Тепловой баланс земной поверхности

Земная поверхность, т.е. поверхность почвы или воды, непрерывно и разными способами получает и теряет тепло. Через земную поверхность тепло передается вверх – в атмосферу и вниз – в почву или в воду.Во-первых, на земную поверхность поступают суммарная радиация и встречное излучение атмосферы. Во-вторых, к земной поверхности приходит тепло сверху, из атмосферы, путем турбулентной теплопроводности. В-третьих, земная поверхность получает тепло при конденсации на ней водяного пара из воздуха или теряет тепло при испарении с нее воды.Будем считать земную поверхность идеализированной геометрической поверхностью, не имеющей толщины, теплоемкость которой, следовательно, равна нулю. Тогда ясно, что в любой промежуток времени от земной поверхности будет уходить вверх и вниз в совокупности такое же количество тепла, какое она за это же время получает сверху и снизу.

 

Суточный и годовой ход температуры на поверхности почвы

Температура на поверхности почвы имеет суточный ход. Минимум ее наблюдается примерно через полчаса после восхода солнца. К этому времени радиационный баланс поверхности почвы становится равным нулю – отдача тепла из верхнего слоя почвы эффективным излучением уравновешивается возросшим притоком суммарной радиации. Затем температура на поверхности почвы растет до 13…14 ч и достигает максимума в суточном ходе. После этого начинается падение температуры.Разность между суточным максимумом и суточным минимумом температуры называется суточной амплитудой температуры. В отдельные дни суточные амплитуды могут быть и выше и ниже многолетних средних значений в зависимости от ряда факторов, прежде всего от облачности. В безоблачную погоду велика солнечная радиация днем и также велико эффективное излучение ночью. Поэтому суточный (дневной) максимум особенно высок, а суточный (ночной) минимум низок и, следовательно, велика суточная амплитуда. В облачную погоду дневной максимум понижен, ночной минимум повышен и меньше суточная амплитуда.

Температуры воздушных масс

В каждый отдельный район Земли воздушные массы различного происхождения приходят с разными, характерными для них температурами. Эти температуры для каждого места свои. Характерная температура для каждого типа воздушных масс в данном месте, конечно, меняется по сезонам и месяцам года. Наконец, в данном районе и в данное время года температуры воздушных масс одного и того же типа в разных случаях не вполне одинаковые. Можно только указать их пределы и средние значения

29. Годовая амплитуда температуры воздуха

Все воздушные массы зимой холоднее, а летом теплее, поэтому температура воздуха в каждом отдельном месте меняется в годовом ходе: средние месячные температуры в зимние месяцы ниже, в летние – выше.Разность средних месячных температур самого теплого и самого холодного месяцев называют годовой амплитудой температуры воздуха.Годовые амплитуды температуры над сушей значительно больше, чем над морем (так же как и суточные амплитуды). С высотой годовая амплитуда температуры убывает.

 

Континентальность климата

Климат над морем, характеризующийся малыми годовыми амплитудами температуры, естественно назвать морским в отличие от континентального климата над сушей с большими годовыми амплитудами температуры. Морской климат распространяется и на прилегающие к морю области материков, над которыми велика повторяемость морских воздушных масс. Можно сказать, что морской воздух приносит на сушу морской климат. Области океанов, где преобладают воздушные массы с близлежащего материка, имеют скорее континентальный, чем морской, климат. Большая амплитуда в континентальном климате умеренных, и высоких широт в сравнении с морским климатом создается не столько повышением летних температур, сколько понижением зимних температур. В тропических широтах, наоборот, повышенная амплитуда над сушей создается не столько более холодной зимой, сколько более жарким летом. Поэтому и средняя годовая температура в тропиках выше в континентальном климате, чем в морском.

31. Облачность и осадки

Влагооборот – один из трех циклов климатообразующих процессов. Влагооборот состоит из испарения воды с земной поверхности, ее конденсации в атмосфере, выпадения осадков и стока. Сток является гидрологическим процессом и в данном курсе не рассматривается.

Испарение и насыщение

Водяной пар непрерывно поступает в атмосферу вследствие испарения с поверхностей водоемов и почвы и вследствие транспирации (испарение растительностью). Испарение в отличие от транспирации называют еще физическим испарением, а испарение и транспирацию вместе – суммарным испарением.Суть процесса испарения заключается в отрыве отдельных молекул воды от водной поверхности или от влажной почвы и переходе в воздух в качестве молекул водяного пара.Но одновременно с отрывом молекул от поверхности воды или почвы происходит и обратный процесс их перехода из воздуха в воду или в почву. Когда достигается состояние подвижного равновесия – возвращение молекул становится равным их отдаче с поверхности – испарение прекращается: отрыв молекул с поверхности продолжается, но он покрывается возвращением молекул.Такое состояние называют насыщением, водяной пар в этом состоянии – насыщающим, а воздух, содержащий насыщающий водяной пар, – насыщенным

 

 

Влажность

Влажность воздуха, прежде всего, зависит от того, сколько водяного пара поступает в атмосферу путем испарения с земной поверхности в том же районе. Естественно, что над океаном испарение больше, чем над материками, так как оно не ограничено запасами воды. В то же время в каждом месте влажность воздуха зависит от атмосферной циркуляции:. Наконец, для каждой температуры существует состояние насыщения, т.е. существует некоторое предельное влагосодержание, которое не может быть превзойдено.Для количественного выражения содержания водяного пара в атмосфере используют различные характеристики влажности воздуха. Это парциальное давление водяного пара е – основная и наиболее употребительная характеристика влажности и относительная влажность f – отношение фактического давления пара к давлению насыщенного пара при данной температуре, выраженное в процентах: f = e/E ·100%. Абсолютную влажность легко рассчитать, зная давление пара и температуру воздуха. Абсолютная влажность меняется при адиабатических процессах