Задачник по общей метеорологии БРОЙДО, ЗВЕРЕВА

Построить и проанализировать кривые суточного хода. Сравнить их с кривыми, построенными по данным предыдущей задачи. Как и почему изменяется широтное различие суточного хода температуры воздуха при переходе с суши на океан?

7.5. Средняя за 8 сут температура воздуха на высоте 3 м над полупустыней и близлежащим орошаемым хлопковым полем совхоза Пахта-Арал (УзбССР) в июле 1952 г.:

Построить и проанализировать кривые суточного хода. Объяснить причины его различия над разными участками земной поверхности.

У к а з а н и е . Данные за 0 ч 30 мин использовать дважды — в начале и

вконце суток.

7.6.Многолетняя средняя температура воздуха в июле на двух соседних станциях, одна из которых (Ашхабад) находится на равнине, а другая (Хейрабад) — на возвышенности:

Построить и проанализировать кривые суточного хода. Указать причины его различия на станциях, расположенных на равнине и

84

на возвышенности. Рассмотреть и объяснить суточный ход разности температур на этих станциях.

См. указание к задаче 7.2.

7.7. Температура воздуха на высоте 25 см над южным и северным склонами возвышенности в Саблино (под Ленинградом):

Вычислить разность температур над южным и северным склонами в каждый срок. Указать причины ее изменения в течение суток.

7.8. Средняя за 9 сут температура воздуха в 13 ч над южным и северным склонами возвышенности в Батуми в сентябре—ок- тябре:

Вычислить разность температур над южным и северным склонами на каждой высоте. Указать причины ее изменения с высотой.

7.9. Многолетняя средняя температура воздуха в июле на станциях Таллин и Якутск, находящихся примерно на одинаковой широте:

Построить и проанализировать кривые суточного хода. Указать причины его различия на береговой и континентальной станциях. Вычислить разность температур на этих станциях в каждый срок. Построить и рассмотреть суточный ход разности температур.

См. указание к задаче 7.2.

85

7.10. Средняя суточная температура воздуха на ст. Токсово (Ленинградская область) в период с 10 по 20 апреля 1957 г.:

Вычислить межсуточную изменчивость температуры воздуха и среднее ее значение за весь период на указанной станции. Какие атмосферные процессы характеризует эта величина?

Построить и проанализировать график суточного хода температуры воздуха на всех высотах (см. указание к задаче 7.5). Выполняются ли и в этом случае законы, характеризующие распространение колебаний температуры в почве? Вычислить разность температур на высотах 0,5 и 3,0 м за каждый срок. Рассмотреть суточный ход разности температур. Какие изменения стратификации нижнего слоя и интенсивности турбулентного перемешивания связаны с этим ходом? Какие факторы приводят к образованию и разрушению ночной приземной инверсии? Зная, что температура поверхности почвы в сроки 0 ч 30 мин и 14 ч 30 мин составляет 22,2 и 63,2 °С (см. задачу 6.4), построить и проанализировать профили температуры от поверхности почвы до высоты 3,0 м в эти сроки. Вычислить вертикальный градиент температуры в слое 0— 3 м (°С/100 м) зате же сроки и сравнить его с сухоадиабатическим градиентом. Сделать выводы о стратификации слоя 0—3 м,

онаправлении и интенсивности переноса тепла в этом слое.

7.12.Температура поверхности почвы и воздуха на нескольких уровнях в одном и том же пункте:

86

Построить и проанализировать вертикальные профили температуры воздуха в каждый срок. Вычислить значения вертикального градиента температуры (°С/100 м) в каждом слое для всех сроков. Рассмотреть характер его изменения с высотой и со временем. Указать направления переноса тепла в этих слоях.

7.13. Температура воздуха, измеренная на 300-метровой метеорологической мачте 11—12 июля 1963 г.:

Найти амплитуду суточного хода температуры на каждой из высот. Указать возможные причины различия ее изменения до уровня 193 м и выше. Вычислить вертикальный градиент температуры (°С/100 м) в каждом слое в срок 13 ч и сравнить с сухоадиабатическим градиентом. Сделать вывод о стратификации этих слоев. Построить и сравнить между собой профили температуры за 1 ч данных и следующих суток. Определить вертикальную протяженность слоя инверсии в эти два срока. Установить характер стратификации слоя 0,5—25 м в срок 19 ч и указать, чем такая стратификация обусловлена.

7.14. Вычислить коэффициенты для перехода от разности тем-

7.15.* Считая профиль температуры в приземном слое атмосферы логарифмическим, вычислить температуру на уровне 1,0 м, если на уровнях 0,5 и 2,0 м она составляет 22,0 и 21,1 °С. Ответ сравнить с фактическим значением, равным 21,6 qC. В случае расхождения указать возможную причину. По тем же данным найти температуру .на уровне 8,0 м и проанализировать характер профиля температуры в слое 0,5—8,0 м. Варианты исходных данных см. табл. 6 (приложение 41).

87

7.18. Многолетняя средняя месячная температура воздуха на двух станциях, лежащих примерно на одинаковой широте:

Построить и проанализировать кривые годового хода. Указать причины его различия на береговой и "континентальной станциях. Вычислить разность температур воздуха на этих станциях для каждого месяца. Построить и проанализировать кривую ее годового хода. Выводы сравнить с результатами задач 7.9 и 7.17.

7.19. Многолетняя средняя месячная температура на станциях Казахской ССР, расположенных близко друг от друга, но лежащих на разной высоте над уровнем моря:

Построить и проанализировать кривые годового хода. Указать причинуего различия на разных высотах! Для июля вычислить вертикальный градиент температуры (°С/100 м) между соседними (по вертикали) станциями. Рассмотреть его изменение с высотой.

89

Вычислить для того же месяца средний градиент в слое 453— 3036 м и сравнить его со средним значением градиента для всей тропосферы. Используя значение среднего градиента и считая, что оно сохраняется и в слое 0—453 м, привести к уровню моря среднюю температуру за июль для каждой станции.

7.20. Средняя температура воздуха в январе и в июле на станциях, сгруппированных попарно так, что станции каждой пары расположены примерно на одинаковой долготе:

ций в указанные месяцы. Как и почему изменяется градиент от

батическим градиентом. Сделать вывод о средней стратификации слоя 0—2,0 м в эти месяцы. Определить направление переноса тепла в этом слое. Наблюдается ли вентильный эффект в годовом изменении этого переноса?

7.2. Факторы, определяющие тепловой режим нижнего слоя атмосферы

Поверхностная плотность вертикального молекулярного тепло-

—dtjdz — вертикальный градиент температуры воздуха. Изменение температуры воздуха под влиянием адиабатического

изменения давления определяется из первого начала термодина-

90

мики (и. 4.1), изменение под влиянием теплоты фазовых превращений воды— с помощью эквивалентной температуры (п. 4.10).

Поверхностная плотность вертикального турбулентного теплового потока на высоте 2 в приземном слое атмосферы описывается формулой

вые — до десятков.

Из метеорологических наблюдений на суше значения L можнополучить следующими методами.

Метод теплового баланса. Согласно этому методу

В — радиационный баланс деятельного слоя (кВт/м2), Р—-поверх- ностная плотность теплового потока в почве (кВт/м2), At и Ае —

разность температур и разность парциального давления водяногопара на стандартных высотах градиентных наблюдений (0,5 и 2,0 м). Формула (7.4) используется только при выполнении следующих условий:

Станционный метод турбулентной диффузии. Используется для

обширных однородных и ровных участков деятельного, слоя в тех случаях, когда условия (7.6) не выполняются или не имеется необходимых исходных данных. По этому методу

Используется при наличии результатов градиентных наблюдений более чем на двух уровнях. По этому методу

91г

'Смысл величины tg |3 и порядок ее определения изложены в п. 3.1. При известной затрате тепла на испарение V значение L можно

дриближенно получить из отношения Боуэна

:где Е1 — давление насыщенного водяного пара, определяемое по температуре испаряющей поверхности to- t — температура воздуха

(°С); е — парциальное давление водяного пара (гПа). Этим соотношением можно пользоваться только для определения L над водоемами или над избыточно увлажненной сущей.

При известных В, Р и V можно получить L как остаточный

член уравнения теплового баланса:

Этот способ удобен, в частности, для получения средних многолетних годовых сумм L, так как соответствующие суммы Р как для

•суши, так и для замкнутых водоемов равны нулю.

Для суточных сумм L над морями и океанами (МДж/м2)

можно пользоваться формулой

Задачи

7.22. Вычислить поверхностную плотность теплового потока через горизонтальную площадку в приземном слое атмосферы, •если вертикальный градиент температуры на уровне этой площадки равен 30,0°С/100 м и воздух абсолютно неподвижен.

7.23. На высоте 0,5 м над земной поверхностью вертикальный градиент температуры составляет 25,0 °С/100 м, а. на уровне 1,5 м 20,0°С/100 м. Найти изменение температуры 1 м3 воздуха в слое 0,5—1,5 м за 1 ч, если в течение этого часа воздух находится при нормальных условиях и абсолютно неподвижен. Оценить роль молекулярной теплопроводности в формировании теплового режима атмосферы.

См. указание к задаче 7.22.

7.24.Вычислить адиабатическое изменение температуры (°С/ч)

1м3 сухого воздуха, находившегося при нормальных условиях, если давление изменяется на 1 гПа в час. Оценить роль адиабатических изменений давления в формировании теплового режима атмосферы.

:92