Нормальные атмосферные условия

Как правило, в нижних слоях атмосферы (тропосфера) воздух около поверхности Земли теплее чем воздух, расположенный выше, поскольку атмосфера в основном нагревается от солнечного излучения через земнуюповерхность.

С изменением высоты температура воздуха понижается, средняя скорость уменьшения составляет 1 °C накаждые 160 м.

Причины и механизмы возникновения инверсии

При определённых условиях нормальный вертикальный градиент температуры изменяется таким образом, чтоболее холодный воздух оказывается у поверхности Земли. Это может произойти, например, при движениитёплой, менее плотной воздушной массы над холодным, более плотным слоем. Этот тип инверсии возникает вблизости тёплых фронтов, а также в областях океанического апвеллинга, например у берегов Калифорнии. При достаточной влажности более холодного слоя, типично образование тумана под инверсионной«крышкой».

Ясной, тихой ночью при антициклоне холодный воздух может спускаться по склонам и собираться в долинах, где в результате температура воздуха будет ниже, чем на 100 или 200 м выше. Над холодным слоем там будетболее тёплый воздух, который, вероятно, образует облако или лёгкий туман. Температурная инверсиянаглядно демонстрируется на примере дыма от костра. Дым будет подниматься вертикально, а затем, когдадостигнет «слоя инверсии», изогнётся горизонтально. Если эта ситуация создаётся в больших масштабах, пыль и грязь (смог), поднимающиеся в атмосферу, остаются там и, накапливаясь, приводят к серьёзномузагрязнению.

Инверсия опускания

Инверсия температуры может возникнуть в свободной атмосфере при опускании широкого слоя воздуха, инагреве его вследствие адиабатического сжатия, что обычно связывается с субтропическими областямивысокого давления. Турбулентность может постепенно поднять инверсионный слой на большую высоту и«проколоть» его, в результате чего образуются грозы и даже (при определённых обстоятельствах) тропическиециклоны.

 

Эффективное излучение земной поверхности - разность собственного излучения земной поверхности и поглощенного ею встречного излучения атмосферы. Встречное излучение всегда несколько меньше земного. Поэтому ночью, когда солнечной радиации нет и к земной по­верхности приходит только встречное излучение, земная поверх­ность теряет тепло за счет положительной разности между собст­венным и встречным излучением. Эту разность между собствен­ным излучением земной поверхности и встречным излучением атмосферы называют эффективным излучением (Е_е):

Эффективное излучение представляет собой чистую потерю лучистой энергии, а следовательно, и тепла с земной поверхности ночью, и именно оно измеряется специальными приборами — пиргеометрами. Собственное излучение можно определить по за­кону Стефана—Больцмана, зная температуру земной поверхно­сти, а встречное излучение вычислить по формуле (11).

Интенсивность эффективного излучения в ясные ночи состав­ляет около 0,10—0,15 кал/см'²мин на равнинных станциях уме­ренных широт и до 0,20 кал/см² мин на высокогорных станциях (где встречное излучение меньше). С возрастанием облачности, увеличивающей встречное излучение, эффективное излучение убывает. В облачную погоду оно гораздо меньше, чем в ясную; стало быть, меньше и ночное охлаждение земной поверхности.

Эффективное излучение, конечно, существует и в дневные часы. Но днем оно перекрывается или частично компенсируется поглощенной солнечной радиацией. Поэтому земная поверхность днем теплее, чем ночью, вследствие чего, между прочим, и эф­фективное излучение днем больше.

В общем земная поверхность в средних широтах теряет эффективным излучением примерно половину того количества те­пла, которое она получает от поглощенной радиации.

Поглощая земное излучение и посылая встречное излуче­ние к земной поверхности, атмосфера тем самым уменьшает охлаждение последней в ночное время суток. Днем же она мало препятствует нагреванию земной поверхности солнечной радиа­цией. Это влияние атмосферы на тепловой режим земной поверх­ности носит название тепличного эффектавследствие внешней аналогии с действием стекол теплицы.

 

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться: