6. Вплив рослинності та снігового покриву на перенесення тепла у ґрунті.

Ґрунт під рослиним покривом має температуру нижчу, порівняно з оголеним, амлітуда коливань також значно менша за рахунок малого денного максимуму і більшого нічного мінімуму. Велику роль відіграє тип та густина рослиності.

У лісному масиві формуються два діяльних шари: у кроні дерев і у ґрунті. Якщо ліс густий і висота дерев досягає 20-30 м, то до поверхні ґрунту доходить 2-7 % сонячної радіації, від тієї що приходить на верхню межу лісу. Це чинить великий вплив на формування вертикального профілю температури в грунту .

Взимку, коли велике значення має випромінювання, ґрунт під рослинністю має більш високу температуру, ніж ґрунт оголений. Велику роль грає сніговий покрив. Сніг має велике короткохвильове альбедо, тобто інтенсивно відбиває короткохвильову сонячну радіацію (близько до абсолютно білого тіла) і випромінює теплову інфрачервону довгохвильову радіацію як абсолютно чорне тіло, тому радіаційний баланс снігової поверхні від’ємний. Завдяки радіаційним втратам тепла снігова поверхня дуже охолоджується і поверхня снігу має нижчу температуру ніж оголена поверхня ґрунту. Але сніг має малу теплопровідність і температура всередені снігу збільшується з глибиною. Це приводить до того, що температура поверхні ґрунту під снігом завжди більша. Сніг перешкоджає глибокому промерзанню ґрунту, добові коливання температури у ньому досягають глибини лише 20-30 см.

Навесні завдяки снігу ґрунт відігрівається повільно, тому що тепло витрачається на танення та випаровування снігу і температура поверхні снігу коливається біля 0 ⁰С, а поверхня оголеного ґрунту у той самий час може мати значну додатну температуру.

Обробка ґрунту суттєво впливає на умови пренесення у ньому тепла. Орання ґрунту сприяє зростанню пористості і зменшенню об’ємної теплоровідності, що навесні сприяє нагріванню тонкого поверхневого шару і дозволяє сіяти зернові у ранні терміни, що в умовах недостатньої вологості ґрунту є позитивним фактором, бо дозволяє використати весняні запаси води.

Зрошування ґрунту призводить до різкого зростання його теплопровідності і вдень знижує температуру на усіх глибинах. Вночі, навпаки, великий потік тепла з глибини до поверхні перешкоджає охолодженюю поверхні. Ця особливість використовується при боротьбі з приморозками на ґрунті.

7. Особливості перенесення тепла у водоймищах

Більша частина земної кулі вкрита океаном. Розповсюдження тепла в океані суттєво відрізняється від того, що у ґрунті. Це обумовлено теплопровідністю води, особливо у верхньому шарі товщиною 50-100 см, яка приблизно рівна як у ґрунті, та великою об’ємною теплоємністю у 2-4 раза більша ніж у ґрунті, прозорістю  проникненням сонячної радіації до значних глибин, і існуванням конвективно-вітрового перемішування при вертикальних та горизонтальних рухах води.

Тепловміст води у деякому шарі обумовлюється радіаційним балансом, потоком тепла, витратами на випаровування. Теплообмін в океані відбувається під впливом упорядкованих вертикальних рухів води, а не тільки молекулярного потоку тепла, що значно сприяє процесу перенесення тепла. Важливим фактором є горизонтальний теплообмін, обумовлений переносом тепла океанічними течіями та вихорами мезомасштабу, бо верхній шар океану завжди знаходиться у турбулентному стані, за рахунок динамічної та теплової взаємодії з атмосферою. Великий вплив чинять вітрові хвилі, що сприяють перемішуванню води.

Амплітуда добових коливань температури поверхні води менша у 10-100 разів за амплітуду поверхні ґрунту. Так у тропічній зоні вона у середньому дорівнює 0,5 ⁰С, у помірній 0,1-0,2 ⁰С, у той час, коли на суші ці коливання досягають 15-30 ⁰С.

Температурні коливання у водоймищах поширюються на значно більші глибини ніж у ґрунті. В океані виділяють два шари: квазіоднорідний шар  це шар турбулентного перемішування, у якому вертикальний профіль температури близький до ізотермічного, та сезоний термоклин  шар, розташований нижче квазіоднорідного шару, в якому температура води швидко зменшується з глибиною (рис.4).

Рис. 4 – Вертикальні профілі температури води в океані у різні сезоні

Нижня межа квазіоднорідного шару, яка є верхнею межою сезонного термоклину, суттєво змінюється на протязі року. У теплий період з липня по жовтень товщина квазіоднорідного шару близька до 50 м, у сезонному термоклині температура води стрибком зменшується з глибиною. У цей час температура поверхневого шару висока і густина зростає з глибиною. За цю умову перемішування у квазіоднорідному шарі здійснюється тільки за рахунок механічної енергії вітру.

В холодний період року складаються умови для розвинення вертикальної конвекції, бо поверхневі води охолоджуються і опускаються на глибину, а глибинні теплі підіймаються до поверхні. Товщина квазіоднорідного шару під впливом конвективно-вітрового перемішування досягає в січні 100-150 м.

Великий вплив на теплообмін і температуру океану чинять льодові поля, які вкривають великі території в арктичному та антарктичному басейнах. При наявності полів льоду на поверхні океану потік тепла в океані завжди спрямовано з глибини до льоду. При температурах нижчих за 4 ⁰С густина води стрибком зменшується, що сприяє конвективному перемішуванню води у квазіоднорідному шарі  глибинні води піднімаються, а поверхневі опускаються. Лід, що виникає при від’ємній температурі, має меншу щільність ніж вода і малу теплопровідність, тому він знаходиться на поверхні водоймищ і захищає іх від глибокого промерзання.