Добова амплітуда температури в приземному шарі повітря

Горизонтальний перенос або адвекція теплих мас повітря на охолоджену підстилаючої поверхню призводить до зміни їх фізичних властивостей, т. Е. До трансформації. При відсутності адвекции і відповідної трансформації мас повітря добовий хід температури в даному місці залежав би від наступних факторів: припливу сонячної радіації, ефективного випромінювання, випаровування вологи, турбулентного теплообміну підстильної поверхні з атмосферою і теплообміну в грунті. Так як в різних географічних умовах всі ці фактори діють по-різному, то і добовий хід температури в різних частинах земної кулі є неоднаковим. Він різний на різних широтах, над водною поверхнею та сушею, над вологою і сухим ґрунтом, він залежить від хмарного покриву, ступеня прозорості повітря.

Зі сходом сонця приплив сонячної радіації посилюється. У міру збільшення припливу прямий і розсіяною радіації поверхня суші нагрівається; нагрівання продовжується до тих пір, поки не встановлюється рівновага між припливом тепла і тепловіддачею. Від підстильної поверхні, внаслідок турбулентного перенесення тепла, нагріваються спочатку нижні, а потім і вище розміщені шари повітря. Вночі в результаті випромінювання температура грунту знижується, але це зниження кілька слабшає в зв'язку з турбулентним перенесенням тепла від повітря до грунту. Так як повітря нагрівається і охолоджується від підстильної поверхні, то найбільша різниця між максимальною і мінімальною температурами, звана добової амплітудою, спостерігається поблизу поверхні землі.

З висотою добова амплітуда температури зменшується. За Даним С. А. Сапожникова, на станції Арись (Середня Азія) на висоті 5 см днем ​​при ясній погоді температура досягала 38,1 ° вище нуля, а на висоті 1,5 м - всього лише 35,2 ° при середній швидкості вітру 2,9 м / сек. Вночі, навпаки, на висоті 5 см температура знизилася до 15,3 °, між тим як на висоті 1,5 м при середній швидкості вітру, рівної 1,6 м / сек, вона становила 16,3 °. На першій висоті добова амплітуда досягала 22,8 °, а на другий - лише 18,9 °.

У приземному шарі повітря при невеликих швидкостях вітру, внаслідок ослаблення турбулентного перемішування, амплітуда температури більше, ніж при великих швидкостях вітру.

Вплив великого числа факторів, що змінюються в часі і просторі, дуже ускладнює розрахунок добового ходу температури. Однак уже є ряд методів, що дозволяють розрахувати добовий хід температури, правда, лише на найближчу добу. Так, М. Е. Швецю вдалося, врахувавши вплив хмарності і витрата тепла на випаровування, побудувати графіки для визначення добового ходу температури протягом найближчих 24 годин. У 40-х роках ці графіки знайшли застосування в оперативних органах служби погоди СРСР.

Способи визначення нічного мінімуму температури, засновані на дещо інших принципах, запропоновані Д. Л. Лайхтеманом, М. Е. Берлянд, А. С. Звєрєвим. Ці способи розрахунку дають досить високу виправданість і застосовуються при прогнозах туманів і нічних заморозків.

Середня добова амплітуда температури повітря над сушею в екваторіальній і тропічній зонах Землі досягає 12-15 °. K північ (в середніх широтах північної півкулі) добова амплітуда зменшується. Так, наприклад, в південних районах СРСР при ясному небі влітку середня добова амплітуда температури дорівнює 16-19 °, в середній смузі 13-15 °, в північних районах 8-10 °. Взимку добова амплітуда при тих же умовах помітно менше. Зокрема, в південних районах СРСР вона дорівнює 10-12 °. Над вологою або покритою рослинністю грунтом добова амплітуда менше, ніж над оголеною і сухим ґрунтом. Ще більшою мірою добова амплітуда температури залежить від хмарності. При повному покритті неба хмарами, особливо при вітряній погоді, добова амплітуда невелика. Помірний і сильний вітер перемішують повітря, зменшуючи тим самим прогрівання і охолодження його. При похмурому небі добова амплітуда температури влітку в південних районах СРСР становить 10-12 °, в середній смузі 8-9 ° і на півночі 4-6 °.

У таблиці 10 наводяться різниці між середніми величинами добової амплітуди температури при ясному і хмарному небі за даними Д. А. Педь та 3. Л. Туркетті. З таблиці випливає, що на півдні СРСР (Кушка) вони більше (8-13 °), ніж на півночі, і мало змінюються від місяця до місяця. На півночі країни (Ігарка) ці різниці коливаються в межах 0,2-7,2 °. У помірних широтах різниці величин амплітуди мають проміжні значення. При цьому в літній період вони дещо більше, ніж в зимовий. Особливо виділяється район Каспійського моря (Красноводськ), в якому протягом року різниці амплітуд дуже малі (1,4-4,2 °).

При ясному небі добові амплітуди температури можуть досягати значних величин. У таблиці 11 для порівняння наведені середні і максимальні значення добової амплітуди для ряду пунктів при ясному небі. Як видно з таблиці 11, в районах з різко континентальним кліматом максимальні величини добової амплітуди досягають 29-30 ° (Байрам-Алі, Оймякон), а на берегових станціях зазвичай не перевищують 10-12 ° (Владивосток, Канін Ніс, Краматорськ).

У Центральній Арктиці й Антарктиці добова амплітуда температури протягом року, за винятком періоду рівнодення, майже відсутній в зв'язку з тим, що влітку сонце зовсім не заходить за горизонт, а взимку не сходить. Добова амплітуда температури повітря над водною поверхнею зазвичай не перевищує 2-3 °. так як температура поверхні вод морів і океанів на протязі доби піддається вельми невеликих змін.

Невелика добова амплітуда температури повітря над водними басейнами пояснюється тим, що зміни температури поверхневих вод завдяки турбулентному перемішуванню передаються в нижні шари води. За деякими даними, добові зміни температури в водоймах проникають до глибин 15-20 м. Глибина проникнення добових змін температури в грунті набагато менше і становить 0,5-1,0 м.

У грунті і воді річні коливання температури поширюються по-різному. У морях і океанах вони проникають до 60-200 і навіть 300 м, а на суші - до 15-20 м. Наприклад, в районі Конотопа амплітуда річних коливань температури в море і на суші наступна: на поверхні моря і суші амплітуда становить відповідно 19 , 0 і 20,3 °, на глибині 23 м річні коливання температури в море становлять 6,5 °, а на суші на цій же глибині температура не відчуває ніяких змін.

дорівнює лише 11 °, в Ніжині 27 °, у Туруханську 46 °, а в Оймяконе 56 °.

Погода і клімат на земній кулі відрізняються великою різноманітністю. До метеорологічним елементам, що характеризує клімат і погоду, відносяться: температура і вологість повітря, хмарність та опади, вітер, різні явища, як, наприклад, грози, хуртовини, тумани і т. П. Однак погода і клімат - не тотожні поняття. Якщо погода визначається станом атмосфери в будь-який момент часу, то клімат - це багаторічний режим погоди, характерний для даної місцевості. Погода в кожній точці земної кулі безперервно змінюється. Клімат змінюється мало. Серед багатьох параметрів погоди і клімату найбільш важливими є температура і опади. Тому в подальшому режим цих елементів погоди буде висвітлено більш докладно.