Тепловой режим атмосферы

Нагревание и охлаждение воздуха, распределение температур воздуха в атмосфере и непрерывное его изменение называют тепловым режимом.

Тепловой режим атмосферы, являющийся важнейшей стороной климата, определяется прежде всего теплообменом между атмосферным воздухом и окружающей средой.

Передача тепла от земной поверхности к воздуху осуществляется в результате:

1) Молекулярной теплопроводности воздуха. Воздух непосредственно соприкасается с земной поверхностью и обменивается с ней теплом.

2) Турбулентной теплопроводности. Происходит перемешивание воздуха у земной поверхности и возникает интенсивный перенос тепла. Теплообмен между земной поверхностью и атмосферой посредством турбулентного перемешивания происходит значительно интенсивнее, чем теплообмен за счёт молекулярной теплопроводности воздуха (приблизительно в 10000 раз).

3) Тепловой конвекции - упорядоченного переноса отдельных объемов воздуха в вертикальном направлении. Конвекция возникает в результате сильного нагрева нижних слоев атмосферы.

4) Радиационного пути – за счёт поглощения солнечной радиации в атмосфере.

5) Испарения влаги с земной поверхности и последующей конденсацией водяного пара в атмосфере.

Превалирующая роль играют в обмене теплом между земной поверхностью и атмосферой играют: турбулентная теплопроводность и тепловая конвекция. Однако температура в определённом месте может изменяться также в результате перемещения воздуха в горизонтальном направлении, т.е. при адвекции. Если поступает воздух, имеющий более высокую температуру, чем воздух, находящийся на данной территории, то происходит адвекция тепла, если с более низкой температурой – адвекция холода.

Тепловой режим земной поверхности

Земная поверхность (почва, вода, растительность, снежный и ледяной покров) непрерывно получает и теряет тепло. Через земную поверхность тепло различными путями передаётся вверх в атмосферу и вниз – в почву или воду.

На земную поверхность поступают: суммарная радиация и встречное излучение атмосферы. Они в большей или меньшей степени поглощаются поверхностью, т.е. идут на нагрев верхних слоёв почвы и воды, при этом поверхность сама излучает тепло.

Во-вторых, к земной поверхности приходит тепло из атмосферы путём теплопроводности, тем же путём тепло уходит от земной поверхности в почву или воду (или приходит из глубины почвы и воды).

В-третьих, земная поверхность получает тепло при конденсации в ней водяного пара из воздуха или теряет тепло при испарении воды.

В любой промежуток времени от земной поверхности уходит вверх и вниз такое же количество тепла, которое она за это время получает сверху и снизу. Алгебраическая сумма приходов и расходов тепла на земной поверхности равна нулю.

Уравнение теплового баланса земной поверхности имеет вид:

где: k – приход тепла или его расход путём теплообмена с более глубокими слоями почвы или воды;

p – приход тепла или его отдача в воздух;

L – потеря тепла при испарении воды или приход тепла при конденсации воды.

Если тепловой баланс земной поверхности равен нулю - это не значит, что температура земной поверхности не меняется, происходит перераспределение энергии, часть тепла поступает вниз (почвы, воды), часть вверх (воздух). В ночное время происходит обратный процесс.

Тепловой режим почв и водоемов различен. Суточные колебания температур в почве распространяется на глубину до 1 м, а в водоемах на 10 м и более. Почва в ночное время отдает поверхности большую часть тепла, полученную днём. Водоем за теплое время накапливает значительное количество тепла, которое постепенно отдает в течение холодного сезона.