Нагревание атмосферного воздуха

Солнечные лучи проходят через прозрачную атмосферу, не нагревая ее, они достигают земной поверхности, нагревают ее, а от нее в последующем нагревается воздух.

Степень нагрева поверхности, а значит и воздуха, зависят, прежде всего, от широты местности.

Но в каждой конкретной точке она (t^о) будет определяться также целым рядом факторов, среди которых основными являются:

А: высота над уровнем моря;

Б: подстилающая поверхность;

В: удаленность от побережий океанов и морей.

А – Поскольку нагревание воздуха происходит от земной поверхности, то чем меньше абсолютные высоты местности, тем выше температура воздуха (на одной широте). В условиях ненасыщенного водяными парами воздуха наблюдается закономерность: при подъеме на каждые 100 метров высоты температура (t^о) уменьшается на 0,6^оС.

Б – Качественные характеристики поверхности.

Б₁ – разные по цвету и структуре поверхности по разному поглощают и отражают солнечные лучи. Максимальная отражательная способность характерна для снега и льда, минимальная для темно окрашенных почв и горных пород.

Б₂ – разные поверхности имеют разную теплоемкость и теплоотдачу. Так водная масса Мирового океана, занимающего 2/3 поверхности Земли, из-за высокой теплоемкости очень медленно нагревается и очень медленно охлаждается. Суша быстро нагревается и быстро охлаждается т.е., чтобы нагреть до одинаковой t^о 1 м² суши и 1 м² водной поверхности, надо затратить разное количество энергии.

В – от побережий в глубь материков количество водного пара в воздухе уменьшается. Чем более прозрачна атмосфера, тем меньше рассеивается в ней солнечных лучей, и все солнечные лучи достигают поверхности Земли. При наличии большого количества водяного пара в воздухе, капельки воды отражают, рассеивают, поглощают солнечные лучи и далеко не все они достигаются поверхности планеты, нагревание ее при этом уменьшается.

Самые высокие температуры воздуха зафиксированы в районах тропических пустынь. В центральных районах Сахары почти 4 месяца t^овоздуха в тени составляет более 40^оС. В то же время на экваторе, где угол падения солнечных лучей самый большой, температура не бывает выше +26^оС.

С другой стороны, Земля как нагретое тело излучает энергию в космос в основном в длинноволновом инфракрасном спектре. Если земная поверхность укутана «одеялом» облаков, то не все инфракрасные лучи уходят с планеты, так как облака их задерживают, отражая обратно к земной поверхности.

При ясном небе, когда водяных паров в атмосфере мало, инфракрасные лучи, испускаемые планетой свободно уходят в космос, при этом происходит выхолаживание земной поверхности, которая остывает и тем самым снижается температура воздуха.

Температурный градиент

Если соединить точки тела, имеющие одинаковую температуру, по­лучим поверхность равных температур, называемую изотермиче­ской. Итак, изотермической поверхностью называется геометрическое место точек в температурном поле, имеющих одинаковую температуру.

Так как одна и та же точка тела не может одновременно иметь различные температуры, то изотермические поверхности не пересекают­ся. Они либо оканчиваются на поверхности тела, либо целиком распо­лагаются внутри самого тела.

Пересечение изотермических поверхностей плоскостью дает на этой плоскости семейство изотерм. Они обладают теми же свойствами, что и изотермические поверхности, т. е. не пересека­ются, не обрываются внутри тела, оканчиваются на поверхности, либо целиком располагаются внутри самого тела.

Рисунок 1.1- Изотермы

На рисунке 1.1 приведены изотермы, температу­ры которых отличаются на , (1.6)

где nо—единичный вектор, нормальный к изотермической поверхности и направленный в сторону возрастания температуры; dt/dn — производ­ная температура по нормали n.

Скалярная величина температурного градиента dt/dn не одинакова для различных точек изотермической поверхности. Она больше там, где расстояние между изотермическими поверхностями меньше. Скаляр­ную величину температурного градиента dt/dn мы будем также назы­ватьтемпературным градиентом.

Величина dt/dn в направлении убывания температуры отрица­тельна.

Проекции вектора grad t на координатные оси Ох, Оу, Оz будут равны:

(grad t)x =

(grad t)y = (1-7)

(grad t)z =

 

Инверсия в метеорологии означает аномальный характер изменения какого-либо параметра в атмосфере сувеличением высоты. Наиболее часто это относится к температурной инверсии, то есть к увеличениютемпературы с высотой в некотором слое атмосферы вместо обычного понижения.

Различают два типа инверсии:

· приземные инверсии температуры, начинающиеся непосредственно от земной поверхности (толщина слояинверсии — десятки метров)

· инверсии температуры в свободной атмосфере (толщина слоя инверсии достигает сотни метров)

Инверсия температуры препятствует вертикальным перемещениям воздуха и способствует образованиюдымки, тумана, смога, облаков, миражей. Инверсия сильно зависит от местных особенностей рельефа. Увеличение температуры в инверсионном слое колеблется от десятых долей градусов до 15—20°С и более. Наибольшей мощностью обладают приземные инверсии температуры в Восточной Сибири и в Антарктиде взимний период.

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться: