Распределение температуры воздуха по высоте и по горизонтали

Для характеристики среднего суточного хода температуры воздуха определяются средние многолетние значения температуры для каждого срока наблюдений или для каждого часа по лентам термографа и по этим данным строят графики суточного хода. При построении графиков на вертикальной оси откладывают температуру, а на горизонтальной – время.

Годовой ход температуры воздуха определяется прежде всего годовым ходом температуры деятельной поверхности. Амплитуда годового хода представляет собой разность среднемесячных температур самого теплого и самого холодного месяцев. Следует помнить, что в северном полушарии на континентах максимальная среднемесячная температура воздуха наблюдается в июле, минимальная – в январе. На океанах и побережьях материков максимум наблюдается в августе, минимум – в феврале–марте.

Вертикальным градиентом температуры воздуха γ назы­вается ее изменение на каждые 100 м высоты:

.                                                                    (4.1)

Здесь ΔТ = Т_в – Т_н , где Т_в – температура на верхнем уровне z_в и Т_н — температура на нижнем уровне z_н . Тогда

,                                                            (4.2)

где высоты z_в и z_н выражены в метрах, а γ  – в °С/100 м (или в К/100 м).

Пример. На высоте 100 м температура воздуха 20°С, а на высоте 700 м она равна 17°С. Определить вертикальный градиент температуры:

.

Зная вертикальный градиент температуры, легко определить температуру на любом уровне z , если известна температура Т₀ на нижнем уровне:

Т _{z =} Т₀ – γz                                                              (4.3)

где z — высота в метрах.

Пример. На уровне моря температура 15°С, вертикальный градиент температуры 0,6°С/100 м. Определить температуру на высоте 500 м.

Решение. По формуле (4.3) определяем

Т₅₀₀ = 15,0 – = 12,0°С.

По формуле (4.3) можно определить и температуру на нижнем уровне Т₀, если известна температура на высоте z.

Пример. На высоте 1000 м температура воздуха 8°С. Найти темпера­туру на уровне моря, если вертикальный градиент температуры равен 0,5°С/100 м.

Решение.

Т₀ = 8,0 +  = 13 °С

Такую задачу решают при приведении температуры к уровню моря.

Распределение температуры воздуха по горизонтали на обшир­ных территориях или на всем земном шаре можно представить с помощью карт, на которых проведены изотермы. Для сравнимости наблюдений, выполненных в различных пунк­тах, измеренную температуру приводят к уровню моря. При этом вертикальный градиент температуры в слое от уровня моря до уровня станции принимают, как правило, равным 0,5°С/100 м.

Характеристикой изменения температуры по горизонтали слу­жит горизонтальный градиент температуры (Г) – разность тем­ператур в двух точках, находящихся на нормали к изотермам и удаленных на расстояние 100 км друг от друга.

Горизонтальный градиент температуры рассчитывается по формуле

,                                                         (4.4)

где ΔТ – разность температур (°С) в точках, находящихся на расстоянии Δn (км) по нормали к изотермам.

Задачи и упражнения

4.1. У поверхности земли температура воздуха 3,6°С, а на высоте 2000 м над земной поверхностью она равна –4,4°С. Определить вертикальный градиент температуры.

4.2. На уровне моря температура воздуха 2,4°С, а на высоте 440 м она равна 4,6°С. Определить вертикальный градиент тем­пературы. Как называется слой, в котором температура растет с высотой?

4.3. На высоте 500 м температура воздуха 283,7 К, а на вы­соте 1050 м она равна 278,2 К. Определить вертикальный градиент температуры.

4.4. У земной поверхности температура воздуха равна 35,2°С, а в психрометрической будке (на высоте 2 м) 33,2°С. Определить вертикальный градиент температуры в приземном слое атмо­сферы. Могут ли наблюдаться подобные градиенты в более высо­ких слоях атмосферы?

4.5. На уровне моря температура воздуха 12,5°С. Определить температуру на высоте 600 м, если вертикальный градиент тем­пературы 0,5°С/100 м.

4.6. Какова температура воздуха на высоте 1500 м, если у земной поверхности она равна 4,5°С, а вертикальный градиент температуры равен –0,8°С/100 м?

4.7. Определить температуру воздуха на высоте 400 м, если у земной поверхности она равна 284,6 К, а вертикальный градиент температуры –0,5°С/100 м.

4.8. На уровне моря температура воздуха 16,8°С, до 400 м отмечается приземная инверсия при вертикальном градиенте температуры –0,7°С/100 м, а выше вертикальный градиент тем­пературы равен 0,4°С/100 м. Какова температура воздуха на высоте 1000 м?

4.9. Какова температура воздуха на высоте 900 м, если над земной поверхностью до уровня 300 м отмечается слой изотермии при температуре 11,6°С, а выше вертикальный градиент темпе­ратуры 0,9°С/100 м? Чему равен вертикальный градиент темпе­ратуры при изотермии?

4.10. На высоте 650 м отмечалась температура воздуха 24,5°С при вертикальном градиенте температуры, равном –0,6 °С/100 м. Привести температуру к уровню моря.

4.11. В Кисловодске на высоте 890 м отмечался абсолютный максимум температуры воздуха для этого пункта, равный 36,0°С. Привести измеренную температуру к уровню моря при среднем вертикальном градиенте температуры 0,5°С/100 м.

4.12. На высокогорной станции Эльбрус, расположенной на высоте 4250 м, средняя месячная многолетняя температура воз­духа самого холодного месяца –17,5°С. Привести температуру к уровню моря при среднем вертикальном градиенте температуры 0,5°С/100 м.

4.13. Построить кривую термической стратификации при следующем распределении температуры с вы­сотой: до 500 м вертикальный градиент температуры 1°С/100 м, от 500 до 800 м слой изотермии при температуре 10°С, от 800 до 1000 м инверсия при вертикальном градиенте температуры –0,3°С/100 м.

4.14. Построить кривую распределения температуры с высо­той так, чтобы вертикальный градиент температуры был равен: 0,5°С/100 м в слое от земной поверхности до высоты 500 м, 1,0°С/100 м в слое 500–1000 м, 1,2°С/100 м в слое 1000–2000 м. Температура у поверхности земли 15°С.

4.15. У земной поверхности до высоты 400 м наблюдается слой приземной инверсии с вертикальным градиентом темпера­туры –0,4°С/100 м, выше располагается слой изотермии при температуре 0°С. От 1000 до 2000 м вертикальный градиент тем­пературы равен 0,8°С/100 м. Построить кривую стратификации.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: