Тепловий баланс земної поверхні

Теплови́й бала́нс земно́ї пове́рхні — сума потоків тепла, що надходять та відходять від земної поверхні. Рівняння теплового балансу:

R+P+B+LE = 0,

§ де R – радіаційний баланс;

§ P — потік тепла від атмосфери до Землі і зворотно;

§ B — потік тепла від Землі в глиб ґрунту і зворотно;

§ LE — витрати тепла та випаровування води.

Рівняння застосовують до довільного проміжку часу.

57. Річний хід температури повітря – зміна температури повітря протягом року. Він оцінюється за середньомісячними температурами повітря.

Річний хід темп. Залежить від річного ходу темпер. діяльної поверхні.

В північній півкулі на континентах макс. темпер. В липні, мінімум - в січні. На океанах та узбережжях материків макс. у серпні, мінімум – у лютому – березні. На суші амплітуди річного ходу значно більше, ніж над водною поверхнею, тому що річні коливання температури на материках проникають на невелику глибину в грунт, материки сильно нагріваються влітку і охолоджуються взимку. В океанах під впливом турбулентного переміщення річні коливання поширюються до глибин більших, ніж на суші, і сонячна радіація проникає у воду до значних глибин, тоді як на суходолі – тільки в тонкому поверхневому шарі.

Однак малі амплітуди відмічаються в багатьох областях над сушею, якщо туди часто надходять повітряні маси з моря. Водночас збільшення амплітуди спостерігається над океаном в тих районах, куди потрапляють повітряні маси з материка.

Величина амплітуди річного ходу залежить від повторюваності адвекцій теплих і холодних повітряних мас, тобто від умов загальної циркуляції атм. ; впливає на амплітуду широта місця; висоти місця над рівнем моря.

За величиною амплітуди на чом настання екстремальних значень температур виділяють 4 типи річного ходу:

1)екваторіальний

2) тропічний

3) помірного поясу

4)полярний

В екваторіальному типі – дуже мала амплітуда, спостерігається 2 максимуми температури: після весняного рівнодення і після осіннього, і 2 мінімуми – після зимового, літнього сонцестояння. Характерні такі ампл.: у середині материків – до 5 С, на узбережжях – менше 3С, на океанах – біля 1 С.

Для тропічного типу характерний річний хід з макс. після літнього і мінімум – після зимового сонцестояння. У тропічних широтах річна ампл. над материками становить 10-15 С, над океаном – 5 - 10 С.

Для помірного поясу відмічається простий річних хід з макс. після літнього, та мін. – після зимового сонцестояння. У пн. Півкулі мін. Темпер. Над сушею – в січні, а над морем – в лютому-березні, а макс. над сушею в липні, над морем – у серпні, річні амплітуди над океанами – 10 – 15 С, над континентами – 25-40 С

Для полярного типу характерна довга холодна зима і коротке холодне літо; макс. температур в пн. півкулі в липні-серпні, в пд. – в січні-грудні. Річні ампул. Над океанами 20-40 С, над сушею – 30 – 40 С.

58. Туман – сукупність завислих у повітрі крапель води або кристалів льоду, які погіршують видимість до значень менших за 1 км. При видимості від 1 – 10 км ця сукупність називається серпанком. Якщо в повітрі спостерігається сукупність завислих твердих частинок, які погіршують видимість до менше 10 км, то таке явище називають імлою.

У залежності від дальності горизонтальної видимості (від інтенсивності туману і серпанку) розрізняють такі їх види:

1. Сильний туман, у якому видимість менше за 100 м;
2. Помірний туман – видимість 100-500 м;
3. Слабкий туман – видимість 500-1000м
4. Сильний серпанок – 1-2км
5. Помірний серпанок – 2-4 км
6. Слабкий серпанок – 4-10

За агрегатним станом тумани поділяються :

1. Крапельно –рідкі – скл. лише з крапель води

2. Кристалічні – кристали льоду

3. Змішані

За класифікацією Зверєва (звєзда в шокіJ) тумани поділяється на:

1. Тумани охолодження
2. Тумани випаровування
3. Тумани пов’язані з діяльністю людини

Тумани утворюються в результаті:

1. Охолодження земної поверхні під впливом ефективного випромінювання і турбулентного перемішування

2. За рахунок підйому повітря вздовж схилів гір і підвищень

3. Під впливом випаровування з поверхні теплої води у відносно холодне повітря

4. В рідких випадках коли різниця температур мас повітря, які переміщуються, дуже велика і обидві маси близькі до насичення.

59. В помірних широтах вище шару тертя атмосф. циркуляція визначається баричним градієнтом, що спрямований від субтропіків до більш високих широт.

Північна півкуля - південно – західний вітер,південна півкуля – північно – західний.

У циклонах утворюються атмосферні фронти, по поверхні яких тепле повітря піднімається, а холодне опускається. Так здійснюється обмін теплим і холодним повітрям по вертикалі.

Схема загальної циркуляції атмосфери(схема ЗЦА) ускладнюється циклонічною діяльністю. Постійно виникають і переміщуються великомасштабні атмосферні збудження(за один рік – 130 циклонів). Змішуються вихори в напрямі ведучого потоку. Швидкість переміщення – 30-40 км/год.

Циклони відхиляються до більш високих широт (зони зниженого тиску), антициклони – в бік більш низьких широт . При переміщенні циклонів, антициклонів суттєво порушується зональність ЗЦА.

На зх. периферії циклонів утворюються холодні повітряні течії, на сх. периферії - теплі течії.

Здійснюється обмін ПМ в меридіальному напрямку. Переміщення цикл. і анти цикл. помірних широт розглядають як суму складових:

1. Зональних: спрямовані з заходу на схід
2. Меридіальних : з півночі на південь

60. Хмари –скупчення продуктів атм. конденсації на деякій висоті над земною поверхнею.

У утворюються завдяки процесам конденсації і сублімації. Середні розміри частинок в хмарах : рідкі (5-20 мкм), кристали (до 100 мкм).

Незначні розміри можуть утримуватись за рахунок сил тертя і турбулентних переміщень. За фазовим складом хмари поділяють:

1. Водяні, або крапельні – при додатній температурі або нижче -10 С (St, Sc, Ac - Cu)
2. Змішані – сформувались сумішшю переохолоджених крапель і кристалі льоду (до -25С) Ns, As, Cs, Ci, Cc

Водність – кількість води, що міститься в одиниці об’єму повітряної хмари.

За величиною водності змінюються від 0.01 до 4-7 і в окремих випадках - до 10 г/см3

В водяних хмарах водність менша 1 г\м3

62. Метеорологічні величини та атмосферні явища. Оцінка їх вертикального та горизонтального розподілу.
Газова оболонка Землі, яку ми називаємо атмосферою, складається із суміші газів; що взаємодія атмосфери із земною поверхнею та космічним середо­вищем зумовлює формування у вертикальному напрямку відпо­відних її шарів; що в горизонтальному напрямку, через відмінність у кількості теплової енергії, що надходить на земну кулю від Сонця, і неоднорідність підстильної поверхні Землі, формуються теплі й холодні повітряні маси, взаємодія яких утворює атмосферні фронти. Отже за своїми властивостями атмосфера досить неоднорідна в просторі й дуже мінлива в часі.Стан атмосфери у визначений момент часу характеризується відповідними фізичними параметрами, які називають метеороло­гічними величинами, і видимим проявом фізико-хімічних процесів, що відбуваються в атмосфері та іменуються атмосферними явищами або явищами погоди. До метеорологічних величин належать: тиск повітря, його температура, вологість, густина повітря, напрям та швидкість вітру та ін., а до атмосферних явищ: хмари, опади, туман, гроза, град, гало, ожеледь та ін.

Атмосферні явища

Отже "атмосферні явища", можна охарактеризувати як видимий прояв складних фізико-хімічних процесів у повітряній оболонці Землі, широко розповсюджене в метеорології. Згідно з "Наставлением гидрометеорологическим станциям и постам. Вьі-пуск 3, часть 1" атмосферні явища, за якими здійснюються спосте­реження на метеорологічних станціях, розділяють на такі групи:

- гідрометеори, які являють собою скупчення рідких і твердих або тих та інших разом часток води, завислих у повітрі {хмари, тумани), що випадають в атмосфері {опади), що осідають на предметах біля земної поверхні або в атмосфері (роса, іній,ожеледь, паморозь), або піднятих вітром з поверхні землі (хуртовини);

- літометеори, що являють собою скупчення тісрдих (неводних) частинок, які піднімаються вітром із земної говерхні та переносяться на деяку відстань або зависають у повіт]і (курний поземок, пилова бурята ін);

- електричні явища, до яких належать прояви дії амосферної електрики, які ми бачимо або чуємо (блискавка, грім);

- оптичніявища в атмосфері, що виникають у результаті відбиття, заломлення, розсіювання та дифракції сончного або місячного світла {гало, міраж та ін.);

- некласифіковані(різні) явища в атмосфері, які важко віднести до будь-якого виду, вказаного вище {шквал, вшор, смерч).

Тут наведені тільки такі явища погоди, які візуал>но спосте­рігаються на метеорологічній станції та на її околицях. Природа та механізм вказаних атмосферних явищ будуть докладно юзглянуті в наступних розділах даної книг