- •Конспект лекцій з метеорології та кліматології
- •Предмет і методи метеорології і кліматології
- •1.1. Місце і значення метеорологічних і кліматичних досліджень у системі екологічних знань
- •1.2. Предмет і методи метеорологічних та кліматичних досліджень
- •1.3. Історія розвитку метеорології і кліматології
- •Атмосфера і повітря
- •2.1. Склад атмосфери
- •2.2. Значення атмосфери
- •2.3. Будова атмосфери
- •Радіаційний режим в атмосфері
- •3.1. Вплив сонячної радіації на атмосферні процеси і біосферу
- •3.2. Основні частини спектра і їхнє біологічне значення
- •3.3. Вплив висоти Сонця на інтенсивність сонячної радіації в атмосфері
- •3.4. Види потоків сонячної радіації
- •Радіаційний баланс і його складові
- •Тепловий режим атмосфери
- •4.1. Тепловий баланс
- •4.2. Тепловий режим земної поверхні (теплоємність і теплопровідність ґрунту)
- •4.3. Добовий і річний хід температури ґрунту
- •4.4. Добовий і річний хід температури у верхніх шарах води
- •4.5. Тепловий режим нижнього шару атмосфери
- •4.6. Адіабатичні зміни температури повітря
- •4.7. Добовий і річний хід температури повітря
- •4.8. Поняття про заморозки
- •4.9. Теплові пояси
- •Вода в атмосфері
- •5.1. Випаровування, його швидкість і розподіл у часі
- •5.3. Характеристики вологості повітря
- •5.3. Конденсація і сублімація
- •5.4. Утворення хмар; хмарність
- •5.5. Опади
- •Баричне поле і вітер
- •6.1. Рівняння стану газів повітря
- •6.2. Баричне поле, його характеристика
- •6.3. Причини зміни атмосферного тиску
- •6.4. Вітер, його швидкість і напрямок
- •Атмосферна циркуляція
- •7.1. Циркуляція атмосфери
- •7.2. Повітряні маси, їхня класифікація
- •7.3. Атмосферні фронти
- •7.4. Циклони й антициклони
- •7.5. Домінуючі (пануючі) і місцеві вітри
- •7.6. Центри дії атмосфери
- •Погода і клімат
- •8.1. Класифікація типів погод
- •8.2. Прогноз погоди
- •8.3. Фактори формування клімату
- •8.4. Класифікація кліматів
Тепловий режим атмосфери
4.1. Тепловий баланс.
4.2. Тепловий режим земної поверхні (теплоємність і теплопровідність ґрунту).
4.3. Добовий і річний хід температури ґрунту.
4.4. Добовий і річний хід у верхніх шарах води.
4.5. Тепловий режим нижнього шару атмосфери.
4.6. Адіабатичні зміни температури повітря.
4.7. Добовий і річний хід температури повітря.
4.8. Поняття про заморозки.
4.1. Тепловий баланс
Як витрачаються надлишки тепла (позитивний радіаційний баланс) і як поповнюється його недоїмка (у випадку негативного радіаційного балансу), як встановлюється теплова рівновага для поверхні, для атмосфери і для системи «поверхня — атмосфера», пояснює тепловий баланс.
Рівняння теплового балансу поверхні:
Вз = LE + P + Т ,
де Вз — радіаційний баланс (завжди позитивний), LE — витрати тепла на випар (L — прихована теплота паротворення, Е — випар), Т — турбулентний теплообмін між поверхнею і атмосферою, Р — теплообмін між поверхнею і нижніми шарами ґрунту або води.
Тепловий баланс атмосфери включає радіаційний її баланс Вa (завжди негативний), тепло, що надходить від поверхні Т и тепло, що виділяється при конденсації вологи LE (величини завжди позитивні). Має значення перенос тепла в атмосфері — адвекція Аа. Вона приводить у середньому за рік до переносу тепла з низьких широт у високі, тобто до витрати його в першому випадку і приходу в другому. У тепловому балансі атмосфери в цілому адвекцію можна не враховувати, але при розгляді теплового балансу окремих частин атмосфери її необхідно приймати до уваги.
Середній багаторічний тепловий баланс атмосфери можна виразити рівнянням: Вa + Т + LE (-A) = 0
Тепловий баланс системи "Земля - Атмосфера" – це алгебраїчна сума тепла, що отримується Землею в цілому (разом з атмосферою) від зовнішніх джерел і тепла, що втрачається через атмосферу у космічний простір.
Вs=L(E-r)+A+F
де L - прихована теплота паротворення, E - випар, r - опади, A - адвекція, тобто кількість тепла, що переноситься повітряними течіями, F - тепло, що переноситься морськими течіями.
Тепловий баланс поверхні й атмосфери разом як цілого в середньому багаторічному дорівнює нулю.
Сонячна радіація, що потрапила в атмосферу, частково (31%) направляється назад у міжпланетний простір (7% розсіюється і 24% відбивається хмарами). Атмосфера поглинає 17% радіації, що прийшла, (3% поглинається озоном, 13% водяним пором і 1% хмарами). Останні 52% (пряма + розсіяна радіація) досягають підстилюючої поверхні, яка: 4% відбиває за межі атмосфери, а 48% поглинає. З 48% поглинених поверхнею, 18% йде на ефективне випромінювання. Таким чином, радіаційний баланс поверхні (залишкова радіація) складе 30% (52% — 4% — 18%). На випар з поверхні витрачається 22%, на турбулентний обмін теплом з атмосферою — 8%. Тепловий баланс поверхні: 30% — 22% — 8% = 0.
Випромінювання атмосфери в міжпланетний простір — 65 %. Її радіаційний баланс: — 65% + 17% + 18%= — 30%. Тепловий баланс атмосфери: —30% + 22% + 8% = 0.
Альбедо Землі як планети 35%.
Усе, що Земля одержує від Сонця (100%), згодом іде в міжпланетний простір (35% + 65%).