωμάτων διευκολύνεται επίσης από το γεγονός ότι η ειδική θερμοχωρητικότητα του νερού είναι 3-4 φορές μεγαλύτερη από αυτή του εδάφους. Για τους ίδιους λόγους, οι ημερήσιες και ετήσιες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στην επιφάνεια του εδάφους είναι πολύ μεγαλύτερες από ό,τι στην επιφάνεια του νερού.

Η ημερήσια διακύμανση της θερμοκρασίας της επιφάνειας του εδάφους σε καθαρός καιρόςαντιπροσωπεύεται από μια κυματιστή καμπύλη που μοιάζει με ημιτονοειδή. Ταυτόχρονα, η ελάχιστη θερμοκρασία παρατηρείται λίγο μετά την ανατολή του ηλίου, όταν το ισοζύγιο ακτινοβολίας αλλάζει πρόσημο από «-» σε «+». Η μέγιστη θερμοκρασία εμφανίζεται στις 13-14 ώρες Η ομαλότητα της ημερήσιας διακύμανσης της θερμοκρασίας μπορεί να διαταραχθεί από την παρουσία νεφών, βροχοπτώσεων και μεταβλητών μεταβολών.

Η διαφορά μεταξύ της μέγιστης και της ελάχιστης θερμοκρασίας ανά ημέρα είναι το ημερήσιο εύρος θερμοκρασίας.

Το πλάτος της ημερήσιας διακύμανσης της θερμοκρασίας της επιφάνειας του εδάφους εξαρτάται από το μεσημεριανό ύψος του Ήλιου, δηλ. στο γεωγραφικό πλάτος του τόπου και της εποχής του έτους. Το καλοκαίρι, σε καθαρό καιρό σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη, το εύρος θερμοκρασίας του γυμνού εδάφους μπορεί να φτάσει τους 55 ° C και στις ερήμους - 80 ° και περισσότερο. Σε συννεφιασμένο καιρό, το πλάτος είναι μικρότερο από ό,τι σε καθαρό καιρό. Τα σύννεφα κατά τη διάρκεια της ημέρας καθυστερούν την άμεση ηλιακή ακτινοβολία και τη νύχτα μειώνουν την αποτελεσματική ακτινοβολία της υποκείμενης επιφάνειας.

Η θερμοκρασία του εδάφους επηρεάζεται από τη βλάστηση και την χιονοκάλυψη. Η βλάστηση μειώνει το εύρος των ημερήσιων διακυμάνσεων της θερμοκρασίας της επιφάνειας του εδάφους, καθώς εμποδίζει τη θέρμανση του από τις ακτίνες του ήλιου κατά τη διάρκεια της ημέρας και το προστατεύει από την ψύξη της ακτινοβολίας τη νύχτα. Ταυτόχρονα μειώνεται και η μέση ημερήσια θερμοκρασία της επιφάνειας του εδάφους. Το κάλυμμα χιονιού, με χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, προστατεύει το έδαφος από έντονες απώλειες θερμότητας, ενώ το εύρος της ημερήσιας θερμοκρασίας μειώνεται απότομα σε σύγκριση με το γυμνό έδαφος.

Η διαφορά μεταξύ της μέγιστης και της ελάχιστης μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια του έτους ονομάζεται ετήσιο πλάτος θερμοκρασίας.

Το εύρος θερμοκρασίας της υποκείμενης επιφάνειας στην ετήσια πορεία εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος (στις τροπικές περιοχές - το ελάχιστο) και αυξάνεται με το γεωγραφικό πλάτος, το οποίο είναι σύμφωνο με τις αλλαγές στη μεσημβρινή κατεύθυνση του ετήσιου πλάτους των μηνιαίων αθροισμάτων ηλιακής ακτινοβολίας σε ένα ηλιακό κλίμα.

Η κατανομή της θερμότητας στο έδαφος από την επιφάνεια στο βάθος αντιστοιχεί αρκετά Νόμος Φουριέ. Ανεξάρτητα από το είδος του εδάφους και την υγρασία του, η περίοδος των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας δεν μεταβάλλεται με το βάθος, δηλ. στο βάθος, η ημερήσια διακύμανση παραμένει με περίοδο 24 ωρών και στην ετήσια διακύμανση, στους 12 μήνες. Σε αυτή την περίπτωση, το πλάτος των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας μειώνεται με το βάθος.

Σε ένα ορισμένο βάθος (περίπου 70 cm, διαφορετικό ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος και την εποχή του έτους), ξεκινά ένα στρώμα με σταθερή ημερήσια θερμοκρασία. Το πλάτος των ετήσιων διακυμάνσεων μειώνεται σχεδόν στο μηδέν σε βάθος περίπου 30 m. πολικές περιοχές, περίπου 15-20 m - σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη. Οι μέγιστες και ελάχιστες θερμοκρασίες τόσο στην ημερήσια όσο και στην ετήσια διακύμανση εμφανίζονται αργότερα από ό,τι στην επιφάνεια και η καθυστέρηση είναι ευθέως ανάλογη με το βάθος.

Μια οπτική αναπαράσταση της κατανομής της θερμοκρασίας του εδάφους σε βάθος και χρόνο δίνεται από ένα γράφημα θερμικών ισοπληθών, το οποίο είναι κατασκευασμένο με βάση τις μακροπρόθεσμες μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες του εδάφους (Εικ. 1.2). Τα βάθη απεικονίζονται στον κατακόρυφο άξονα του γραφήματος και οι μήνες στον οριζόντιο άξονα. Οι γραμμές ίσων θερμοκρασιών σε ένα γράφημα ονομάζονται θερμικά ισόπλατα.

Η κίνηση κατά μήκος της οριζόντιας γραμμής σάς επιτρέπει να παρακολουθείτε την αλλαγή της θερμοκρασίας σε ένα δεδομένο βάθος κατά τη διάρκεια του έτους και η κίνηση κατά μήκος της κάθετης γραμμής δίνει μια ιδέα της αλλαγής της θερμοκρασίας με το βάθος για έναν δεδομένο μήνα. Μπορεί να φανεί από το γράφημα ότι το μέγιστο ετήσιο εύρος θερμοκρασίας στην επιφάνεια μειώνεται με το βάθος.

Λόγω των παραπάνω διαφορών στις διαδικασίες ανταλλαγής θερμότητας μεταξύ των επιφανειακών και των βαθιών στρωμάτων των υδάτινων σωμάτων και της γης, οι ημερήσιες και ετήσιες αλλαγές στη θερμοκρασία της επιφάνειας των υδάτινων σωμάτων είναι πολύ μικρότερες από αυτές της ξηράς. Έτσι, το ημερήσιο εύρος των αλλαγών στη θερμοκρασία της επιφάνειας των ωκεανών είναι περίπου 0,1-0,2°C στα εύκρατα γεωγραφικά πλάτη και περίπου 0,5°C στις τροπικές περιοχές. Ταυτόχρονα, η ελάχιστη θερμοκρασία παρατηρείται 2-3 ώρες μετά την ανατολή του ηλίου και η μέγιστη - περίπου 15-16 ώρες.Το ετήσιο εύρος των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας της επιφάνειας του ωκεανού είναι πολύ μεγαλύτερο από το ημερήσιο. Στις τροπικές περιοχές, είναι περίπου 2-3 ​​° C, σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη περίπου 10 ° C. Ημερήσιες διακυμάνσεις βρίσκονται σε βάθη έως 15-20 m και ετήσιες διακυμάνσεις - έως 150-400 m.

2 Όργανα για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του ενεργού στρώματος

Μέτρηση θερμοκρασίας επιφάνειας εδάφους, χιονοκάλυψη και προσδιορισμός της κατάστασής τους.

Η επιφάνεια του εδάφους και του χιονιού είναι η υποκείμενη επιφάνεια που αλληλεπιδρά άμεσα με την ατμόσφαιρα, απορροφά την ηλιακή και ατμοσφαιρική ακτινοβολία και ακτινοβολεί στην ίδια την ατμόσφαιρα, συμμετέχει στην ανταλλαγή θερμότητας και υγρασίας και επηρεάζει τη θερμική κατάσταση των υποκείμενων στρωμάτων του εδάφους.

Για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του εδάφους και της χιονοκάλυψης κατά την περίοδο παρατήρησης, το υδραργυρικό μετεωρολογικό θερμόμετρο TM-3με όρια κλίμακας από -10 έως +85° С. από -25 έως +70 ° С. από -35 έως +60 ° C, με τιμή διαίρεσης κλίμακας 0,5 ° C. Το σφάλμα μέτρησης σε θερμοκρασίες πάνω από -20 ° C είναι ±0,5 ° C, σε περισσότερο χαμηλές θερμοκρασίες± 0,7 ° C. Για τον προσδιορισμό ακραίων θερμοκρασιών μεταξύ των περιόδων, θερμόμετρα maπρος τηνSimal TM-1και ελάχιστο TM-2(όπως και για τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας του αέρα στον ψυχρομετρικό θάλαμο).

Οι μετρήσεις της θερμοκρασίας της επιφάνειας του εδάφους και της χιονοκάλυψης γίνονται σε μη σκιασμένη περιοχή διαστάσεων 4x6 m στο νότιο τμήμα του μετεωρολογικού χώρου. Το καλοκαίρι, οι μετρήσεις γίνονται σε γυμνό, χαλαρό έδαφος, για το οποίο η τοποθεσία σκάβεται την άνοιξη.

Οι μετρήσεις στα θερμόμετρα λαμβάνονται με ακρίβεια 0,1 ° C. Η κατάσταση του εδάφους και της χιονοκάλυψης αξιολογείται οπτικά. Οι μετρήσεις θερμοκρασίας και η παρακολούθηση της υποκείμενης επιφάνειας πραγματοποιούνται καθ' όλη τη διάρκεια του έτους.

Μέτρηση θερμοκρασίας στο φυτικό έδαφος

Για να μετρήσετε τη θερμοκρασία στο ανώτερο στρώμα του εδάφους, όροςσχετικά μευδραργύρου μετεωρολογικοί μετρητές με στρόφαλο (Savinova) TM-5(παράγεται ως σετ 4 θερμομέτρων για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του εδάφους σε βάθη 5, 10, 15, 20 cm). Όρια μέτρησης: από -10 έως +50° C, τιμή διαίρεσης κλίμακας 0,5° C, σφάλμα μέτρησης ±0,5° C. Κυλινδρικές δεξαμενές. Τα θερμόμετρα κάμπτονται υπό γωνία 135° σε σημεία 2-3 cm μακριά από τη δεξαμενή. Αυτό καθιστά δυνατή την εγκατάσταση των θερμομέτρων έτσι ώστε η δεξαμενή και μέρος του θερμομέτρου πριν την κάμψη να βρίσκονται σε οριζόντια θέση κάτω από το στρώμα εδάφους. και μέρος του θερμομέτρου με ζυγαριά βρίσκεται πάνω από το έδαφος.

Το τριχοειδές στην περιοχή από τη δεξαμενή έως την αρχή της κλίμακας καλύπτεται με ένα θερμομονωτικό κέλυφος, το οποίο μειώνει την επίδραση στις μετρήσεις του θερμομέτρου του στρώματος του εδάφους που βρίσκεται πάνω από τη δεξαμενή του, παρέχει μια πιο ακριβή μέτρηση θερμοκρασίας στο βάθος όπου βρίσκεται η δεξαμενή.

Οι παρατηρήσεις με τα θερμόμετρα του Savinov πραγματοποιούνται στον ίδιο χώρο όπου εγκαθίστανται θερμόμετρα για τη μέτρηση της θερμοκρασίας της επιφάνειας του εδάφους, ταυτόχρονα και μόνο στο ζεστό μέρος του έτους. Όταν η θερμοκρασία πέφτει σε βάθος 5 cm κάτω από τους 0 ° C, τα θερμόμετρα σκάβονται και εγκαθίστανται την άνοιξη μετά την τήξη του καλύμματος χιονιού.

Μέτρηση θερμοκρασίας εδάφους και εδάφους σε βάθη υπό φυσική κάλυψη

Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του εδάφους θερμόμετρο υδραργύρου μετεωρολογικό σε βάθος εδάφους TM-10. Το μήκος του είναι 360 mm, η διάμετρος είναι 16 mm, το ανώτερο όριο της κλίμακας είναι από +31 έως +41 ° C και το κάτω όριο είναι από -10 έως -20 ° C. Η διαίρεση της κλίμακας είναι 0,2 ° C, η Το σφάλμα μέτρησης σε θετικές θερμοκρασίες είναι ±0, 2 ° C, σε αρνητικό ± 0,3 ° C.

Το θερμόμετρο τοποθετείται σε ένα πλαστικό πλαίσιο βινυλίου, που καταλήγει στο κάτω μέρος με ένα χάλκινο ή ορειχάλκινο καπάκι γεμάτο με ρινίσματα χαλκού γύρω από τη δεξαμενή του θερμομέτρου. Στο πάνω άκρο του πλαισίου στερεώνεται μια ξύλινη ράβδος, με τη βοήθεια της οποίας το θερμόμετρο βυθίζεται σε έναν σωλήνα εβονίτη που βρίσκεται στο έδαφος στο βάθος μέτρησης της θερμοκρασίας του εδάφους.

Οι μετρήσεις γίνονται σε έκταση 6x8 m με φυσική βλάστηση στο νοτιοανατολικό τμήμα του μετεωρολογικού χώρου. Τα θερμόμετρα βάθους εδάφους εξαγωγής εγκαθίστανται κατά μήκος της γραμμής ανατολής-δύσης σε απόσταση 50 cm το ένα από το άλλο σε βάθη 0,2. 0,4; 0,8; 1.2; 1.6; 2.4; 3,2 m σε αύξουσα σειρά βάθους.

Με κάλυμμα χιονιού έως 50 cm, το τμήμα του σωλήνα που προεξέχει πάνω από το έδαφος είναι 40 cm, με υψηλότερο ύψος καλύμματος χιονιού - 100 cm. Η τοποθέτηση εξωτερικών σωλήνων (σκληρού καουτσούκ) πραγματοποιείται με τη χρήση τρυπανιού με τη σειρά να διαταράξει λιγότερο τη φυσική κατάσταση του εδάφους.

Γίνονται παρατηρήσεις του θερμομέτρου καυσαερίων όλο το χρόνο, καθημερινά σε βάθη 0,2 και 0,4 m - και οι 8 περίοδοι (εκτός από την περίοδο που το ύψος του χιονιού υπερβαίνει τα 15 cm), σε άλλα βάθη - 1 φορά την ημέρα.

Μέτρηση θερμοκρασίας επιφανειακού νερού

Για τη μέτρηση, χρησιμοποιείται ένα θερμόμετρο υδραργύρου με τιμή διαίρεσης 0,2 ° C, με όρια κλίμακας από -5 έως + 35 ° C. Το θερμόμετρο τοποθετείται σε ένα πλαίσιο, το οποίο έχει σχεδιαστεί για να αποθηκεύει τις ενδείξεις του θερμομέτρου αφού ανυψωθεί από το νερό, καθώς και για προστασία από μηχανικές βλάβες. Το πλαίσιο αποτελείται από ένα ποτήρι και δύο σωλήνες: εξωτερικό και εσωτερικό.

Το θερμόμετρο στο πλαίσιο είναι τοποθετημένο έτσι ώστε η ζυγαριά του να βρίσκεται στις υποδοχές στους σωλήνες και η δεξαμενή του θερμομέτρου βρίσκεται στο μεσαίο τμήμα του γυαλιού. Ο σκελετός διαθέτει κρίκο για σύνδεση στο καλώδιο. Όταν το θερμόμετρο βυθιστεί, η υποδοχή κλείνει περιστρέφοντας το εξωτερικό κάλυμμα και μετά την ανύψωση και για τη λήψη μιας ένδειξης, ανοίγει. Ο χρόνος διατήρησης του θερμομέτρου στο σημείο είναι 5-8 λεπτά, η διείσδυση στο νερό δεν είναι μεγαλύτερη από 0,5 m.

Φιλοξενείται στο Allbest.ru

...

Παρόμοια Έγγραφα

Οι κύριες συνθήκες που καθορίζουν τη δομή και τις φυσικές ιδιότητες του καλύμματος χιονιού. Επιρροή της φύσης της υποκείμενης επιφάνειας του χιονιού και του καθεστώτος θερμοκρασίας μέσα στο χιόνι. Ακραίες και μέσες τιμές ύψους χιονοκάλυψης στην περιοχή Perm.

θητεία, προστέθηκε 21/02/2013


Παρατήρηση και καταγραφή της ημερήσιας πορείας των μετεωρολογικών αξιών σύμφωνα με τα στοιχεία του μετεωρολογικού σταθμού. Καθημερινή διακύμανση της θερμοκρασίας της επιφάνειας του εδάφους και του αέρα, πίεση υδρατμών, σχετική υγρασία, ατμοσφαιρική πίεση, διεύθυνση και ταχύτητα ανέμου.

περίληψη, προστέθηκε 01.10.2009


Υπολογισμός των μέσων πολυετών ημερήσιων προτύπων θερμοκρασίας χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα Pnorma2 για διαφορετικές περιόδουςκαι σχεδιάζοντας την εξάρτηση των προτύπων θερμοκρασίας για την ημέρα του έτους. Ετήσια κατανομή θερμοκρασίας. Κορυφές ανόδου και πτώσης της θερμοκρασίας σε διαφορετικές εποχές του χρόνου.

θητεία, προστέθηκε 05/05/2015


Προσδιορισμός τοπικής ώρας σε Vologda. Η διαφορά μεταξύ τυπικής και τοπικής ώρας στο Αρχάγγελσκ. Τυπική και τυπική ώρα στην Τσίτα. Μεταβολή της θερμοκρασίας του αέρα με το ύψος. Προσδιορισμός του ύψους των επιπέδων συμπύκνωσης και εξάχνωσης, του συντελεστή υγρασίας.

δοκιμή, προστέθηκε στις 03/03/2011


Η ανάγκη απόκτησης πληροφορίες για το κλίμα. Χρονική μεταβλητότητα μέσης μηνιαίας και μέσης ημερήσιας θερμοκρασίας αέρα. Ανάλυση εδαφών με διαφορετικά κλιματικά χαρακτηριστικά. Θερμοκρασία, καθεστώς ανέμου και ατμοσφαιρική πίεση.

περίληψη, προστέθηκε 20/12/2010


Μοντέρνο φυσικές συνθήκεςστην επιφάνεια της γης, την εξέλιξή τους και τα πρότυπα αλλαγής. Ο κύριος λόγος για τη ζωνικότητα της φύσης. Φυσικές ιδιότητες της επιφάνειας του νερού. Πηγές κατακρήμνισηστη γη. Γεωγραφική γεωγραφική ζώνη.

περίληψη, προστέθηκε 06/04/2010


Ανάλυση μετεωρολογικών τιμών (θερμοκρασία αέρα, υγρασία και ατμοσφαιρική πίεση) στο κατώτερο στρώμα της ατμόσφαιρας στο Khabarovsk για τον Ιούλιο. Χαρακτηριστικά προσδιορισμού της επίδρασης των μετεωρολογικών συνθηκών το καλοκαίρι στη διάδοση των υπερηχητικών κυμάτων.

θητεία, προστέθηκε 17/05/2010


Οι κύριοι τύποι βροχοπτώσεων και τα χαρακτηριστικά τους. Τύποι ημερήσιων και ετήσιων προτύπων βροχοπτώσεων. Γεωγραφική κατανομή των βροχοπτώσεων. Κάλυμμα χιονιού στην επιφάνεια της γης. Η ατμοσφαιρική ύγρανση ως ο βαθμός παροχής υγρασίας στην περιοχή.

παρουσίαση, προστέθηκε 28/05/2015


Η Κλιματολογία ως ένα από τα σημαντικότερα μέρη της μετεωρολογίας και ταυτόχρονα ιδιωτικός γεωγραφικός κλάδος. Στάδια υπολογισμού των μακροπρόθεσμων προτύπων των καθημερινών αλλαγών στην επιφανειακή θερμοκρασία της πόλης της Αγίας Πετρούπολης, οι κύριες μέθοδοι αξιολόγησης των κλιματικών συνθηκών.

διατριβή, προστέθηκε 02/06/2014


Η επίδραση των μετεωρολογικών στοιχείων στο ανθρώπινο σώμα. Βιοκλιματικοί δείκτες που χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση του καιρού των θερμών και ψυχρών εποχών. Δείκτης παθογένειας. Μέτρηση υπεριώδους ακτινοβολίας, δείκτες θερμοκρασίας, ταχύτητα ανέμου.

Θερμικό καθεστώς της επιφάνειας της γης. Η ηλιακή ακτινοβολία που έρχεται στη Γη θερμαίνει κυρίως την επιφάνειά της. Η θερμική κατάσταση της επιφάνειας της γης είναι επομένως η κύρια πηγή θέρμανσης και ψύξης των κατώτερων στρωμάτων της ατμόσφαιρας.

Οι συνθήκες για τη θέρμανση της επιφάνειας της γης εξαρτώνται από τις φυσικές της ιδιότητες. Πρώτα απ 'όλα, υπάρχουν έντονες διαφορές στη θέρμανση της επιφάνειας της γης και του νερού. Στην ξηρά, η θερμότητα διαδίδεται σε βάθος κυρίως με ανεπαρκή μοριακή αγωγιμότητα θερμότητας. Από αυτή την άποψη, οι ημερήσιες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στην επιφάνεια της γης εκτείνονται μόνο σε βάθος 1°C Μ,και ετήσια - έως 10-20 Μ.Στην επιφάνεια του νερού, η θερμοκρασία εξαπλώνεται σε βάθος κυρίως με την ανάμειξη των υδάτινων μαζών. η μοριακή θερμική αγωγιμότητα είναι αμελητέα. Επιπλέον, η βαθύτερη διείσδυση της ακτινοβολίας στο νερό παίζει ρόλο εδώ, καθώς και η υψηλότερη θερμοχωρητικότητα του νερού σε σύγκριση με την ξηρά. Επομένως, οι ημερήσιες και ετήσιες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας διαδίδονται στο νερό σε μεγαλύτερο βάθος από ό,τι στην ξηρά: καθημερινά - κατά δεκάδες μέτρα, ετήσιες - κατά εκατοντάδες μέτρα. Ως αποτέλεσμα, η θερμότητα που εισέρχεται και εξέρχεται από την επιφάνεια της γης κατανέμεται σε ένα λεπτότερο στρώμα γης από την επιφάνεια του νερού. Αυτό σημαίνει ότι οι ημερήσιες και ετήσιες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στην επιφάνεια της γης θα πρέπει να είναι πολύ μεγαλύτερες από ό,τι στην επιφάνεια του νερού. Δεδομένου ότι ο αέρας θερμαίνεται από την επιφάνεια της γης, τότε με την ίδια τιμή της ηλιακής ακτινοβολίας το καλοκαίρι και κατά τη διάρκεια της ημέρας, η θερμοκρασία του αέρα στην ξηρά θα είναι υψηλότερη από τη θάλασσα και αντίστροφα το χειμώνα και τη νύχτα.

Η ετερογένεια της επιφάνειας του εδάφους επηρεάζει και τις συνθήκες θέρμανσης του. Η βλάστηση κατά τη διάρκεια της ημέρας εμποδίζει την έντονη θέρμανση του εδάφους και τη νύχτα μειώνει την ψύξη του. Η χιονοκάλυψη προστατεύει το έδαφος από την υπερβολική απώλεια θερμότητας το χειμώνα. Τα ημερήσια πλάτη θερμοκρασίας κάτω από τη βλάστηση θα μειωθούν έτσι. Η συνδυασμένη επίδραση της βλάστησης το καλοκαίρι και της χιονοκάλυψης το χειμώνα μειώνει το ετήσιο εύρος θερμοκρασίας σε σύγκριση με την γυμνή επιφάνεια.

Τα ακραία όρια των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας στην επιφάνεια της γης είναι τα εξής. Στις ερήμους των υποτροπικών, η θερμοκρασία μπορεί να ανέλθει στους +80°, στη χιονισμένη επιφάνεια της Ανταρκτικής μπορεί να πέσει στους -90°.

Στην επιφάνεια του νερού, οι στιγμές έναρξης της μέγιστης και ελάχιστης θερμοκρασίας στην ημερήσια και ετήσια πορεία μετατοπίζονται σε σύγκριση με την ξηρά. Το ημερήσιο μέγιστο εμφανίζεται γύρω στις 15-16 ώρα,τουλάχιστον 2-3 ώραμετά την ανατολή του ηλίου. Η ετήσια μέγιστη θερμοκρασία της επιφάνειας του ωκεανού εμφανίζεται στο βόρειο ημισφαίριο τον Αύγουστο, η ετήσια ελάχιστη - τον Φεβρουάριο. Η μέγιστη παρατηρούμενη θερμοκρασία της επιφάνειας του ωκεανού είναι περίπου 27°, η επιφάνεια των εσωτερικών υδάτινων λεκανών είναι 45°. η ελάχιστη θερμοκρασία είναι -2 και -13°, αντίστοιχα.

Θερμικό καθεστώς της ατμόσφαιρας.Η αλλαγή της θερμοκρασίας του αέρα καθορίζεται από διάφορους λόγους: ηλιακή και επίγεια ακτινοβολία, μοριακή θερμική αγωγιμότητα, εξάτμιση και συμπύκνωση υδρατμών, αδιαβατικές αλλαγές και μεταφορά θερμότητας με τη μάζα του αέρα.

Για τα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, η άμεση απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι μικρής σημασίας· η απορρόφηση της επίγειας ακτινοβολίας μεγάλων κυμάτων είναι πολύ πιο σημαντική. Η μοριακή θερμική αγωγιμότητα θερμαίνει τον αέρα που βρίσκεται ακριβώς δίπλα στην επιφάνεια της γης. Όταν το νερό εξατμίζεται, η θερμότητα καταναλώνεται και επομένως ο αέρας ψύχεται· όταν οι υδρατμοί συμπυκνώνονται, απελευθερώνεται θερμότητα και ο αέρας θερμαίνεται.

έχει μεγάλη επίδραση στην κατανομή της θερμοκρασίας του αέρα αδιαβατική αλλαγήτης, δηλαδή, μια αλλαγή της θερμοκρασίας χωρίς ανταλλαγή θερμότητας με τον περιβάλλοντα αέρα. Ο ανερχόμενος αέρας διαστέλλεται. η εργασία δαπανάται για διαστολή, η οποία οδηγεί σε μείωση της θερμοκρασίας. Όταν ο αέρας χαμηλώνει, συμβαίνει η αντίστροφη διαδικασία. Ο ξηρός ή μη κορεσμένος αέρας ψύχεται αδιαβατικά κάθε 100 Μανύψωση κατά 1°. Ο αέρας που είναι κορεσμένος με υδρατμούς ψύχεται σε μικρότερη ποσότητα (κατά μέσο όρο κατά 0,6 ανά 100 Μανόδου), αφού σε αυτή την περίπτωση συμβαίνει συμπύκνωση υδρατμών, η οποία συνοδεύεται από απελευθέρωση θερμότητας.

Η μεταφορά θερμότητας μαζί με τη μάζα του αέρα έχει ιδιαίτερα μεγάλη επίδραση στο θερμικό καθεστώς της ατμόσφαιρας. Ως αποτέλεσμα της γενικής κυκλοφορίας της ατμόσφαιρας, τόσο η κατακόρυφη όσο και η οριζόντια κίνηση των μαζών αέρα συμβαίνει συνεχώς, συλλαμβάνοντας ολόκληρο το πάχος της τροπόσφαιρας και διεισδύοντας ακόμη και στην κατώτερη στρατόσφαιρα. Το πρώτο λέγεται μεταγωγήδεύτερο - οριζόντια μεταφορά.Αυτές είναι οι κύριες διαδικασίες που καθορίζουν την πραγματική κατανομή της θερμοκρασίας του αέρα σε επιφάνειες ξηράς και θάλασσας και σε διαφορετικά υψόμετρα. Οι αδιαβατικές διεργασίες είναι μόνο μια φυσική συνέπεια των αλλαγών της θερμοκρασίας στον αέρα που κινείται σύμφωνα με τους νόμους της ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας. Ο ρόλος της μεταφοράς θερμότητας μαζί με τη μάζα του αέρα μπορεί να κριθεί από το γεγονός ότι η ποσότητα θερμότητας που λαμβάνεται από τον αέρα ως αποτέλεσμα της μεταφοράς είναι 4.000 φορές μεγαλύτερη από τη θερμότητα που λαμβάνεται από την ακτινοβολία από την επιφάνεια της γης και 500.000 φορές μεγαλύτερη

από τη θερμότητα που παράγεται από τη μοριακή αγωγή θερμότητας. Με βάση την εξίσωση κατάστασης για τα αέρια, η θερμοκρασία πρέπει να μειώνεται με το ύψος. Ωστόσο, υπό ειδικές συνθήκες θέρμανσης και ψύξης του αέρα, η θερμοκρασία μπορεί να αυξηθεί με το υψόμετρο. Ένα τέτοιο φαινόμενο ονομάζεται αναστροφή θερμοκρασίας.Μια αναστροφή συμβαίνει όταν η επιφάνεια της γης ψύχεται έντονα ως αποτέλεσμα της ακτινοβολίας, όταν ο ψυχρός αέρας ρέει σε κοιλώματα, όταν ο αέρας κινείται προς τα κάτω σε μια ελεύθερη ατμόσφαιρα, δηλαδή πάνω από το επίπεδο τριβής. Οι αναστροφές θερμοκρασίας παίζουν μεγάλο ρόλο στην ατμοσφαιρική κυκλοφορία και επηρεάζουν τον καιρό και το κλίμα. Η ημερήσια και ετήσια πορεία της θερμοκρασίας του αέρα εξαρτάται από την πορεία της ηλιακής ακτινοβολίας. Ωστόσο, η έναρξη της μέγιστης και ελάχιστης θερμοκρασίας καθυστερεί σε σχέση με τη μέγιστη και την ελάχιστη ηλιακή ακτινοβολία. Μετά το μεσημέρι, η εισροή θερμότητας από τον Ήλιο αρχίζει να μειώνεται, αλλά η θερμοκρασία του αέρα συνεχίζει να αυξάνεται για κάποιο χρονικό διάστημα, επειδή η μείωση της ηλιακής ακτινοβολίας αναπληρώνεται από την ακτινοβολία θερμότητας από την επιφάνεια της γης. Τη νύχτα, η μείωση της θερμοκρασίας συνεχίζεται μέχρι την ανατολή του ηλίου λόγω της επίγειας θερμικής ακτινοβολίας (Εικ. 11). Παρόμοιο μοτίβο ισχύει για την ετήσια διακύμανση της θερμοκρασίας. Το πλάτος των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας του αέρα είναι μικρότερο από αυτό της επιφάνειας της γης και με την απόσταση από την επιφάνεια, το πλάτος των διακυμάνσεων φυσικά μειώνεται και οι στιγμές της μέγιστης και της ελάχιστης θερμοκρασίας καθυστερούν όλο και περισσότερο. Το μέγεθος των ημερήσιων διακυμάνσεων της θερμοκρασίας μειώνεται με την αύξηση του γεωγραφικού πλάτους και με την αύξηση της νεφελώσεως και των βροχοπτώσεων. Πάνω από την επιφάνεια του νερού, το πλάτος είναι πολύ μικρότερο από ό,τι στην ξηρά.

Εάν η επιφάνεια της γης ήταν ομοιογενής και η ατμόσφαιρα και η υδρόσφαιρα ήταν ακίνητες, τότε η κατανομή της θερμότητας στην επιφάνεια θα καθοριζόταν μόνο από την εισροή της ηλιακής ακτινοβολίας και η θερμοκρασία του αέρα θα μειωνόταν σταδιακά από τον ισημερινό στους πόλους, παραμένοντας το το ίδιο σε κάθε παράλληλο. Αυτή η θερμοκρασία ονομάζεται ηλιακός.

Οι πραγματικές θερμοκρασίες εξαρτώνται από τη φύση της επιφάνειας και την ενδιάμεση ανταλλαγή θερμότητας και διαφέρουν σημαντικά από τις ηλιακές θερμοκρασίες Οι μέσες ετήσιες θερμοκρασίες σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη σε μοίρες φαίνονται στον Πίνακα. ένας.

Μια οπτική αναπαράσταση της κατανομής της θερμοκρασίας του αέρα στην επιφάνεια της γης φαίνεται από χάρτες ισόθερμων - γραμμών που συνδέουν σημεία με τις ίδιες θερμοκρασίες (Εικ. 12, 13).

Όπως φαίνεται από τους χάρτες, οι ισόθερμες αποκλίνουν έντονα από τα παράλληλα, γεγονός που εξηγείται από διάφορους λόγους: άνιση θέρμανση ξηράς και θάλασσας, παρουσία θερμών και ψυχρών θαλάσσιων ρευμάτων, επίδραση της γενικής κυκλοφορίας της ατμόσφαιρας ( για παράδειγμα, δυτικές μεταφορές σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη), η επίδραση της ανακούφισης (επίδραση φραγμού στην κίνηση του αέρα των ορεινών συστημάτων, η συσσώρευση ψυχρού αέρα σε ενδοορεινές λεκάνες, κ.λπ.), η τιμή albedo (για παράδειγμα, το μεγάλο albedo του επιφάνεια χιονιού-πάγου της Ανταρκτικής και της Γροιλανδίας).

Η απόλυτη μέγιστη θερμοκρασία αέρα στη Γη παρατηρείται στην Αφρική (Τρίπολη) - περίπου +58°. Το απόλυτο ελάχιστο σημειώνεται στην Ανταρκτική (-88°).

Με βάση την κατανομή των ισόθερμων διακρίνονται οι θερμικές ζώνες στην επιφάνεια της γης. Οι τροπικοί και οι πολικοί κύκλοι, που περιορίζουν τις ζώνες με μια απότομη αλλαγή στο καθεστώς φωτισμού (βλ. Κεφ. 1), είναι, κατά την πρώτη προσέγγιση, τα όρια της αλλαγής στο θερμικό καθεστώς. Δεδομένου ότι οι πραγματικές θερμοκρασίες του αέρα διαφέρουν από τις ηλιακές, οι χαρακτηριστικές ισόθερμες λαμβάνονται ως θερμικές ζώνες. Τέτοιες ισόθερμες είναι: ετήσιες 20° (σύνορα έντονα έντονων εποχών του έτους και μικρό εύρος θερμοκρασίας), ο θερμότερος μήνας 10° (όριο κατανομής δασών) και ο θερμότερος μήνας 0° (σύνορα αιώνιου παγετού).

Μεταξύ των ετήσιων ισόθερμων των 20° και των δύο ημισφαιρίων υπάρχει μια θερμή ζώνη, μεταξύ της ετήσιας ισόθερμης των 20° και της ισόθερμης του

Προβολές ανάρτησης: 873