География Тема 3. Тепловой режим почв, водоемов и атмосферы

Тема 3. Тепловой режим почв, водоемов и атмосферы. Вопрос 6. Какие процессы обуславливают нагревание воздуха и передачу тепла в атмосфере? Распределение   температуры   в   атмосфере   определяется   главным образом ее теплообменом с земной поверхностью, и поглощением солнечной радиации.   Нижние   слои   атмосферы   поглощают   солнечную   радиацию значительно   слабее,   чем   верхние.   Источником   нагревания   тропосферы, является   тепло   деятельной   поверхности   Земли.   В   дневные   часы,   когда радиационный   баланс   деятельной   поверхности   положителен,   поверхность суши становится теплее воздуха, и тепло от нее передается воздуху. Ночью она   вследствие   эффективного   излучения   становится   холоднее   воздуха   и охлаждает прилегающий к ней слой атмосферы. Перенос тепла между деятельной поверхностью и атмосферой и перенос его в атмосфере осуществляют следующие процессы. Тепловая   конвекция   ­   перенос   объемов   воздуха   по   вертикали, возникающий   при   неравномерном   нагревании   различных   участков поверхности. Над более прогретыми участками воздух становится теплее, а потому он легче окружающего и поднимается. Пространство, в котором ранее находился   поднимающийся   объем   теплого   воздуха,   занимает   окружающий более холодный воздух. Он в свою очередь тоже прогревается и поднимается. Так образуется поток воздуха, переносящий тепло от деятельного слоя Земли в верхние слои тропосферы. Над сушей тепловая конвекция возникает днем, а над морем ­ ночью и в холодное время года, когда водная поверхность теплее прилегающих слоев атмосферы. Турбулентность ­ вихревое хаотическое движение небольших объемов воздуха   в   общем   потоке   ветра.   Оно   происходит   вследствие   непрерывного движения воздуха, отдельные объемы которого имеют различную скорость. С   увеличением   скорости   движения   воздуха   турбулентность   вызывающие   образуются   вихри   различных   размеров, усиливается, порывистость ветра. Следствием турбулентного характера движения является вертикальное и   горизонтальное   перемешивание   воздуха   в   потоке   ветра   и   интенсивный перенос   тепла.   Турбулентный   теплообмен   между   земной   поверхностью   и атмосферой в тысячи раз интенсивнее молекулярного. Молекулярный   теплообмен   ­   обмен   теплом   между   деятельной поверхностью   и   прилегающим   слоем   атмосферы   за   счет   молекулярной   Поскольку   коэффициент теплопроводности   неподвижного   воздуха. молекулярной теплопроводности воздуха мал (0,02 Вт/(м*К)), то очень мало и значение этого теплообмена по сравнению с предыдущими процессами. Радиационная   теплопроводность   ­   перенос   тепла   потоками длинноволновой   радиации   деятельной   поверхности   и   атмосферы.  Действие этих   потоков   в   нижних   слоях   атмосферы   проявляется   преимущественно ночью, когда солнечная радиация не поступает, турбулентность ослаблена, а тепловая конвекция отсутствует.  Конденсация   водяного   пара,   поступающего   с   земной   поверхности   в атмосферу.   При   конденсации   выделяется   тепло,   нагревающее   воздух, особенно более высокие слои атмосферы, в которых образуются облака.  Из   перечисленных   процессов   теплообмена   основное   значение   имеют турбулентный теплообмен и тепловая конвекция. Но температура воздуха в данном   месте   может   изменяться   еще   и   в   результате   адвекции,   т.   е. передвижения   воздушных   масс   в   горизонтальном   направлении.   Если происходит   вторжение   воздушной   массы,   имеющей   более   высокую температуру, чем воздух, ранее находившийся в данном месте, то происходит адвекция тепла, если же вторгаются более холодные массы ­ адвекция холода. Адвекция холода весной и осенью опасна для сельскохозяйственных культур, так как может обусловить губительное для растений понижение температуры. Нагревание   и   охлаждение   воздуха   в   значительной   мере   зависит   от свойств деятельного слоя Земли. Над поверхностью суши| воздух днем теплее, а ночью холоднее, чем над морем. На суше заметные различия в температуре воздуха   создаются   над   разными   участками   деятельного   слоя   (поле,   луг, болото, лес). Влияние деятельного слоя на температуру воздуха убывает с высотой.