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.