Типы годового хода температуры воздуха

1) экваториальный — с небольшой годовой амплитудой (над океанами нередко меньше 1° и над материками 5—10°), двумя максимумами после равноденствий и двумя минимумами после солнцестояний;

2) тропический — с амплитудой порядка 5° над океанами и 20° над сушей, максимумом после летнего и минимумом после зимнего солнцестояния;

3) умеренного пояса — с максимумом (в северном полушарии) в июле или августе и минимумом в январе или феврале (в морском климате позже, чем в континентальном), большой амплитудой, достигающей внутри материков 60° и более. Этот тип делится на подтипы: субтропический, собственно умеренный и субполярный;

4) полярный — с очень большой, даже и в морских пунктах, годовой амплитудой, максимумом в июле — августе и минимумом в марте, ко времени появления солнца.

Годовой ход температур воздуха. Наибольшее количество солнечного тепла земная поверхность в северном полушарии получает в конце июня. В июле солнечная радиация уменьшается, но эта убыль восполняется все еще достаточно сильной солнечной радиацией и излучением сильно нагретой земной поверхности. В результате температура воздуха в июле оказывается выше, чем в июне. На морском берегу и на островах наибольшие температуры воздуха наблюдаются не в июле, а в августе. Это объясняется

тем, что водная поверхность дольше нагревается и медленнее расходует свое тепло. Приблизительно то же происходит и в зимние месяцы. Наименьшее количество солнечного тепла земная поверхность получает в конце декабря, а самые низкие температуры воздуха наблюдаются в январе, когда увеличивающийся приход солнечного тепла еще не может покрыть расхода тепла, являющегося результатом земного излучения. Таким образом, самым теплым месяцем для суши является июль, а самым холодным январь.

Приглядываясь к температурным условиям каждого из приведенных здесь типов годового хода температуры, мы прежде всего должны отметить бросающееся в глаза различие между температурами морских побережий и внутренних частей континентов. Это различие уже давно заставило выделить два типа климатов: морской и континентальный. В пределах одной и той же широты суша летом теплее, а зимой холоднее, чем море. Так, например, у берегов Бретани температура января 8°, в южной Германии на той же широте 0°, а в Нижнем Поволжье —8°. Еще больше различия в тех случаях, когда мы сравниваем температуры океанических станций со станциями материков. Так, на Фарерских островах (ст. Грохавы) самый холодный месяц (март) имеет среднюю температуру +3°, а самый теплый (июль) +11°. В Якутске, расположенном на тех же широтах, средняя температура января — 43°, а средняя температура июля +19°.

33.Географическое распределение температуры воздуха у земной поверхности Для наглядного представления распределения температур на земной поверхности строят карты изотерм. В целях получения сравнимости температур в различных пунктах, расположенных на разных высотах, наблюдаемые температуры приводят к уровню моря.

Температура воздуха у земной поверхности, в общем, уменьшается от экватора к полюсам в соответствии с зональным убыванием притока солнечной радиации, причем особенно значительные изменения температуры воздуха в меридиональном направлении наблюдаются в зимнее время года

Распределение температуры воздуха над поверхностью Земли зависит от следующих четырех основных факторов:

1) широты,

2) высоты поверхности суши,

3) типа поверхности, в особенности от расположения суши и моря,

4) адвективного переноса тепла ветрами и течениями.

Влияние широты на величины температур сказывается в том, что с увеличением широты вне тропической зоны температура понижается. С увеличением широты угол падения солнечных лучей на земную поверхность все больше отклоняется от вертикали, следовательно, приходящая солнечная радиация проходит через более мощный слой атмосферы и распространяется на большую площадь поверхности Земли. При этом основная часть приходящей энергии отражается от этой поверхности.

Простирание изотерм, однако, не параллельно линиям широт. Летом над континентами они расположены ближе к полюсам (то есть температура воздуха выше над материками), в то время как зимой над материками они смещены к экватору (то есть температура воздуха выше над океанами).Изотермы на картах не совпадают с широтными кругами. В одних местах изотермы отклоняются к высоким широтам, образуя языки тепла, а в других—к низким, образуя языки холода. Главная причина отклонения изотерм от зонального положения,— это неравномерное распределение суши и моря с их неодинаковыми условиями нагревания. Другая причина — распределение теплых и холодных океанических течений. Некоторое влияние на положение изотерм оказывают и горные хребты, являющиеся препятствием для проникновения теплых и холодных воздушных масс в широтном.или меридиональном направлении.

В среднем северное полушарие более теплое, чем южное. Средняя годовая температура северного полушария равна +15,2 °С, а южного +13,2 °С. Термический экватор, под которым подразумевается параллель с наиболее высокой средней температурой воздуха, в январе совпадает с географическим экватором (средняя температура около 26°С), в июле смещается на 20—25° с. ш. (средняя температура около 28°С) и в среднем годовом лежит на 10° с. ш. Такое распределение температуры объясняется тем, что в северном полушарии площадь поверхности суши значительно больше, чем в южном, а также и влиянием Антарктиды.

Самые высокие температуры летом и самые низкие зимой наблюдаются над материками. В океане изменения температур в течение года незначительны по сравнению с изменениями над континентом. Минимальная температура в северном полушарии наблюдалась в Оймяконе (—71°С), в южном — в Антарктиде. На советской станции “Восток”, расположенной в центральной частив материка на высоте 3700 м над уровнем моря, в период южно-полярной зимы температуры опускаются до -92°С. Самая высокая температура наблюдалась в Триполи (Ливан) и в Южном Иране (+58°С).

Распределение температуры воздуха по земному шару зависит от общих условий притока солнечной радиации по широтам (влияние широты местности), от распределения суши и моря, которые по-разному поглощают радиацию и по-разному нагреваются (влияние подстилающей поверхности), и от воздушных течений, переносящих воздух из одних областей в другие (влияние циркуляции атмосферы).

меньше всего отклонений от широтных кругов на карте средних годовых температур для уровня моря. Зимой материки холоднее океанов, летом теплее, поэтому в средних годовых величинах противоположные отклонения изотерм от зонального распределения частично взаимно компенсируются. На карте средней годовой температуры по обе стороны от экватора − в тропиках находится широкая зона, где средние годовые температуры выше +25 °C. Внутри зоны очерчиваются замкнутыми изотермами острова тепла над Северной Африкой, Индией и Мексикой, где средняя годовая температура выше +28 °C. Над Южной Америкой, Южной Африкой и Австралией островов тепла нет. Однако над этими материками изотермы прогибаются к югу, образуя «языки тепла», в которых высокие температуры распространяются дальше в сторону высоких широт, нежели над океанами. Таким образом, тропики материков теплее тропиков океанов (речь идет о среднегодовой температуре воздуха над ними).

34.Распределение температуры воздуха с высотой в тропосфере и стратосфере Нагревание атмосферы происходит, как мы уже говорили, отчасти непосредственно солнцем: пары воды, углекислый газ и пылинки поглощают часть солнечных лучей. Но, главным образом, нагревание воздуха происходит путем передачи тепла от нагретой поверхности земли, теплопроводностью и лучеиспусканием. Чем теплопрозрачность атмосферы меньше (например при большом количестве водяных паров или углекислого газа в воздухе), тем больше задерживает она тепло, испускаемое земной поверхностью, и тем больше, следовательно, нагревается от земли.

По многим причинам следовало бы ожидать, что в верхних слоях воздуха температура будет ниже, чем в нижних: 1) верхние слои атмосферы более разрежены, поэтому они менее задерживают теплоту, получаемую непосредственно от солнца, и 2) нагревание воздуха, главным образом, происходит снизу. Но вместе с тем воздух, как и вода, i стремится расположиться так, чтобы наверху были более теплые и легкие слои, а внизу более холодные и тяжелые. Действительно, воздух, соприкасающийся с земной поверхностью, нагреваясь, расширяется, делается менее плотным и поднимается кверху, а более плотный и холодный воздух опускается вниз. В результате такой циркуляции можно было бы ожидать, что вверху и внизу атмосфера будет иметь одинаковую температуру (по крайней мере в некоторые моменты дня) или температура будет повышаться кверху. На самом же деле наблюдения и опыт показали, что температура в общем понижается с высотой, но причина этого понижения заключается в другом, а именно: поднимающиеся теплые частицы воздуха попадают в более редкие слои, поэтому постепенно расширяются при своем поднятии, причем на расширение тратится известное количество тепла, т. е. работа расширения воздуха происходит за счет его теплоты. При поднятии массы воздуха в атмосфере без притока тепла со стороны, или, как говорят, при адиабатическом процессе, температура этой массы понижается (вследствие расширения) на 1° при поднятии на 100 м. Это положение применимо к сухому воздуху, а также к воздуху, содержащему водяные пары, когда при охлаждении не начинается еще их конденсация. Воздух, насыщенный парами воды, теряет меньше: при поднятии на 100 м он охлаждается не на 1°, а приблизительно на на 0,5-0°,4. Это объясняется следующим: если поднимается воздух, насыщенный парами, то при понижении температуры (вследствие расширения воздуха) пары сгущаются и часть их переходит в жидкое состояние, причем выделяется скрытая теплота парообразования.

При своем опускании воздух нагревается, потому что он все больше и больше сжимается, причем вследствие сжатия развивается теплота. При опускании как сухого, так и насыщенного водяными парами воздуха величина нагревания одинакова и равна 1° на каждые 100 м. Наблюдения над изменением температуры воздуха с высотой производятся на горах, на высоких постройках, кроме того, производились опыты с воздушными шарами, змеями и аэропланами, которые, снабжались метеорографами - приборами, записывающими автоматически не только температуру, но также давление, влажность воздуха и скорость ветра на разных высотах. В последние годы температуру на высоте изучают при помощи радиозондов, а также во время полетов на стратостатах.

На еще больших высотах (выше 7-10 км) температурный градиент начинает быстро падать, затем падение температуры совсем прекращается, и даже наступает небольшое повышение температуры (верхняя инверсия). Таким образом, толщу атмосферы можно разделить на два слоя: нижний, в котором происходит понижение температуры с высотой, и затем верхний, где этого понижения нет, а, наоборот, наблюдается небольшое повышение. Первым - нижним - слоям дано название тропосферы, а вторым - верхним - стратосферы.

В среднем граница стратосферы находится на высоте 11 км. Наблюдения показали, что граница стратосферы к экватору поднимается, к полюсам опускается. Так, в полярных странах граница стратосферы находится на высоте 8-10 км, в средней Европе 11-12 км, тогда как под тропиками она на высоте 16-18 км. Вследствие этого под тропиками в высоких слоях температура на той же высоте ниже, чем над полюсами. Очевидно, чем выше находится граница стратосферы, тем больше будет понижение температуры с высотой. Самая низкая температура в верхних слоях тропосферы была найдена недалеко от экватора.

Тропосфера

(от греч. trо́pos — поворот, изменение и Сфера)

нижняя, преобладающая по массе часть земной атмосферы (См. Атмосфера), в которой температура понижается с высотой. Т. простирается в среднем до высот 8—10 км в полярных широтах, 10—12 км в умеренных, 16—18 км в тропических. Над Т. располагается Стратосфера, от которой Т. отделена сравнительно тонким переходным слоем — тропопаузой (См. Тропопауза). В Т. сосредоточено более всей массы атмосферного воздуха. Среднее Атмосферное давление на верхней границе Т. в умеренных широтах менее атмосферного давления у земной поверхности, а в тропических широтах менее. Вся деятельность человека проходит в Т. Самые высокие горы остаются в пределах Т., даже воздушный транспорт лишь частично выходит за пределы Т. — в стратосферу.

Вертикальное распределение температуры в Т. зависит от особенностей поглощения солнечного и земного излучений в Т. и от конвективной передачи тепла. Основной поглотитель излучения в атмосфере — водяной пар, содержание которого с высотой быстро убывает, в связи с чем должна убывать и температура воздуха. Это способствует возникновению конвекции (См. Конвекция), которая переносит нагретый воздух от земной поверхности в атмосферу, чем меняет вертикальное распределение температуры (см. Стратификация атмосферы). В результате в Т. устанавливается средний вертикальный градиент температуры у, равный 0,6°С на 100 м; в нижней части Т. у несколько меньше, а в верхней части больше. Температура воздуха на верхней границе Т. в среднем за год около —55°С в полярных широтах и около —80°С у экватора, летом температура в верхней части Т. всегда значительно ниже нуля. В отдельных случаях распределение температуры может существенно отличаться от среднего. В тех или иных слоях Т., особенно в нижней её части, часто возникают Инверсии температуры, то есть температура с высотой возрастает.

Почти вся масса водяного пара атмосферы сосредоточена в Т., поэтому в ней возникают в основном все Облака. В Т. содержится также и основная масса атмосферных аэрозолей (См. Аэрозоли) (пыли, дыма и др.), поступающих с земной поверхности. В нижней части Т. (в пограничном слое, или слое трения) хорошо выражен суточный ход температуры и влажности воздуха, скорость ветра с высотой быстро возрастает, направление его приближается к направлению изобар. Над этим слоем скорость ветра чаще всего продолжает возрастать, а направление его меняется по-разному, в зависимости от распределения температуры в толще Т. От пограничного слоя до тропопаузы скорость ветра возрастает примерно в 3 раза. В верхней Т., вблизи тропопаузы, наблюдаются очень сильные так называемые струйные течения (См. Струйное течение). Нижний слой Т. в несколько десятков м непосредственно над земной поверхностью (Приземный слой атмосферы) является средой обитания растений, животных и человека. Ветер здесь особенно ослаблен, а влажность повышена; над сушей вертикальные градиенты температуры в дневные часы очень велики, а ночью, наоборот, нередки приземные инверсии температуры.

распределение температуры в верхней тропосфере и нижней стратосфере, не являются еще достаточно полными. Однако они уже позволяют представить себе распределение температуры над всем земным шаром.

Область максимальной температуры смещена от экватора к тропикам и градиент температуры направлен от тропической зоны в сторону экватора и средних широт. Это имеет место летом. Судя по картам относительной топографии, зона максимальных температур смещается вместе с положением солнца в зените. В январе она находится в тропиках южного полушария, в июле — в тропиках северного полушария, а в переходные месяцы над экваториальной зоной. Наибольшие величины горизонтальных градиентов температуры во всей тропосфере зимой имеют место на широте 28—40°, а летом 35—46°. В табл. 9 приведены данные о средней температуре на высотах между экватором и 78° ю. ш. летом.

Причина резких колебаний температуры в нижней стратосфере над Арктической областью объясняется радиационными условиями: охлаждением воздуха в период полярной ночи и нагреванием его в период полярного дня. Минимальные значения температуры наблюдаются зимой, а максимальные летом. В табл. 10 приведены экстремальные значения температуры в Арктическом бассейне за 1954—1956 гг.

Характерно, что минимальные температуры наблюдались зимой, а максимальные летом.