Характеристика розподілу температури залежно від особливостей підстильної поверхні

Тепловий режим ґрунту формується під впливом двох основних факторів – падаючої на поверхню сонячної радіації та потоком радіогенного тепла земних надр. Сезонні та добові зміни інтенсивності сонячної радіації та температури зовнішнього повітря та інтенсивності падаючої сонячної радіації в залежності від конкретних ґрунтово-кліматичних умов коливаються в межах від декількох десятків сантиметрів до півтора метра.

На річні коливання температури значно впливає сніговий покрив, який зменшує потоки теплоти в холодну пору року. Максимальна температура в Північній півкулі настає у липні, мінімальна - у січні.

Поширення теплоти в ґрунті залежить від його об'ємної теплоємності та теплопровідності. За однакової кількості теплоти сильніше нагрівається той грунт, у якого більша об'ємна теплоємність. Об'ємна теплоємність - це така кількість теплоти, яка потрібна для нагрівання 1 см3 на 1 °С. Вона залежить від мінерального складу грунту і може коливатися від 0,86 до 1,68 МДж/м3. Значно більшою мірою об'ємна теплоємність залежить від пористості і вологості грунту. Для води вона становить 4,19 МДж/м3, а повітря -1,26 МДж/м3, тому чим більше води в грунті і менше повітря, тим більша його теплоємність.

Проникнення теплоти на глибину регулюється теплопровідністю ґрунту, під якою розуміють ту кількість теплоти, яка проникає через 1 см2 на глибину 1 см, за різниці температур на краях шару 1 °С. Залежно від хімічного складу ґрунту коефіцієнт теплопровідності може коливатися від 0,4 до 2,5. Вт/м. Однак, якщо для води він дорівнює 0,54 Вт/м, а для повітря 0,02 Вт/м, то для ґрунту він більшою мірою залежатиме від його пористості та вологості. Цими самими характеристиками ґрунту визначається і температуропроводність.

Проникнення теплоти на глибину відбувається за трьома законами Фур 'є:

1. Зі зростанням глибини в арифметичній прогресії амплітуда

коливання температури зменшується в геометричній прогресії;

2. Поширення температури в ґрунті відбувається з

запізненням пропорційно глибині;

3. Глибини, на яких коливання температури різних періодів зменшується в однакову кількість разів, відносяться як корні квадратні з цих глибин.

Відповідно до цих законів добові максимуми і мінімуми на кожні 10 см глибини запізнюються на 3 год, а річні - на 20—30 діб на кожен метр глибини. Під час послідовного нагрівання шарів, кожен з них поглинає певну кількість теплоти, тому амплітуда коливання добових температур на кожні 15 см глибини зменшується у два рази. Шар, у якому коливання температур припиняються, називається шаром постійної температури. Добові коливання припиняються на глибині 1 м, річні, у низьких широтах, на глибині 5 м, у середніх - на глибині 19-20 м, у високих - 25 м. Наприклад, альбедо чорнозему становить 8-14%, сірозему – 10-25, глини – 16-23, піску – 34-40, Отже, темні, багаті на гумус чорноземи поглинають більше сонячної радіації, ніж сіроземи.

Основним показником теплового режиму є температура ґрунту, яка визначається надходженням сонячної енергії і тепловими властивостями самого ґрунту. Крім клімату і властивостей ґрунту вона залежить від рельєфу, рослинного і снігового покриву, механічного складу і забарвлення. Для температури ґрунту характерна добова і річна періодичність. Максимальна температура поверхні ґрунту спостерігається близько 13 год., мінімальна – перед сходом сонця.