Температура влияет и на ход корневого питания у растений: этот процесс возможен лишь при условии, когда температура почвы на всасывающих участках на несколько градусов ниже температуры наземной части растения. Нарушение этого равновесия влечет за собой угнетение жизнедеятельности растения и даже его гибель.[ ...]
Температура на поверхности почвы варьирует от -49 до 64°С. В теплые месяцы (V-IX) максимальный период температуры почвы на глубинах 5-20 см варьирует от 3,4 °С в мае до 0,7°С в сентябре. Положительная температура в течение всего года наблюдается в почве с глубины 1,2 м. Средняя глубина промерзания почвы составляет 58 см (табл. 1.6).[ ...]
Изменение температуры почвы в течение суток называется суточным ходом. Суточный ход температуры обычно имеет один максимум и один минимум. Минимум температуры поверхности почвы при ясной погоде наблюдается перед восходом Солнца, когда радиационный баланс еще отрицателен, а обмен теплом между воздухом и почвой незначителен. С восходом Солнца температура поверхности почвы возрастает, особенно при ясной погоде. Максимум температуры наблюдается около 13 часов, затем температура начинает понижаться, что продолжается до утреннего минимума. В отдельные дни указанный суточный ход температуры почвы нарушается под влиянием облачности, осадков и других факторов. При этом максимум и минимум могут смещаться на другое время (рис.4.2).[ ...]
Изменение температуры почвы в течение года называется годовым ходом. Обычно график годового хода строится по средним месячным температурам почвы. Годовой ход температуры поверхности почвы определяется в основном различным приходом солнечной радиации в течение года. Максимальные средние месячные температуры поверхности почвы в умеренных широтах северного полушария наблюдаются обычно в июле, когда приток тепла к почве наибольший, а минимальные - в январе - феврале.[ ...]
Суточный ход температуры почвы (/) и воздуха (2) в Павловске (под Ленинградом) в июне.[ ...]
Воздухообмен в почве А. Г. Дояренко определял как процесс выделения почвенного воздуха в суточном цикле изменения температуры почвы и назвал его «дыханием» почвы. Днем почва нагревается, воздух в ней расширяется и часть его вытесняется в атмосферу; ночью же при охлаждении воздух в почве сжимается и часть его захватывается из атмосферы почвой. В настоящее время под термином «дыхание» понимают выделение почвой С02. Ниже описана методика определения «дыхания» на приборе Трофимова.[ ...]
Тепловой режим почв формируется под влиянием атмосферного климата (потока солнечной радиации, условий увлажнения и континентальности и др.), а также условий рельефа, растительности и снежного покрова. Основным показателем теплового режима почвы, который характеризует ее тепловое состояние, является температура почвы.[ ...]
В летний период температура почвы с глубиной постепенно понижается. В холодном и умеренном климатах зимой, наоборот, температура почвы в верхних горизонтах ниже, чем в нижних.[ ...]
Резкие колебания температуры почвы в период ее обеззараживания также снижают радиус действия и токсичность препарата, что приводит к необходимости увеличения его норм расхода. Поэтому обеззараживание почвы карбатионом против теплолюбивых патогенных грибов при пониженной температуре (ниже 10-12°) является неперспективным.[ ...]
Вводные пояснения. Температура воздуха и почвы оказывает большое влияние на рост и развитие растений. Для некоторых из них более высокая температура почвы, чем воздуха,- является ускоряющим фактором в укоренении черенков и получении, продукции, годной к реализации, .в более короткий период. Сравнительно легко эту работу можно провести с традесканцией из семейства Коммелиновые. Это декоративно-листвен ное вечнозеленое, неприхотливое комнатное ампельное растение с плетистыми поникающими побегами, с разнообразной Окраской листьев - от светло-зеленых до сероватых и розоватых, .однотонных и пестрых.[ ...]
Электропроводность почвы зависит от содержания влаги концентрации солей С, содержания воздуха Р и температуры почвы I. При одинаковых значениях V?, Р, (удельная электропроводность характеризует ионную активность почвы, что служит мерой засоления почв С.[ ...]
Сезонные и суточные смены температуры почвы с увеличением глубины становятся менее заметными и на некоторых, различных для разных почв и климатических зон, глубинах остаются почти неизменными. В Средней Европе, суточные и сезонные смены температуры даже на глубине всего 15 см уже незначительны; суточные колебания температуры в самые жаркие периоды лета здесь не превышают 6° С и на глубине 30 см -г 2° С. Глубина, на которой суточные колебания температуры незначительны, тем больше, чем суше климат местности и чем выше инсоляция.[ ...]
Измерение: взятый образец почвы взвешивают вместе с цилиндром; по разности массы цилиндра с почвой и без нее определяют массу образца. Зная объем цилиндра и влажность почвы, определяют плотность скелета ее. Затем вводят внутрь образца термопару. Швы дна и крышки цилиндра покрывают нитрокраской для герметичности. При определении температуропроводности мерзлой почвы цилиндр с почвой предварительно выдерживают в ультратермостате или криостате при заданной температуре. Начальная разница температуры почвы и воды со льдом в термостате должна быть не менее 20 °С.[ ...]
Суточные и годовые колебания температуры почвы вследствие теплопроводности передаются в более глубокие ее слои. Слой почвы, в котором наблюдается суточный и годовой ход температуры, называется активным слоем.[ ...]
Влияние склонов на радиацию и температуру почвы подробно анализировал Грунов в Хоэнпейссенберге (Бавария). Рисунок 2.28 иллюстрирует различия в прямой и рассеянной радиации, падающей на склоны, обращенные на северо-северо-запад и юго-юго-восток, с углом наклона примерно 30°. Общие суммы больше всего отличаются зимой, когда высота солнца мала; обращенный на север склон получает только 30 % от количества радиации, получаемой обращенным на юг склоном, и почти вся радиация на первом из них является рассеянной. Связанные с этим разности температуры почвы показаны на рис. 2.29 для средних суточных значений и средних значений в 14 ч. Разность температур почвы (на глубине 50-100 см) достигает минимума зимой и летом, а максимума в переходные сезоны. Зимой снежный покров изолирует почву, и это ведет к тому, что между склонами почти нет различий. Склоны покрыты снегом с ноября по март (по апрель на северном склоне), и северный склон, кроме того, является обычно более влажным. Влияние суточного нагревания на верхний почвенный слой в 14 ч явно выражено летом.[ ...]
Для автоматического регулирования температуры почвы используют терморегулятор ПТР-02-03. Чувствительным элементом терморегулятора является полупроводниковое термосопротивление, включенное в цепь моста переменного тока. Основная погрешность шкалы при номинальном напряжении питания и температуре окружающей среды не превышает ±1°С.[ ...]
Приняты следующие градации сумм температур почв выше 1 О °С на глубине 20 см для характеристики их температурного режима субарктические (0 - 400°С); очень холодные (400- 800°С): холодные (800 - 1200 °С), умеренно холодные (1200- 1600 °С); умеренные (1600 - 2100 °С); умеренно теплые (2100 - 2700 °С); теплые (2700 - 3400 °С); очень теплые (3400 - 4400 °С); субтропические (4400-5600 °С)? субтропические жаркие (5600 - 7200 °С).[ ...]
В летний период температурный режим лесостепных почв характеризуется следующими особенностями. Прогревание почвенного профиля происходит медленно ввиду большого суточного колебания температуры воздуха, а также вследствие значительной потери тепла из почвы в ночное время в результате радиационного выхолаживания поверхностного слоя почвы. Рост температуры почвы в верхнем метровом слое продолжается до августа. К этому времени активные температуры (10° и выше) проникают в почву на глубину 0,8-1,2 м., а на глубине 2-2,5 м почва прогревается до 5°. Для летнего периода характерна значительная величина суточных колебаний температуры верхнего (пахотного) слоя почвы, однако ночные температуры не опускаются ниже физиологического оптимума и не оказывают неблагоприятного влияния на рост и развитие озимой пшеницы.[ ...]
Источником инфекции являются зараженные семена и почва, в которой патогены хорошо развиваются на растительных остатках. Интенсивному распространению корневой гнили на бобовых культурах способствует сочетание пониженной влажности (ниже 50 %) и температуры почвы 18-25 °С. Усиление заболевания наблюдается при увеличении глубины заделки семян, а также на тяжелых уплотненных почвах. При оптимальных сроках посева болезнь проявляется в меньшей степени, чем при поздних. При сильном развитии заболевания посевы изреживаются, вследствие чего недобор урожая может достигать 30 % и более.[ ...]
Отметим, что и порог развития, и сумма эффективных температур для каждого вида свои. Прежде всего они зависят от исторической приспособленности вида к условиям жизни. Так, семена клевера (умеренный климат) прорастают при температуре почвы от 0 до +1 °С, а для семян финиковой пальмы необходимо предварительное прогревание почвы до +30 °С.[ ...]
Система тепловых единиц имеет ряд ограничений. Так, температура почвы является более точным ориентиром начала роста, чем температура воздуха. На результаты могут влиять переход от дневных температур к ночным, длина дня, а также дифференцированное влияние температуры на разные фазы роста растений. Кроме того, температура выше минимальной может не оказывать выраженного влияния на рост, но в определенных пределах может действовать экспонентно, почти вдвое ускоряя многие физиологические процессы при подъеме температуры на каждые 10° С.[ ...]
По расчетам экономической эффективности дезинфекции почвы карбатионом, чистый доход от мероприятия при выращивании рассады в этом совхозе выразился в 319,25 руб. со 100 парниковых рам. В 1963 г. совхоз имени Тимирязева провел дезинфекцию почвы карбатионом в 32 двадцатирамных парниках на техническом обогреве (в которых цветная капуста в 1963 г. была поражена килой на 40-100%, при индексе болезни 29-64%). Препарат внесен 3-6 октября, температура почвы 8°, воздуха 11-13°. В четырех парниках внесен ТМТД (табл. 4).[ ...]
Для составления прогноза вначале устанавливают дату перехода температуры почвы на глубине 10 см через +1 °С, после этого суммируют ежедневно среднесуточную температуру воздуха и устанавливают даты достижения суммы температур 500, 800 и 1000 °С, фиксируют даты обильных (не менее 10 мм) теплых (при температуре не менее +12 °С) дождей. Дата таких осадков, выпавших после получения суммы температур 500 °С, будет датой начала развития грибницы ранних 1рибов, 800 - летних, 1000 (иногда 1250) - поздних. Прибавляют к дате начала развития грибницы срок развития того или иного вида. В результате определяют дату начала массового плодоношения.[ ...]
Деление на фациальные подтипы проводят с учетом суммы активных температур почвы на глубине 20 см и продолжительности периода отрицательных температур почвы на той же глубине (в месяцах). Для номенклатурного обозначения фациальных подтипов используют термины, связанные с их температурным режимом: теплые, умеренные, холодные, глубокопромерзающие и т. д.[ ...]
Характерными особенностями температурного режима серых лесных почв и выщелоченных черноземов Иркутской области, отличающими их от аналогичных почв в расположенных к западу провинциях лесостепной зоны, служат: большая продолжительность периода с отрицательными температурами в почве (6-8 месяцев), очень значительная глубина промерзания (1,5-2,5 м), малая мощность активного слоя почвы с температурой 10° и выше (0,8-1,2 м), наиболее низкие значения среднегодовой температуры почвы на глубине 0,2 м (от 1,3 до 3,7°), значительная амплитуда температуры почвы (24-30°) на глубине 0,2 м (Колесниченко, 1965, 1969).[ ...]
Для успешной перезимовки озимой пшеницы решающее значение имеет температура почвы на глубине залегания узла кущения (3 см). Как показывают результаты полевых испытаний озимой пшеницы Заларинка в 1992-1998 гг., в средние по снежности и по температурным условиям зимы температура почвы на глубине узла кущения не понижается до уровня критической для озимой пшеницы (-18, -20°) и повреждение зимующих растений бывает незначительное.[ ...]
Термометры ртутные коленчатые (Савинова) предназначены для измерения температуры почвы на глубинах 5,10,15,20 см в пределах от -10°С до +50 °С. Термометры выпускаются в комплекте из четырех штук, отличающихся длинной: 290, 350, 450 и 500мм за счет разной длины под-шкальной части. Цена деления - 0,5°С. Вблизи резервуара термометр изогнут под углом 135°. Резервуар тонирован от шкалы теплоизоляционной оболочкой, что позволяет более точно измерить температуру на глубине установки резервуара.[ ...]
Для характеристики температурного режима особое значение имеет продолжительность периода активных температур (>10 °С) в почве на глубине 20 см. Здесь расположено максимальное количество корней сельскохозяйственных и многих естественных растений. Сумма активных температур почвы на этой глубине - основной показатель теплообеспеченности почв (табл. 41).[ ...]
Основными показателями, характеризующими влияние климата на почвообразование, являются среднегодовые температуры воздуха и почвы, сумма активных температур более 0; 5; 10 °С, годовая амплитуда колебания температуры почвы и воздуха, продолжительность безморозного периода, величина радиационного баланса, количество осадков (среднемесячное, среднегодовое, за теплый и холодный периоды), степень континенталыюсти, испаряемость, коэффициент увлажнения, радиационный индекс сухости и др. Кроме перечисленных показателей, существует ряд параметров, характеризующих осадки и скорость ветра, которые определяют проявление водной и ветровой эрозии.[ ...]
Среди факторов внешней среды для растений, находящихся в состоянии зимнего покоя, важнейшее значение имеют температура воздуха и высота снежного покрова, так как их соотношение определяет температуру почвы на глубине узла кущения (3 см) - прямого показателя условий перезимовки растений. Установлено, что устойчивость озимой пшеницы к низким температурам в зимний период зависит от состояния (развития) растений, степени их закаливания в осенний период, особенностей сорта и условий минерального питания (Туманов, 1970; Куперман, 1969; Шульгин, 1967). По исследованиям И.М.Петунина (Шульгин, 1967) при хорошей закалке непереросшие растения в фазе кущения в самом начале зимы могут выдержать до -15° на глубине узла кущения, а в середине зимы до -20° (иногда и ниже). Во второй половине зимы устойчивость озимых к морозам падает, постепенно приближаясь к начальной (осенней) устойчивости. Как показали исследования А.И.Шульгина (1955) в Алтайском крае (Барнаул) критическая температура почвы на глубине узла кущения для озимой пшеницы составляет -16,-18°. При понижении температуры почвы до критической и ниже происходит повреждение узла кущения и гибель растений от вымерзания. Нормальная перезимовка озимой пшеницы протекает при понижении температуры почвы на глубине залегания узла кущения до -16°. При температуре ниже -16° создаются неблагоприятные условия дня перезимовки, а при дальнейшем понижении температуры почвы происходит повреждение узла кущения и гибель озимой пшеницы вследствие вымерзания.[ ...]
Электротермометр АМ-29 (прибор серийного выпуска) работает по мостовому принципу. Состоит из блока измерения температуры почвы в поверхностном слое и на глубине..[ ...]
Потребность объекта в тепле по данному методу выражается зависимостью между длительностью развития и средней температурой за это время. Под длительностью развития здесь понимается не только время прохождения какой-нибудь фазы, но и срок между ожидаемым моментом развития и любым фенологическим явлением, предшествующим ожидаемому. Этот срок называется межфазным периодом, или периодом. Начало периода должно легко определяться в природе, и потому для него подбирается такое явление, которое просто заметить или определить. Например, устанавливая лёт перезимовавшего поколения озимой совки, удобно за его начало считать дату перехода температуры почвы на глубине зимовки гусениц через 10 °С. Для определения начала лёта 2-го поколения яблонной плодожорки берут период, который начинается с момента лёта 1-го поколения. По данному методу концом периода всегда служит тот момент развития, который собираются прогнозировать, а началом - произвольно выбранное явление, даже не относящееся непосредственно к этому объекту. Так, можно установить связь между цветением одуванчика и лётом весенней капустной мухи и считать зацветание одуванчика началом периода.[ ...]
В первом опыте карбатион дал значительный оздоровительный эффект; во втором - эффект был меньший (табл. 2). Повышенная температура почвы в день внесения препарата (второй опыт), без сомнения, способствовала и более интенсивному развитию килы, что видно по контролю. В силу этого, а также, возможно, и большей потери газообразной активной фракции препарата эффективность карбатиона во втором опыте снизилась. Меньшая эффективность дезинфекции почвы в более поздние весенние сроки отмечалась при проведении ряда других опытов.[ ...]
Для зимнего сезона учитывают время наступления сезона [фактическая дата, отклонение от средних сро-ков (+) в Днях]; минимальную температуру почвы на глубине залегания узла кущения озимых культур по декадам; дату установления и схода устойчивого снегового покрова; среднюю высоту снегового покрова за декаду; распределение снегового покрова по территории (равномерное, неравномерное); глубину промерзания почвы (средняя за декаду); наличие ледяной корки, ее толщину и продолжительность залегания (в днях); число дней с особыми явлениями за декаду - обильными снегопадами, мокрым снегом, оттепелыо, гололедом, сильным ветром.[ ...]
Масса 1000 зерновок- 0,12...0,2 г. На одном растении образуется до 16 тыс. семян. Жизнеспособность в почве сохраняется до 5 лет. Семена могут прорастать после созревания. Оптимальные условия для прорастания на поверхности почвы создаются при периодическом ее увлажнении. При заделке семян глубже 5 см всходы не появляются. Весной метлица прорастает при температуре почвы более 5°С. Несоблюдение севооборотов, повторные посевы озимых, нарушения в обработке почвы, временный застой воды приводят к массовому засорению посевов.[ ...]
Процессы обмена почвенного воздуха с атмосферным называют аэрацией или газообменом. Газообмен осуществляется через систему воздухоносных пор почвы, сообщающихся между собой и с атмосферой. Газообмен обусловлен несколькими факторами: диффузией, изменением температуры почвы и барометрического давления, изменением количества влаги в почве под давлением осадков, орошением, испарением, влиянием ветра, изменением уровня грунтовых вод или верховодки.[ ...]
Однако в суровую зиму 1995/96 года, когда поля в первую половину зимнего периода были слабо прикрыты снегом (высота снега 7-15 см) и установились сильные морозы, температура почвы на глубине узла кущения понижалась ниже критической, что привело к повреждению и гибели опытных посевов от вымерзания.[ ...]
Радикальным приемом регулирования теплового режима в холодный период являются снежные мелиорации. Снегозадержание - одновременно важное средство накопления в почве влаги. Его широко применяют в засушливых и континентальных районах страны - на юге и юго-востоке европейской части СССР, в Западной Сибири, Северном Казахстане и других регионах, где снежный покров обычно невелик, а сильные морозы при небольшом снежном покрове могут сильно повредить посевы озимых, многолетние травы, плодово-ягодные культуры. При небольшом снежном покрове температура почвы на глубине залегания узла кущения озимых (около 3 см) может достигать критических величин и вызывать повреждение или гибель растений.[ ...]
В северном полушарии больше инсолируются южные склоны. Так, например, наблюдения, проведенные В. Р. Волобуевым (1963) в Батумском ботаническом саду, показали, что разница в температуре почвы на склонах южной и северной экспозиции в октябре составляла 8°С.[ ...]
Вследствие недостатка тепла на севере наиболее плодородными и для сельскохозяйственных растений и для древесных пород часто являются не самые богатые по содержанию зольных элементов тяжелые почвы, а наиболее теплые супеси или легкие суглинки. Здесь, на тяжелых почвах, деревья нередко снижают энергию своего роста также и потому, что корневая их система не может вследствие низкой температуры почвы подать в ствол нужное количество воды на транспирацию.[ ...]
Количество сеянцев ели, взятых с корнями, для определения воздуш-но-сухой массы на сильно отененной части было взято 4, а на слабо отененной-17. Но Турский и Никольский и не ставили своей целью дать количественное выражение степени светолюбия сосны и ели. Задача их опыта лежала в другой плоскости: они просто проверяли целесообразность давнего практического приема отенения гряд питомника щитами, а опыт попутно показал то, что сосна более светолюбива, чем ель, и потому сильнее ели ухудшает рост при сильном отенении.[ ...]
Парники на техническом обогреве, в которых выращивали рассаду сорта Московская поздняя, не были своевременно отключены от нагревательной системы (из-за огурцов, посеянных в отдельных парниках). В результате в конце апреля - начале мая температура почвы поднималась до 20° и выше. Подобное нарушение агротехники, без сомнения, сказалось на усилении болезни: из 17 парников в 8 было поражено черной ножкой до 15% рассады, в 6 - до 30% и в 3 - до 36%. К сожалению, в этом опыте не было контрольных парников.[ ...]
Однако существует опасность повреждения и гибели озимой пшеницы в начале весны, при выходе из перезимовки, когда ослабленные и в значительной мере утратившие закальсу растения в период возврата холодов не выдерживают резких длительных понижений температуры почвы (до -7, -10°) в зоне узла кущения.[ ...]
Комплексная структура сообществ зависит от чередования определенных условий среды, воздействия человека и особенностей роста самих растений. Но даже в моновидных ценозах выражена неоднородность растительного покрова, обусловленная неоднородностью рельефа и литогенной основы. Поскольку почвы являются зеркалом, отображающим состояние ландшафта, то в первую очередь нами было проведено сравнительное изучение температуры почв в зоне наиболее активного протекания обменных процессов (30-сантиметрового слоя почвы) и температуры приземного слоя воздуха с помощью психрометра на высоте 1.0 м, одновременно на участках с различным показателем КТП. В результате исследований (по 100 замеров на каждом участке за сезон) установлены статистически достоверные различия в температуре почвы участков с повышенным и пониженным КТП в течение периода наблюдений (июль - сентябрь 2004 г). Полученные результаты позволяют сделать предварительный вывод о том, что на территориях с повышенным конвективным тепловым потоком выше температура почвы на исследованной глубине. Различия составляют 1-1.5°С, что, безусловно, должно оказывать влияние на многие стороны функционирования лесных биогеоценозов.
Физико-географическое положение.
Физико-географическое положение - это пространственное расположение какой-либо местности (страны, района, населенного пункта или какого-либо другого объекта) по отношению к физико-географическим данностям (экватору, начальному меридиану, горным системам, морям и океанам и т.д.).
Соответственно физико-географическое положение определяется: географическими координатами (широта, долгота), абсолютной высотой по отношению к уровню моря, близостью (или отдаленностью) к морю, рекам, озерам, горам и т.п., положением в составе (расположением) природных (климатических, почвенно-растительных, зоогеографических) зон.
Самарская область расположена на юго-востоке Восточно-Европейской равнины, в центральной части России в 1000 км от Москвы в среднем течении реки Волги по обоим ее берегам, где она делает дугообразную излучину – Самарскую луку. Делится на правобережную и левобережную части.
Правобережье занято Приволжской возвышенностью, пересечённой оврагами и балками. В северной части Самарской Луки - горы Жигули (высота до 370 м). В левобережье, на северо-западе расположено Низкое Заволжье, на северо-востоке - Высокое Заволжье (Сокольи, Кинельские Яры). На юге - пологоволнистая равнина (Средний Сырт, Каменный Сырт), переходящая на юго-востоке в Общий Сырт.
Протяженность области с севера на юг - 335 км, с запада на восток - 315 км. Занимает площадь в 53,6 тыс. кв. км. Это 0,3% общей площади территории России. Граничит с Ульяновской, Саратовской, Оренбургской областями и Республикой Татарстан.
Самара расположена на излучине Самарской луки, на левом берегу реки Волги, между устьями рек Самара и Сок. Протяженность в меридианном направлении - 50 км, в широтном - 20 км. Географические координаты 53°12" северной широты и 50°06" восточной долготы. Площадь территории города - около 465,97 км² .
Город расположен на новых образованиях, которые лежат на пермских породах. Со стороны Волги преобладают песчаные почвы, со стороны реки Самара - глинистые.
На севере города расположены Сокольи горы. Максимальная вершина гора Тип-Тяв - 286 метров.
Температура на поверхности почвы имеет суточный ход. Минимум ее наблюдается в 3 часа, это связано с излучением почвы и наибольшим ее охлаждение перед восходом солнца. Затем температура поверхности почвы до 13-14 и достигает максимума в 15 часов, на это время приходится максимум солнечной радиации.
Рис.1. Температура поверхности почвы.
Анализируя график видно, что максимальная температура почвы в Самаре была 39 градусов в июле в 1984 году, минимальная температура -43 градуса наблюдалась в январе 1942 года.
В среднемесячных и среднегодовых значениях температуры максимум наступает в июле 20,4 ºС, а минимум в январе -13,5 ºС.
Температура воздуха.
Воздух, как и всякое тело, имеет температуру, отличную от абсолютного нуля. Температура воздуха в каждой точке атмосферы со временем непрерывно меняется. Кроме того, в разных местах Земли в одно и то же время она также может существенно различаться.
Рис.2. Температура воздуха.
Анализируя график видно, что максимальное значение температуры воздуха приходится на летние месяцы: июль – +64 ºС в 1954 году, июнь 1954 и 1975 годов +63 ºС. Следовательно, по высоким значениям температуры характерна засушливость. А минимальные значения температуры воздуха приходится на зимние месяцы: декабрь – -46 ºС в 1979 году, январь – -46 ºС в 1979 году,. Средняя месячная температура воздуха изменяется от +26 ºС в июле, до -14 ºС в январе. Следовательно, по низким значениям температуры зима в регионе холодная и продолжительная, а лето жаркое с частыми засухами, с большими колебаниями температуры и неустойчивостью погоды.
Температура на поверхности почвы имеет суточный ход. Минимум ее наблюдается примерно через полчаса после восхода солнца. К этому времени радиационный баланс поверхности почвы становится равным нулю – отдача тепла из верхнего слоя почвы эффективным излучением уравновешивается возросшим притоком суммарной радиации. Нерадиационный обмен тепла в это время незначителен.
Затем температура на поверхности почвы растет до 13–14 ч и достигает максимума в суточном ходе. После этого начинается падение температуры. Радиационный баланс в послеполуденные часы и до вечера остается положительным. Однако отдача тепла в дневные часы из верхнего слоя почвы в атмосферу происходит не только путем эффективного излучения, но и путем возросшей теплопроводности, а также увеличившегося испарения воды. Продолжается и передача тепла в глубь почвы. Эти потери тепла оказываются значительно большими, чем радиационный приток, поэтому температура на поверхности почвы падает с 13–14 ч до утреннего минимума.
Разность между суточным максимумом и суточным минимумом температуры называется суточной амплитудой температуры.
В Московской области, по данным С.П. Хромова и М.А. Петросянца (2004), в зимние месяцы многолетняя средняя суточная амплитуда температуры на поверхности почвы (снега) 5–10°С, в летние – 10–20°С. В отдельные дни суточные амплитуды могут быть и выше и ниже многолетних средних значений в зависимости от ряда факторов, прежде всего от облачности. В безоблачную погоду велика солнечная радиация днем и также велико эффективное излучение ночью. Поэтому суточный (дневной) максимум особенно высок, а суточный (ночной) минимум низок и, следовательно, велика суточная амплитуда. В облачную погоду дневной максимум понижен, ночной минимум повышен и меньше суточная амплитуда.
Температура поверхности почвы, конечно, меняется и в годовом ходе. В тропических широтах ее годовая амплитуда (разность многолетних средних температур самого теплого и самого холодного месяцев года) небольшая и растет с широтой. В Северном полушарии на широте 10° она около 3°С, на широте 30° около 10°С, на широте 50 о в среднем около 25°С.
Во внетропических широтах непериодические изменения температуры воздуха настолько часты и значительны, что суточный ход температуры отчетливо проявляется лишь в периоды относительно устойчивой малооблачной антициклонической погоды. В остальное время он затушевывается непериодическими изменениями, которые могут быть очень интенсивными. Например, похоло-дания зимой, когда температура в любое время суток может упасть (в континентальных условиях) на 10–20°С в течение одного часа.
В тропических широтах непериодические изменения температуры менее значительны и не так сильно нарушают суточный ход температуры.
Непериодические изменения температуры связаны главным образом с адвекцией воздушных масс из других районов Земли. Особенно значительные похолодания (иногда называемые волнами холода) происходят в умеренных широтах в связи с вторжениями холодных воздушных масс из Арктики и Антарктиды. В Европе сильные зимние похолодания бывают также при проникновении холодных воздушных масс с востока, а в Западной Европе – с европейской территории России. Холодные воздушные массы иногда проникают в Средиземноморский бассейн и даже достигают Северной Африки и Передней Азии. Но чаще они задерживаются перед горными хребтами Европы, расположенными в широтном направлении, особенно перед Альпами и Кавказом. Поэтому климатические условия Средиземноморского бассейна и Закавказья значительно отличаются от условий близких, но более северных районов.
В Азии холодный воздух свободно проникает до горных хребтов, ограничивающих с юга и востока территорию среднеазиатских республик, поэтому зимы на Туранской низменности достаточно холодны. Но такие горные массивы, как Памир, Тянь-Шань, Алтай, Тибетское нагорье, не говоря уже о Гималаях, являются препятствиями для дальнейшего проникновения холодных воздушных масс к югу. В редких случаях значительные адвективные похолодания наблюдаются, однако, и в Индии: в Пенджабе в среднем на 8–9°С, а в марте 1911 г. температура упала на 20°С. Холодные массы при этом обтекают горные массивы с запада. Легче и чаще холодный воздух проникает на юго-восток Азии, не встречая по пути значительных преград (С.П. Хромов и М.А. Петросянц).
В Северной Америке нет горных хребтов, проходящих в широтном направлении. Поэтому холодные массы арктического воздуха могут беспрепятственно распространяться до Флориды и Мексиканского залива.
Над океанами вторжения холодных воздушных масс могут глубоко проникать в тропики. Конечно, холодный воздух постепенно прогревается над теплой водой, но все же он может вызывать заметные понижения температуры.
Вторжения морского воздуха из средних широт Атлантического океана в Европу создают потепления зимой и похолодания летом. Чем дальше в глубь Евразии, тем меньше становится повторяемость атлантических воздушных масс и тем больше меняются над материком их перво-начальные свойства. Но все же влияние вторжений с Атлантики на климат можно проследить вплоть до Среднесибирского плоскогорья и Средней Азии.
Тропический воздух вторгается в Европу и зимой, и летом из Северной Африки и из низких широт Атлантики. Летом воздушные массы, близкие по температуре к воздушным массам тропиков и поэтому также называемые тропическим воздухом, формируются на юге Европы или приходят в Европу из Казахстана и Средней Азии. На Азиатской территории России летом наблюдаются вторжения тропического воздуха из Монголии, Северного Китая, из южных районов Казахстана и из пустынь Средней Азии.
В отдельных случаях сильные повышения температуры (до +30°С) при летних вторжениях тропического воздуха распространяются до Крайнего Севера России.
В Северную Америку тропический воздух вторгается как с Тихого, так и с Атлантического океана, особенно с Мексиканского залива. На самом материке массы тропического воздуха формируются над Мексикой и югом США.
Даже в области Северного полюса температура воздуха зимой иногда повышается до нуля в результате адвекции из умеренных широт, причем потепление можно проследить во всей тропосфере.
| Оглавление |
|---|
| Климатология и метеорология |
| ДИДАКТИЧЕСКИЙ ПЛАН |
| Метеорология и климатология |
| Атмосфера, погода, климат |
| Метеорологические наблюдения |
| Применение карт |
| Метеорологическая служба и Всемирная Метеорологическая Организация (ВМО) |
| Климатообразующие процессы |
| Астрономические факторы |
| Геофизические факторы |
| Метеорологические факторы |
| О солнечной радиации |
| Тепловое и лучистое равновесие Земли |
| Прямая солнечная радиация |
| Изменения солнечной радиации в атмосфере и на земной поверхности |
| Явления, связанные с рассеянием радиации |
| Суммарная радиация, отражение солнечной радиации, поглощенная радиация, ФАР, альбедо Земли |
| Излучение земной поверхности |
| Встречное излучение или противоизлучение |
| Радиационный баланс земной поверхности |
| Географическое распределение радиационного баланса |
| Атмосферное давление и барическое поле |
| Барические системы |
| Колебания давления |
| Ускорение воздуха под действием барического градиента |
| Отклоняющая сила вращения Земли |
| Геострофический и градиентный ветер |
| Барический закон ветра |
| Фронты в атмосфере |
| Тепловой режим атмосферы |
| Тепловой баланс земной поверхности |
| Суточный и годовой ход температуры на поверхности почвы |
| Температуры воздушных масс |
| Годовая амплитуда температуры воздуха |
| Континентальность климата |
| Облачность и осадки |
| Испарение и насыщение |
| Влажность |
| Географическое распределение влажности воздуха |
| Конденсация в атмосфере |
| Облака |
| Международная классификация облаков |
| Облачность, ее суточный и годовой ход |
| Осадки, выпадающие из облаков (классификация осадков) |
| Характеристика режима осадков |
| Годовой ход осадков |
| Климатическое значение снежного покрова |
| Химия атмосферы |
| Химический состав атмосферы Земли |
| Химический состав облаков |
| Химический состав осадков |
| Кислотность осадков |
Суточный и годовой ход температуры почвы
Наблюдения за температурой поверхности почвы и температурой на различной глубине проводятся на некоторых метеорологических станциях уже более 70-80 лет. Обработка этих данных позволила установить закономерности изменения температуры почвы в течение суток и года.
Изменение температуры почвы в течение суток называется суточным ходом. Суточный ход температуры имеет обычно один максимум и один минимум. Минимум температуры поверхности почвы при ясной погоде наблюдается перед восходом Солнца, когда радиационный баланс еще отрицателен, а обмен теплом между воздухом и почвой незначителен. С восходом Солнца, по мере изменения знака и величины радиационного баланса, температура поверхности почвы возрастает, особенно при ясной погоде. Максимум температуры наблюдается около 13 ч, затем температура начинает понижаться, что продолжается до утреннего минимума.
В отдельные дни указанный суточный ход температуры почвы нарушается под влиянием облачности, осадков и других факторов. При этом максимум и минимум могут смещаться на другое время. Хорошо выраженный и правильный суточный ход наблюдается в теплый период при ясной погоде.
Изменение температуры почвы в течение года называется годовым ходом. Обычно график годового хода строится по средним месячным температурам почвы. Годовой ход температуры поверхности почвы определяется в основном различным приходом солнечной радиации в течение года. Максимальные средние месячные температуры поверхности почвы в умервнных широтах северного полушарля наблюдаются обычно в июле, когда приток тепла к почве наибольший, а минимальные - в январе - феврале.
Разность между максимумом и минимумом в суточном или годовом ходе называется амплитудой хода температуры.
Факторы, влияющие на амплитуду суточного и годового хода температуры почвы
На амплитуду суточного хода температуры почвы влияют:
1) время года; летом амплитуда наибольшая, зимой - наименьшая;
2) географическая широта; амплитуда связана с полуденной высотой Солнца, которая в один и тот же день возрастает в направлении от полюса к экватору; поэтому в полярных районах амплитуда незначительна, а в тропических пустынях, где к тому же велико эффективное излучение, она достигает 50-60° С;
3) рельеф местности; по сравнению с равниной южные склоны нагреваются сильнее, северные слабее, а западные несколько сильнее восточных; соответственно изменяется и амплитуда;
4) растительный и снежный покровы; амплитуда суточного хода под этими покровами меньше, чем при их отсутствии;
5) теплоемкость и теплопроводность почвы; амплитуда находится в обратной зависимости от теплоемкости и теплопроводности;
6) цвет почвы; амплитуда суточного хода температуры поверхности темных почв больше, чем светлых, так как поглощение радиации и ее излучение у темных поверхностей больше, чем у светлых; поверхности сухих и рыхлых почв имеют большую амплитуду, чем поверхности влажных и плотных почв;
7) облачность: в пасмурную погоду амплитуда значительно меньше, чем в ясную.
На амплитуду годового хода температуры поверхности почвы влияют те же факторы, что и на амплитуду суточного хода, за исключением времени года. Амплитуда годового хода, в отличие от суточного, возрастает с увеличением широты. В экваториальной зоне она в среднем составляет 2-3° С, а в полярных районах материков превышает 70° С (Якутия).
Амплитуда годового хода температуры оголенной поверхности почвы значительно больше, чети поверхности, покрытой растительностью или снегом.
Закономерности распространения тепла в почве
Суточные и годовые колебания температуры поверхности почвы вследствие теплопроводности передаются в более глубокие ее слои. Слой почвы, в котором наблюдается суточный и годовой ход температуры, называют активным слоем. Распространение температурных колебаний в глубь почвы (при однородном составе почвы) происходит в соответствии со следующими законами Фурье.
1. Период колебаний с глубиной не изменяется, т. е. как на поверхности почвы, так и на всех глубинах интервал между двумя последовательными минимумами или максимумами температуры составляет в суточном ходе 24 ч, а в годовом 12 месяцев.
2. Если глубина растет в арифметической прогрессии, то амплитуда уменьшается в геометрической прогрессии, т. е. с уве- " личением глубины амплитуда быстро уменьшается.
Слой почвы, температура в котором в течение суток не изменяется, называют слоем постоянной суточной температуры.
Температурный режим почвы __67
В средних широтах этот слой начинается с глубины 70-100 см. Слой постоянной годовой температуры в средних широтах залегает глубже 15-20 м.
3. Максимальные и минимальные температуры на глубинах наступают позднее, чем на поверхности почвы (табл. 15). Это запаздывание прямо пропорционально глубине. Суточные максимумы и минимумы запаздывают на каждые 10 см глубины в среднем на 2,5-3,5 ч, а годовые на каждый метр глубины запаздывают на 20-30 суток.
Таблица 15
Среднее время наступления максимумов и минимумов в суточном ходе температуры почвы (июнь)
| Глубина, см | Минимум, ч мин | Максимум, ч мин | Амплитуда " температурных колебаний, °С |
| Нукус (близ Аральского моря, пустыня) |
|||
| Ленинград |
|||
Приведенные законы Фурье иллюстрируются графиками суточного (рис. 12) и годового (рис. 13) хода температуры поверхности почву и температуры на различных глубинах. На этих рисунках четко прослеживается уменьшение амплитуды с глубиной, запаздывание времени наступления максимумов и минимумов с увеличением глубины и независимость периода колебаний от глубины.
Согласно теоретическим расчетам Фурье, глубина, до которой проявляется годовой ход температуры почвы, должна примерно в 19 раз превышать глубину проявления суточных колебаний. В действительности наблюдаются значительные отклонения от теоретических расчетов, и во многих случаях глубина проникновения годовых колебаний оказывается больше расчетной. Это обусловлено различием во влажности почвы по глубинам и во времени, изменением температуропроводности почвы с глубиной и другими причинами. 68
В северных широтах глубина проникновения годового хода температуры почвы составляет в среднем 25 м, в средних широтах- 15-20 м, в южных - около 10 м.
Температурный режим почвы
Рис. 12. Суточный ход температуры почв в июне в Тбилиси.
Цифры у кривых - глубина в метрах.
// /// IV - V VI УГ VIII К-" X XI XII
Рис. 13. Годовой ход средней месячной температуры почвы с естественной поверхностью в Тбилиси. Цифры у кривых - глубина в метрах.
Термоизоплеты
Материалы многолетних наблюдений за температурой почвы на различных глубинах могут быть представлены графически (рис. 14). На таком графике связываются температура почвы, глубина и время. Для построения графика на вертикальной оси откладывают глубины, а на горизонтальной - время (обычно месяцы). На график наносят среднюю месячную температуру почвы на разных глубинах. Затем точки с одинаковой температурой соединяют плавными линиями, которые называют термоизоплеты. Термоизоплеты дают наглядное представление о температуре активного слоя почвы на любой глубине в каждый месяц. Такие графики используют, например, для определения глубины про-
никновения критических температур, повреждающих корневую систему плодовых деревьев.
"/ III V "УН IX XI -1
Рис. 14. Изоплеты температуры почвы (Тбилиси).
Эти графики используют также в коммунальном хозяйстве, в промышленном и дорожном строительстве, при мелиорации.
Мощность мерзлого слоя обязательно учитывается при закладывании дрен в мелиорируемых районах.
1. Процессы нагревания и охлаждения почвы.
2. Теплофизические характеристики почвы
3. Суточный и годовой ход температуры почвы. Законы Фурье.
4. Зависимость температуры почвы от рельефа, снежного и растительного покрова.
6. Значение температуры почвы для растений. Оптимизация температурного режима почвы.
1. Процессы нагревания и охлаждения почвы
Солнечная радиация, поглощенная сушей, преобразуется в тепло, и часть этого тепла идет на нагревание почвы.
Температурный режим почвы зависит от радиационного баланса. Если он положительный, то поверхность почвы нагревается; а если он отрицательный, то она охлаждается.
Кроме того, на температурный режим почвы влияют процессы испарения и конденсации водяного пара на поверхности почвы:
При конденсации выделяется тепло, нагревающее почву.
При испарении тепло затрачивается и почва охлаждается.
Между поверхностью почвы и ее нижними слоями происходит непрерывный обмен теплом.
Если радиационный баланс положительный, поток тепла направлен от поверхности почвы вглубь.
Если радиационный баланс отрицательный и поверхность почвы холоднее нижележащих слоев, то поток тепла направлен вертикально вверх.
где d – плотность почвы в кг/м³.
Теплоемкость различных почв зависит не от их минерального состава, а от соотношения воды и воздуха в их порах. Так как теплоемкость воды, примерно, в 3,5 тысячи раз больше, чем воздуха, следовательно, сухие почвы имеют меньшую теплоемкость; то есть при одинаковом поступлении тепла они нагреваются, а при отдаче тепла, охлаждаются сильнее, чем влажные почвы.
4. Теплопроводность почвы –это способность почвы передавать тепло от слоя к слою.
λ - коэффициент теплопроводности [Дж· сек/м ·ºС].
Наиболее высокая теплопроводность у минеральной части почвы (то есть песка, глины), меньше – почвенной воды и минимальная – у почвенного воздуха.
Коэффициент температуропроводности – характеризует скорость распространения тепла в почве (чем он больше, тем скорость выше).(≈0,1 – 0,2 м²/сек)
Измеряется в [м²/сек]
Теплофизические характеристики почвы зависят от ее влажности. С увеличением влажности почвы теплоемкость постоянно растет.
Теплопроводность почвы возрастает до тех пор, пока она не станет равной теплопроводности воды [≈ 5,5∙ 10 4 Дж/сек] и после этого не изменяется
В связи с этим коэффициент температуропроводности с увеличением влажности почвы сначала резко возрастает, а затем снижается.
Кроме того, температурный режим почвы зависит от:
1. Цвета почв (темные лучше нагреваются).
2. Плотности почв (плотные имеют большую теплоемкость и теплопроводность, чем рыхлые).
3. Полив и осадки увеличивают затраты тепла на испарение и, таким образом, охлаждают почву.
3. Суточный и годовой ход температуры почвы. Закон Фурье
«Изменение температуры почвы в течении суток, называют суточным ходом температуры почвы».
Максимальная температура почвы в течении суток наблюдается, примерно, в 13 часов местного времени; минимальная – перед восходом Солнца. Но, под влиянием осадков, облачности и других факторов максимум и минимум могут смещаться.
«Изменение температуры почвы в течении года – годовой ход температуры почвы».
максимум – в июле, минимум в январе, феврале.
«Разница между максимальным и минимальным значением в суточном или годовом ходе, называется амплитудой хода температуры почвы»
Амплитуда суточного и годового хода температуры почвы зависит от:
1. Рельефа (северные склоны нагреваются меньше южных, и, поэтому, имеют меньшую амплитуду).
2. Растительность с снежный покров уменьшают амплитуду, так как снижают нагрев и охлаждение почвы под ними.
3. Чем больше теплоемкость и теплопроводность почвы, тем меньше ее амплитуда.
4. Облачность – уменьшает амплитуду температуры почвы.
5. Темные почвы имеют большую амплитуду, чем светлые, так как лучше поглощают и излучают радиацию
6. Кроме того, амплитуда суточного хода температуры почвы зависит от времени года (летом она максимальна, зимой минимальна).
Закон Фурье
Распространение тепла вглубь почвы происходит в соответствии с законами Фурье:
1).Период колебания температуры почвы с глубиной не изменяется (то есть интервал между двумя последовательными максимумом и минимумом, 24 часа, 12 месяцев)
2). Амплитуда колебания с глубиной уменьшается.
« Слой почвы, в котором температура в течение суток не изменяется, называется
слоем постоянной суточной температуры почвы».
(в наших широтах он начинается с глубины 70 – 100 см)
«Слой земной коры, в котором температура в течении года не изменяется – слой постоянной годовой температуры».(у нас он начинается с глубины 15 – 20 метров)
«Слой почвы, в котором наблюдается, как суточный, так и годовой ход температуры, называется активный слой, или
деятельный слой.
3).Максимумы и минимумы температуры на глубинах запаздывают по сравнению с поверхностью почвы.
Суточные максимумы и минимумы запаздывают, примерно, на 2,5 – 3,5 часа на каждые 10 сантиметров глубины. Годовые максимумы и минимумы, примерно,
на 20-30 суток на 1 метр глубины.
4. Зависимость температуры почвы от рельефа, снежного и растительного покрова
1. По сравнению с горизонтальными участками, южные склоны нагреваются сильнее, а северные слабее. Западные склоны немного теплее восточных (хотя они освещаются Солнцем одинаково, но на восточных часть тепла затрачивается на испарение росы, так как они освещаются в первую половину дня, а западные во вторую, когда росы уже нет).
2. Оголенная почва днем нагревается сильнее, чем покрытая растениями, которые поглощают часть солнечной радиации. Но в тоже время, растения уменьшают ночное охлаждение почвы, вызванное тепловым излучением Земли. Поэтому ночью почва под растительным покровом теплее, чем оголенная.
3. Снежный покров имеет очень низкую теплопроводность. Это снижает обмен теплом между почвой и атмосферой, и предохраняет почву от глубокого промерзания. (Чем больше высота снежного покрова, тем меньше глубина промерзания почвы. При высоте снега более 30 сантиметров, озимые не вымерзают в самые сильные морозы).
5. Замерзание и оттаивание почвы
Почва содержит различные соли, поэтому замерзает не при 0ºС, а при –0,5; -1,5ºС.
Промерзание начинается с верхних слоев, и в течение зимы продвигается вглубь почвы.
Глубина промерзания зависит от:
1. Суровости и продолжительности зимы.
2. Высоты снежного покрова
3. Наличия или отсутствия растительного покрова.
4. Влажности почвы (сухие промерзают глубже)
В Северном полушарии есть районы, где почва не оттаивает полностью даже летом. Это районы вечной (многолетней) мерзлоты. Мощность мерзлого слоя почвы от 1 – 2 метров на юге, до 500 и более метров на севере. Летом верхний слой мерзлоты оттаивает на несколько десятков сантиметров глубины, и здесь можно возделывать некоторые овощные и зерновые культуры. Но так как мерзлый грунт не пропускает влагу, то оттаявшая почва обычно избыточно влажная. Поэтому на Севере нашей области много болот (формируются гидроморфные почвы).
6. Значение температуры почвы для растений
Прорастание семян происходит только при определенной температуре.
Поглощение минеральных веществ увеличивается с увеличением температуры почвы.
Охлаждение почвы ниже оптимальной, задерживает рост подземных органов и снижает урожай.
Но слишком высокая температура (выше оптимальной) действует отрицательно (например: замедляется развитие семян).
Оптимизация температурного режима почвы.
1. Использование теплоизоляционных и укрывных материалов (полиэтилен, стеклянные рамы и т. д.)
2. Изменение альбедо почвы путем мульчирования (покрывают торфом, каменноугольной пылью, известью)
3. Увлажнение или осушение почвы (при этом изменяется расход тепла на испарение).
ТЕМА: ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ВОЗДУХА
1. Процессы нагревания и охлаждения воздуха.
2. Изменение температуры воздуха с высотой.
3. Устойчивость атмосферы.
4. Температурные инверсии.
5. Суточный и годовой ход воздуха.
6. Характеристики температурного режима воздуха.
1.Процессы нагревания и охлаждения воздуха
Нижние слои атмосферы плохо поглощают солнечную радиацию, поэтому воздух нагревается, главным образом, за счет тепла земной поверхности.
Днем, когда радиационный баланс положительный, наибольшую температуру имеет суша, более низкая температура у воздуха, а еще холоднее вода; которая обладает очень высокой теплоемкостью.
Ночью суша охлаждается быстро и имеет наиболее низкую температуру, более теплым оказывается воздух, а самую высокую температуру имеет вода, которая охлаждается медленно.
Перенос тепла в атмосфере, а также между атмосферой и подстилающей поверхностью происходит благодаря следующим процессам:
1. Тепловая конвекция – перенос отдельных объемов воздуха по вертикали. Над более прогретыми участками, воздух становится теплее и, следовательно, легче окружающего. Поэтому он поднимается вверх. А его место занимает более холодный соседний воздух, который также нагревается и поднимается.
Над сушей тепловая конвекция возникает днем в теплое время года, а над морями ночью и в холодное время года; когда водная поверхность теплее, чем прилегающие к ней слои воздуха.
2. Турбулентность – вихревые хаотические движения, небольших объемов воздуха в общем потоке ветра. Возникает потому, что отдельные объемы воздуха имеют неодинаковую скорость движения в общем потоке ветра. Следствием турбулентности является интенсивное перемешивание воздуха.
3. Молекулярный теплообмен – обмен теплом между земной поверхностью и прилегающим слоем атмосферы, за счет молекулярной теплопроводности неподвижного воздуха. Это очень медленный процесс.
4. Радиационная теплопроводность – перенос тепла потоками длинноволновой радиации от земной поверхности в атмосферу (Е 3) или в обратном направлении (Е а).
5. Конденсация водяного пара – при этом выделяется тепло, нагревающее воздух. Особенно это характерно для тех слоев атмосферы, где образуются облака.
2. Изменение температуры воздуха с высотой
«Изменение температуры воздуха на сто метров высоты, называется вертикальным градиентом температуры (ВГТ)»
|
t н - t в –разность температуры воздуха на нижнем и верхнем уровнях (в градусах Цельсия).
Z в - Z н – разность высот двух уровней (в метрах).
1. Если температура на верхнем уровне меньше, температуры на нижнем уровне, то температура с высотой уменьшается и ВГТ положительный. Это нормальное состояние тропосферы. (тропосфера – это самый нижний слой атмосферы до высоты равной 10 –12 километров от земной поверхности).
2. Если температура на верхнем уровне равна температуре на нижнем уровне, то ВГТ равно 0ºС/100м, то есть температура с высотой не изменяется. Такое состояние называется изотермия.
3. Если температура на верхнем уровне больше, чем температура на нижнем уровне, то температура с высотой повышается. Такое состояние называется температурная инверсия. ВГТ при этом отрицательный.
Максимальное значение ВГТ достигается над сушей в ясные, летние дни, когда температура воздуха у поверхности почвы может на 10 и более градусов превышать температуру на высоте 2 метра; то есть в данном, двухметровом слое воздуха, в пересчете на 100 метров, составляет более 500ºС/100м .
Выше этого слоя ВГТ значительно уменьшается. Кроме того, в любом слое воздуха облачность, осадки, а также, ветер, перемешивающий массы воздуха, способствует заметному снижению ВГТ.
3. Устойчивость атмосферы
Устойчивость атмосферы - способность атмосферы вызывать перемещение объемов воздуха в вертикальном направлении.
Если большой объем воздуха поднимается вверх, он попадает в слои с меньшим атмосферным давлением. В результате данный воздух расширяется, и его давление и температура уменьшаются. При опускании воздуха происходит обратный процесс.
1. Если ВГТ окружающего воздуха будет меньше 1ºС/100м , то поднимающийся воздух на всех высотах будет холоднее окружающего и, следовательно – тяжелее. Поэтому, он вскоре начнет опускаться. Такое состояние называется устойчивое равновесие атмосферы.
2. Если ВГТ окружающего воздуха
равен 1ºС/100м, то поднимающийся
воздух будет всегда иметь такую же
температуру, как и окружающий его
воздух. Поэтому вскоре он прекратит
подъем, но и опускаться, также, не
Будет. Такое состояние атмосферы
называется безразличное. Устойчивое равновесия атмосфер.
3. Если ВГТ окружающего воздуха больше 1ºС/100м, что часто случается летом, при
сильном нагревании земной поверхности, то поднимающийся воздух на всех высотах окажется теплее окружающего и он будет постоянно подниматься, вплоть до верхних границ тропосферы; где в нем, обычно, образуются облака, главным образом, кучево-дождевые, из которых выпадают ливневые дожди, град.
Такое состояние атмосферы называется неустойчивое равновесие. Оно чаще наблюдается в жаркую, солнечную погоду.
Безразличные состояние атмосферы. Неустойчивое равновесие атмосферы
4. Температурные инверсии
Инверсия - возрастание температуры воздуха с высотой.
В зависимости от условий образования бывают:
1. Радиационные инверсии – возникают при радиационном выхолаживании земной поверхности.
Выделяют два вида радиационных инверсий:
А). Ночные -образуются в теплое время года при ясной, безветренной погоде. Усиливаются в течение ночи и достигают максимума на рассвете. После восхода Солнца, инверсия начинает разрушаться. Высота слоя инверсии – несколько десятков метров, в замкнутых горных долинах – до 200 метров.
Б). Зимние – образуются, как ночью, так и днем; но только в холодное время года, когда в антициклональную погоду происходит длительное (часто – несколько недель подряд) выхолаживание земной поверхности. Высота слоя инверсии – до 2-3 километров. Особенно сильные инверсии наблюдаются в замкнутых котловинах, где застаивается холодный воздух. Это характерно для Восточной Сибири (например: Оймякон и Верхоянский –до -71ºС – полюс холода Северного полушария).
2. Адвективные инверсии – образуются при адвекции, (то есть горизонтальном надвижении) теплого воздуха на холодную поверхность, которая и охлаждает нижние слои этого воздуха.
Если происходит движение теплого воздуха над поверхностью снега, то такие адвективные инверсии, называются снежные.
5. Суточный и годовой ход температуры воздуха
В суточном ходе температуры воздуха (на высоте 2 метра) – максимум в 14 – 15 часов, местного времени; минимум перед восходом Солнца.
Амплитуда суточного хода температуры воздуха зависит от времени года и облачности так же, как и амплитуда температуры почвы.
Кроме того, на амплитуду суточного хода температуры воздуха, влияет характер подстилающей поверхности; во-первых, сюда относят рельеф поверхности:
А). В вогнутых формах рельефа (котловины, горные долины, овраги) днем воздух застаивается и прогревается; а ночью, охлажденный воздух стекает со склонов на дно. В результате, амплитуда увеличивается, максимум и минимум выражены более резко.
Б). Выпуклые формы рельефа (холмы, возвышенности) свободно обдуваются ветром, воздух над ними не застаивается. Днем воздух прогревается меньше, чем в котловине, а ночью, охлажденный, он стекает вниз.
То максимум и минимум выражены здесь слабее, амплитуда, следовательно, меньше.
Кроме того, на амплитуду суточного хода температуры воздуха влияет снежный и растительный покров – он уменьшает амплитуду, по сравнению с оголенной почвой; потому что такая почва лучше нагревается и больше охлаждается, а от нее – и нижний слой воздуха.
В годовом ходе температуры воздуха в наших широтах максимум наблюдается в июле, минимум в январе .
Амплитуда годового хода температуры воздуха зависит, главным образом, от географической широты места (от экватора к полюсам она увеличивается), а так же от расстояния местности до моря (чем ближе к морю, тем меньше амплитуда даже на одинаковой широте).
Чем больше амплитуда годового хода температуры воздуха, тем континентальнее климат.
6. Характеристики температурного режима воздуха
1.Средние температуры:
а). Средняя суточная температура – среднее арифметическое из температур, измеренных во все сроки наблюдения в течение суток (это 8 измерений).
б). Средняя месячная температура - среднее арифметическое из средних суточных температур за весь месяц.
в). Средняя годовая температура –среднее арифметическое из средних месячных температур за весь год.
(но, средняя годовая температура не может полностью охарактеризовать климат; например: в Ирландии и Калмыкии она +10ºС, но в Ирландии средняя температура января +7ºС, а в Калмыкии -6ºС. Средняя температура июля +15ºС, а в Калмыкии +24ºС. Поэтому в географии чаще всего используют средние температуры января и июля, как самого холодного и теплого месяцев).
2. Существенно дополняют сведения о средних температурах, максимальные и минимальные температуры.
а). Есть просто максимальные и минимальные температуры.
(например: максимальная и минимальная суточная температура, декадная температура и т. д.)то есть это максимальная или минимальная температура за весь период измерения (сутки, месяц, год и т. д.
б). И существуют абсолютные максимальные и минимальные температуры –это самая низкая или высокая температура, наблюдаемая за многолетний период в данный день, месяц, или в целом за год (например: 24 июля, или в феврале, или за год в целом).
3. Суммы температур – показатель, условно характеризующий количество тепла в данной местности за определенный период.
а). Сумма активных температур - сумма средних суточных температур выше +10ºС
б). Сумма эффективных температур – сумма средних суточных температур, отсчитанных от биологического минимума данной культуры.
Биологический минимум – минимальная среднесуточная температура, при которой способны развиваться растения данной культуры. (например: у яровой пшеницы +5ºС; кукурузы, огурцов +10ºС).
