Віды цеплаабмену атмасферы з навакольным асяроддзем

Асноўнай рухаючай сілай прыродных працэсаў, якія працякаюць у атмасферы і геаграфічнай абалонцы, з’яўляецца сонечная радыяцыя. Аднак у практычнай дзейнасці сельскай гаспадаркі, раслінаводства, а таксама пры характарыстыцы прыродных умоў, карыстаюцца дадзенымі аб цеплавых рэсурсах, велічыню якіх выражаюць тэмпературай паветра або сумай тэмператур. Цеплавыя рэсурсы больш дакладна адлюстроўваюць прыродныя ўмовы. Сумесна з вільгацезабяспечанасцю цеплавыя рэсурсы вызначаюць біялагічную прадукцыйнасць геасістэм.

Тэмпература паветра з’яўляецца інтэгральнай характарыстыкай клімату і прыродных умоў, таму што яна адлюстроўвае не толькі колькасць сонечнай радыяцыі, але і іншыя геаграфічныя фактары: шырату, уздзеянне сушы і мора, вышыню месца, цыркуляцыю атмасферы і інш.

Змяненні тэмпературы паветра ў часе і прасторы, яе размеркаванне на зямной паверхні называецца цеплавым рэжымам атмасферы. Цеплавы рэжым атмасферы (тэмпература паветра) залежыць ад інтэнсіўнасці цеплаабмену, які бесперапынна працякае паміж атмасферным паветрам і навакольным асяроддзем. Пад навакольным асяроддзем разумеецца касмічная прастора, суседнія слаі паветра, зямная паверхня. Пад уздзеяннем навакольнага асяроддзя атмасфера то награецца, то ахалоджваецца, г. зн. існуюць прыток і адток яўнага і скрытага цяпла. Паміж асобнымі слаямі атмасферы, а таксама паміж атмасферай і зямной паверхняй бесперапынна адбываецца абмен цяплом, масай і колькасцю руху.

Вызначым спосабы цеплаабмену атмасферы з навакольным асяроддзем.

1. Атмасфера атрымлівае і страчвае цяпло радыяцыйным шляхам. Як вядома, непасрэдна атмасфера паглынае 23 % кароткахвалевай сонечнай радыяцыі. Зямная паверхня таксама выпраменьвае ўласную доўгахвалевую радыяцыю, якая ў асноўным паглынаецца атмасферай. Аднак, непасрэдна радыяцыйным цеплаабменам атмасфера награецца нязначна.

2. Малекулярная цеплаправоднасць, якая існуе паміж паверхняй Зямлі і паветрам. Паветра дакранаецца да зямной паверхні і абменьваецца з ёю цяплом шляхам малекулярнай цеплаправоднасці. Аднак, гэты абмен цяплом таксама нязначны, таму што каэфіцыент малекулярнай цеплаправоднасці паветра вельмі малы. Атмасфернае паветра з’яўляецца ў большай меры цеплаізалятарам, чым правадніком цяпла.

3. Найбольш інтэнсіўны цеплаабмен, за кошт якога паветра награецца ці ахалоджваецца, – гэта турбулентная цеплаправоднасць. Атмасфернае паветра знаходзіцца ў бесперапынным руху, утвараюцца віхры, якія рухаюцца неўпарадкавана, хаатычна. Узнікае турбулентнае перамешванне. Гэта найбольш інтэнсіўны і самы важны від цеплаабмену, які адбываецца паміж зямной паверхняй і атмасферай. Турбулентная цеплаправоднасць адыгрывае асноўную ролю ў перадачы цяпла ў атмасферу і яе награванні. Турбулентнае перамешванне паветра ўзнікае пры наяўнасці тэмпературных градыентаў паміж падсцілаючай паверхняй і атмасферай. У выніку турбулентнага цеплаабмену адбываецца згладжванне градыентаў тэмпературы, г. зн. атмасфера імкнецца да тэрмічнай раўнавагі.

4. Цеплавая канвекцыя – гэта вертыкальныя токі паветра, якія ўзнікаюць у выніку моцнага награвання ніжняга слоя атмасферы ад зямной паверхні. Цеплавая канвекцыя ўзнікае ў выпадку, калі вертыкальны градыент тэмпературы больш сухаадыябатычнага градыента (γ>γ_а ; γ>1º/100 м), што прыводзіць да няўстойлівай стратыфікацыі атмасферы і развіцця канвекцыі (гл. пункт 3.10). Магутныя канвектыўныя плыні паветра пераносяць цяпло ад нагрэтай зямной паверхні на вышыню.

5. Атмасфера абменьваецца з зямной паверхняй скрытым цяплом, абумоўленым фазавымі пераходамі вады ў працэсах выпарэння і кандэнсацыі. Як вядома, на Зямлі 75 % радыяцыйнага баланса расходуецца на выпарэнне з наступным вылучэннем гэтага цяпла ў атмасферу пры кандэнсацыі.

6. Акрамя вертыкальных рухаў у атмасферы бесперапынна адбываюцца адвектыўныя (гарызантальныя) перамяшчэнні паветраных мас, якія з’яўляюцца прычынай неперыядычных змяненняў тэмпературы паветра. Калі ў дадзенае месца прыходзіць паветраная маса з больш высокай тэмпературай, гавораць аб адвекцыі цяпла, калі з больш нізкай – аб адвекцыі холаду.

7. Акрамя таго, змяненні тэмпературы паветра могуць адбывацца адыябатычна, калі змяняецца атмасферны ціск. Адыябатычныя змяненні тэмпературы абумоўлены вертыкальнымі рухамі паветра. Паветра, якое паднімаецца, губляе энергію, калі апускаецца – набывае яе (гл. пункт 3.8).

Цеплавы рэжым атмасферы, які характарызуецца тэмпературай, залежыць ад характару падсцілаючай паверхні. Зямная паверхня бесперапынна атрымлівае ці губляе цяпло. Атмасфера, глеба і вада атрымліваюць цяпло праз зямную дзеючую паверхню.