9.8. Температура повітря в гірських країнах

У горах характер фізичних процесів у атмосфері відрізняється своєрідністю, що впливає на інтенсивність та особливості в розподілі погодних явищ і метеорологічних величин. У гірських районах особливо яскравою виявляється неоднорідність у розподілі температури повітря як по горизонталі, так і по вертикалі. Річ у тім, що температурна неоднорідність у горах зумовлюється як висотою місця, так і видом підстильної поверхні, експозицій схилів, звернених до різних сторін світу і отримуючих різну кількість тепла, формою рельєфу, нарешті, впливом гірської країни на повітряні потоки, атмосферні фронти, повітряні маси та інші макро- та мезосиноптичні об'єкти.

Зменшення температури з висотою, особливо в граничному шарі атмосфери, та й у середній тропосфері, швидше відбувається влітку й повільніше взимку, що пов'язано з істотним збільшенням у літню пору року величини сумарної радіації та значним прогрівом діяльної поверхні, нижніх шарів тропосфери, розвитком нестійкості та конвекції. Аналогічний хід температури повітря з підняттям вгору спостерігається в горах. Однак у гірських країнах характер зміни температури повітря з висотою має ряд специфічних особливостей, завдяки яким картина розподілу температури повітря по висотах у горах може істотно відрізнятись від розподілу в рівнинних районах. Так, узимку через накопичення холодного повітря в долинах й утворення тут так званих "озер" холодного повітря, виникають потужні та інтенсивні інверсії, які можуть зберігатись протягом усієї зими. "Озера" холодного повітря при відповідних фізико-географічних та орографічних умовах можуть заповнювати дуже великі за площею гірські котловини. У Центральній Азії вони вперше були описані В.С. Антоновим та К.Н. Нікольським. Наприклад, на території Тувинської (Урянхайської) котловини, що знаходиться у верхній частині басейну Єнісею (50 - 54° пн. ш. та 89 - 99° сх. д.) і яка простягається із заходу на схід на 700 км, а з півночі на південь від 90 до 450 км, уже починаючи з листопада відбувається накопичення і застій вихолодженого повітря. Це повітря заповнює котловину до рівня гір, що її оточують (2000 - 2500 м) й утримується тут протягом усієї зими завдяки ізольованості котловини від навколишньої місцевості та відсутності, тим самим, стоку холодного повітря. Радіаційне вихолоджування приземних підшарів повітря настільки велике, що в центральних частинах котловини мінімум температури нерідко досягає -50, -55°С, а середня температура січня становить -30, -32°С, що значно нижче середніх температур цього місяця для районів за межами котловини, що лежать не лише на одній широті з нею, але й значно північніше.

Під впливом нічного випромінювання в дуже пересіченій місцевості при стоку повітря вниз по схилу в холодний період року в ясну й безвітряну погоду утворюються на дні долин при більш високих температурах на схилах "озера" холоду, утворюючи, таким чином, зону підвищених температур повітря. Ця зона високих температур називається теплим поясом.

Дослідження показують, що в гірській області з відносними перевищеннями 500 м і менше середина теплого поясу лежить, зазвичай, на 100 - 400 м вище від дна долини. Однак оцінка висоти теплого поясу повинна проводитись у кожному окремому районі, оскільки для визначення висоти теплого поясу профіль місцевості більш важливий, ніж відносний рельєф або абсолютне перевищення.

Для теплої пори року в горах характерне зниження температури повітря з висотою. В той же час температура повітря над горами й тим більше над великою гірською країною помітно вища за температуру вільної атмосфери над найближчими рівнинами. Цей гірський ефект можна пояснити більш високою радіаційною температурою поверхні землі порівняно з повітрям.

У Чернівецькому університеті проводились дослідження режиму температури "повітря - ґрунт" на південно-західних відрогах Свідовецького хребта Карпат. Виявлено, що в добовому ході середньомісячних строкових температур повітря й ґрунту долинних гірських станцій спостерігаються істотні відмінності, що докорінно змінюють характер теплообміну системи "повітря - ґрунт". Ці відмінності найчіткіше виявляються при розгляді добового ходу різниці температур повітря й ґрунту на різних глибинах.

Порівняння різниць температур на гірській та долинних станціях дозволяє встановити, що в денні часи доби на гірській станції температура повітря на рівні 2 м виявляється в середньому нижчою, ніж у ґрунті на глибинах 5 і 20 см, при цьому зі збільшенням сонячного прогріву підвищення температури в ґрунті виявляється більш значним, ніж підвищення температури повітря. На долинних станціях навпаки температура повітря в денні часи вища від температури ґрунту на глибинах 5 та 20 см, а зі збільшенням сонячного прогріву підвищення температури повітря йде швидше, ніж підвищення температури в ґрунті.

Виявлений аномальний хід різниці температур на гірській станції зумовлений слабкою залежністю локальної зміни температури повітря від температури підстильної поверхні, оскільки шар повітря, що прилягає до земної поверхні, миттєво замінюється новими та свіжими порціями повітря із вільної атмосфери, які, як було вказано вище, більш холодні, ніж повітря над гірською країною.

У дуже високих гірських областях, де снігом та льодом покриті великі площі й де альбедо велике, може виникати від'ємний гірський ефект - зниження температури повітря над цими областями порівняно з температурою повітря вільної атмосфери.