14.Тепловой баланс земной поверхности.

Земная поверхность (почва или вода) непрерывно разными способами получает и теряет тепло. Через земную поверхность тепло передается вверх, в атмосферу и вниз — в почву или воду. Алгебраическая сумма всех приходов и расходов тепла на земной поверхности равна нулю, что определяется законом сохранения энергии. Это алгебраическая сумма приходов и расходов выражается уравнением теплового баланса земной поверхности:

R+P+A+LE=0,

где R-радиационный баланс, P-приход тепла или отдача его в воздух путем теплопроводности, A-приход или расход путем теплообмена с более глубокими слоями почвы или воды, LE-потеря тепла при испарении или приход его при конденсации (L—удельная теплота испарения, E-масса испарившейся или сконденсировавшейся воды).

Радиационный баланс на земной поверхности уравновешивается нерадиационной передачей тепла.

Средняя температура земной поверхности любом месте меняется мало. Сезонные изменения прихода-расхода тепла в почве или воде за год уравновешивается.

15.Законы Фурье.

Первый закон Фурье - период колебаний температуры не изменяется с глубиной.

Т₀=Т_z= const

Второй закон Фурье - возрастание глубины в арифметической прогрессии приводит к уменьшению амплитуды в прогрессии геометрической.

А₂=А₁ ,

где А₁ и А₂ – амплитуда на глубине z₁ z₂, Т – период колебаний, а – теплопроводность.

Убывание амплитуды с глубиной приводит к тому, что на некоторой глубине (меньшей для суточных амплитуд и большей для годовых) колебания температуры практически прекращаются.

Третий закон Фурье гласит, что сроки наступления максимальных и минимальных температур, как в суточном, так и в годовом ходе запаздывают с глубиной пропорционально увеличению глубины.

Суточные экстремумы запаздывают на 2.5-3.5 часа, а годовые - на 20-30 дней. Летом температура от поверхности почвы в глубину падает (режим инсоляции), зимой растет (режим излучения), весной она сначала растет, потом падает (промежуточный весенний), осенью, наоборот, сначала убывает, потом растет (промежуточный осенний).

Четвертый закон Фурье глубины слоев постоянной суточной и годовой температур соотносятся между собой как корни квадратные из периодов колебаний,

16.Тепловой режим почвы и водоемов. Суточный и годовой ход температуры почвы и водоемов.

В почве тепло распространяется путем молекулярной теплопроводности, а в воде - путем турбулентного перемешивания и термической конвекции. Кроме того, солнечная радиация проникает в воду глубже, чем в воду.

Водный бассейн за теплое время дня и года накапливает в достаточно мощном слое воды большое количество тепла, ночью и зимой - отдает. Температура верхнего слоя воды изменяется незначительно. Почва в быстро накапливая тепло в относительно тонком слое, сильно нагревается, а, ночью отдает большую часть тепла и мало накапливает его к зиме. При отдаче температура почвы падает очень быстро.

Суточные колебания температуры в воде (десятки метров), а в почве (менее метра). Годовые колебания температуры в воде (сотни метров), а в почве (10-20 м). Суточные и годовые колебания температуры в почве значительно больше, чем в воде.

3.5.Суточный и годовой ход температуры почвы и водоемов.

Почва. Мin через полчаса после восхода солнца, когда радиационный баланс поверхности почвы равен 0 (отдача тепа=притоку). Маx от 13 до 14 часов, при максимуме радиационного баланса. После этого температура падает. Радиационный баланс в послеполуденные часы и до вечера положительный. Отдача тепла в атмсф. Из верхнего слоя почвы (днев.часы) путем эф. Излучения и возросшей теплопроводности и увеличившегося испарения воды. Сут.ход t на пов-ти почвы имеет вид синусоиды. Кривая суточного ходя температуры зависит от изменений облачности, осадков, или адвективных изменений температуры воздуха Суточные амплитуды температуры почвы зависят от:облачности, экспозиции склонов, характера почвенного покрова. Годовой ход: в троп.широтах год.амплитуда небольшая и растет с широтой.

Вода. Тепло распространяется путем турбулентности. Поэтому нагревание и охлаждение распространяется на более толстый и обладающий большей теплоемкостью слой. Изменения t на пов-ти воды незначительны. Сут.колебания t в океане мах-15-16 ч и min через 2-3 ч после восхода Солнца. Год.амплитуда значительно больше суточной, но меньше чем годовая на пов-ти почвы. Запаздывание колебаний: суточные-15-20 м, годовые-150-400 м.

.