27. Найдите в списке формул уравнение радиационного баланса поверхности Земли и перечислите величины, которые в него входят
Энергетические условия на земной поверхности определяются совместным действием коротковолновой и длинноволновой радиации. Эти условия характеризует радиационный баланс подстилающей поверхности.
Радиационный баланс (RS) - это разность значения поглощенной суммарной радиации от солнца (QS) и эффективного излучения:
.
29. Перечислить законы теплообмена Фурье и объяснить, что такое деятельный слой почвы
Законы Фурье отлично объясняют результаты наблюдений за температурой почвы. Они перечислены ниже:
Период колебаний не меняется с глубиной.
Амплитуда тепловых волн на глубине z описывается выражением A e –z/h. Поэтому возрастание глубины в арифметической прогрессии (т.е. на одинаковую величину) приводит к уменьшению амплитуды в геометрической прогрессии( т.е. в одинаковое число раз).
Сроки наступления одинаковой фазы колебаний, например максимума или минимума температуры, запаздывают с глубиной пропорционально ей.
30. Чем теплообмен в водоемах отличается от теплообмена почвы. Сравните толщины деятельных слоев и объясните различия
Принято характеризовать увлажненность почвы одной из четырех градаций: сухая, слабо увлажненная, влажная и мокрая. Исследования показали, что для разных почв объемная теплоемкость (ρс) возрастает при переходе от сухой почвы к мокрой почти в два раза, а температуропроводность (λ) – почти в четыре раза. Это означает, что более влажная почва нагревается и охлаждается медленнее сухой, но суточные колебания температуры распространяются в ней глубже, чем в сухой.
В водоемах теплообмен происходит не только за счет молекулярной теплопроводности, но и за счет беспорядочного перемешивания воды течениями разного масштаба. Этот вид теплообмена называется турбулентным. Главным свойством турбулентного теплообмена является его огромная скорость, по сравнению с молекулярным.
Во-первых, глубина проникновения тепловых волн в воду во много раз больше, чем в почву. В океане годовой ход охватывает слой в несколько сотен метров. Во-вторых, у поверхности воды градиенты температуры малы, а с глубиной они возрастают. Из-за влияния ветра и зависимости коэффициента турбулентности от стратификации теплообмен вблизи поверхности воды выше и градиент температуры от этого дополнительно уменьшается, создавая квазиоднородное вертикальное распределение температуры. С глубиной влияние ветра ослабевает, коэффициент турбулентности уменьшается и градиент температуры растет.
31. Где быстрее изменяется температура воздуха с высотой в пограничном слое или в тропосфере. Нарисуйте возможные виды стратификации пограничного слоя.
С восходом солнца почва быстро нагревается, а вместе с нею нагревается и приземный воздух. Однако верхние слои воздуха еще сохраняют инверсионный характер распределения температуры. В приземном слое развивается неустойчивость, ограниченная сверху приподнятой радиационной инверсией (на рис. – 11 ч). В это время возможно образование плоских кучевых облаков.Когда температура воздуха во всем пограничном слое достигает самых больших значений (на рис. – 15 ч), он весь охвачен конвективными движениями. В этот период наблюдаются самые мощные кучевые облака, но дождь из них еще не выпадает.Когда солнце спускается низко, температура воздуха во всем пограничном слое начинает опускаться. В облаках затухают вертикальные токи, они либо растекаются, либо если в них накоплено достаточно влаги, начинается ливневой дождь. Почва начинает охлаждаться и около нее образуется тонкая вечерняя радиационная инверсия (на рис. – 18 ч).