7. Теплообмін у приземному шарі. Його роль у формуванні клімату

Теплообмін (теплопередача) — фізичний процес передавання енергії у вигляді певної кількості теплоти від тіла з вищою температурою до тіла з нижчою температурою до настання термодинамічної рівноваги. Не можливо зупинити передачу тепла між сусідніми об'єктами з різними температурами — її можна лише сповільнити.

Одиницею вимірювання теплової енергії в системі СІ є Джоуль (раніше використовувалась калорія).

Є три види теплообміну: теплопровідність, конвекція, випромінення.

Приземний шар атмосфери, нижня частина пограничного шару атмосфери, що тягнеться від земної поверхні до висоти в декілька десятків м-коду, найбільш підвладна впливу земної поверхні. Товщина П. с. а. змінюється в досить широких межах залежно від термічної стратифікації атмосфери, величини швидкості вітру і шорсткості земної поверхні. У П. с. а. спостерігається різка зміна метеорологічних елементів з висотою: вертикальні градієнти швидкості вітру, температури і вологості в П. с. а. у десятки і сотні разів перевищують відповідні величини у вищерозміщених шарах, але зменшуються по абсолютній величині із збільшенням висоти. Швидкість вітру з висотою зростає, напрям його практично не змінюється. Верхній кордон П. с. а. незрідка збігається з верхнім кордоном інверсії температури, туману, міського або індустріального забруднення атмосфери.

8. Турбулентна дифузія та її значення його у формуванні клімату

Дифузія — одна із стадій численних технологічних процесів (адсорбції, сушки, екстрагування, брикетування зі зв'язуючими тощо). Дифузія відбувається в газах, рідинах і твердих тілах. Механізм дифузії в цих речовинах істотно різний. Дифузія що відбувається внаслідок теплового руху атомів, молекул, — молекулярна дифузія. Дифундувати можуть як частинки сторонніх речовин (домішок), нерівномірно розподілених у середовищі, так і частинки самої речовини середовища. У останньому випадку процес називається самодифузією. Термодифузія — це дифузія під дією градієнта температури в об'ємі тіла, бародифузія — під дією градієнта тиску або гравітаційного поля. Перенесення заряджених частинок під дією зовнішнього електричного поля — електродифузія. У рухомому середовищі може виникати конвекційна дифузія, при вихровому русі газу або рідини — турбулентна дифузія.

Наслідком дифузії є переміщення часток із областей, де їхня концентрація висока, в області, де їхня концентрація низька, тобто вирівнювання концентрації часток у термодинамічній системі, встановлення рівноваги за складом.

Дифузія дуже розповсюджене явище, яке відіграє велику роль у функціонуванні живих організмів. У легенях молекули кисню дифундують у кровоносні судини, завдяки процесам дифузії відбувається обмін речовин у клітинах. Турбулентної дифузії, перенесення в-ва в просторі, обумовлений турбулентним рухом середовища. Під турбулентним розуміють вихровий рух рідини або газу, при к-ром елементи (частки) середовища роблять невпорядковані, хаотичний. руху по складних траєкторіях, а швидкість, т-ра, тиск і щільність середовища випробовують хаотичний. Флуктуації

9. Поля вологості та хмарності. Їх роль в формуванні клімату

На фронтах оклюзії спостерігаються різні видозміни основних форм, наприклад, щільні високо-купчасті (Ac op.) і шарувато-купчасті (Sc op.).

Поняття хмари висхідного ковзання можна поширити також на орографічні хмари, зв'язані зі сходженням повітряної маси по гірському хребту. У даному випадку частіше усього розвиваються купчасто подібні хмари.

Хмари конвекції Хмари конвекції - це хмари, пов'язані з атмосферною конвекцією, тобто підйом великих мас повітря викликає термічна конвекція при нестійкій стратифікації повітря (рис. 2). Швидкість підйому нерідко досягає 10 м/с і більше. Все це призводить до утворення конвективних хмар і випадінню зливових опадів. У першій стадії розвитку конвекції, коли вона є лише різновидом неупорядкованого турбулентного руху, це плоскі купчасті хмари (Cu hum.), а також разірвано-купчасті (Cu fr.). При виникненні добре оформлених висхідних струменів значної швидкості виникають потужні купчасті хмари (Cu cong.) і купчасто-дощові (Cb), інакше їх називають зливовими і грозовими. У середньому ярусі з конвекцією пов'язані деякі різновиди високо-купчастих хмар (Ac) - пластівчасті, башто видні.

Хмарність Хмарність є однією з важливіших кліматичних характеристик, тому що кількість і форма хмар тісно пов’язані з синоптичними процесами даного району. Крім того, хмари зменшують притік прямої сонячної радіації вдень, а вночі захищають землю від вихолоджування, несуть дощі і сніг, грози і град.

Режим хмарності формується під впливом циркуляційних процесів, а також під впливом підстилаючої поверхні. Роль останньої особливо проявляється у теплу пору року, коли зі збільшенням надходження радіації зростає термічна неоднорідність підстилаючої поверхні. Висхідні та низхідні потоки, що при цьому виникають, сприяють утворенню хмарності або її руйнуванню.

При характеристиці хмарності частіш за все розглядається її кількість на небосхилі, форма хмар та висота її нижньої межі. Кількість хмарності визначається візуально, а висота хмар частіше за допомогою приладів. Ступінь покриття небосхилу хмарами оцінюється по 10-бальній шкалі: 0 - 2 бала - ясно, 3 - 7 балів -хмарно з проясненням, 8 - 10 балів - хмарно.

Утворення хмарності над Харковом пов’язане в основному з атмосферними фронтами і менше - з конвекцією. Ступінь покриття неба хмарами залежить від пори року. У зимові місяці над містом панує хмарна погода. Повторюваність хмарного стану неба у цей час складає 77 - 82% по загальній хмарності і 63 - 72% по нижній.

Поступово від зимових місяців до літніх повторюваність хмарного стану неба по обох видах хмарності зменшується, а повторюваність ясного та хмарного з проясненням значно збільшується. Влітку повторюваність хмарного стану неба найменша на протязі року (37 - 44% по загальній та 17 - 20% по нижній хмарності). Восени з посиленням циклонічної діяльності кількість хмарності збільшується і повторюваність хмарного стану неба у кінці осені вже досягає 77% по загальній хмарності та 65% по нижній.

Повторюваність ясного стану неба по місяцях має зворотний хід, тобто найбільша повторюваність ясного стану неба відмічається у серпні (40% по загальній хмарності і більше 60% по нижній).

Коефіцієнти сталості сонячної та хмарної погоди. Зміна форм хмарності в залежності від пори року. Вплив висоти хмарності на світловий режим, тривалість сонячного сяяння. Географічний розподіл хмарност

10. Загальна циркуляція атмосфери

Систему великомасштабних повітряних течій називають загальною циркуляцією атмосфери. В 1921 р. норвезький кліматолог Б’єркнес на основі синоптичних карт розробив схему циркуляції атмосфери, згідно з якою в кожній півкулі формуються три зональних кільця.

Перше кільце охоплює тропічні широти і включає висхідне підняття повітря над екватором, перенесення його до тропіків, опускання біля 30° широти /баричні максимуми/ і повертання до екватора пасатами. Друге кільце в помірних широтах складається з підняття повітря і переносу його через стратосферу в тропічні широти й до полюсів, а в тропосфері тут панує західний перенос з утворенням циклонів і антициклонів. Третє кільце розміщено біля полюсів, там повітря опускається і переноситься до Арктичного і Антарктичного фронтів, де переважають висхідні рухи повітря. Загальна циркуляція включає до себе зональні й меридіональні складові частини, основними ланками яких є:

І/ Західно - Східний і Східно - Західний переноси повітряних мас, 2/ циклонічна і антициклонічна діяльність у помірних широтах; 3/ полярні циркуляції; 4/пасати; 5/мусони; 6/струменеві течії.

Західний перенос виникає завдяки тому, що баричний градієнт спрямований за меридіаном від тропіків до полюсів, а сила Коріоліса відхиляє повітряні маси в північній півкулі вправо, а в південній вліво, тобто з заходу на схід. Західний перенос охоплює в помірних широтах всю тропосферу, в полярних широтах верхню частину тропосфери, вище північно-східних і південно-східних вітрів нижньої тропосфери; в тропічних широтах над пасатами у верхній тропосфері також панують західні вітри, які іноді називають антипасатами, хоча генетичного зв'язку між ними немає.