- •Міністерство освіти і науки України
- •Національний педагогічний університет
- •Імені м. П. Драгоманова
- •Г. Д. Проценко
- •Передмова
- •Предмет метеорології та кліматології
- •1.2 Державна гідрометеорологічна служба
- •1.3 Значення метеорології та кліматології для народного господарства
- •1.4 Коротка історія розвитку метеорології та кліматології.
- •2. Атмосфера Землі
- •2.1. Хімічний склад сухого повітря нижніх шарів атмосфери
- •2.2. Склад повітря у високих шарах атмосфери
- •2.3. Густина повітря
- •2.4. Вертикальна будова атмосфери
- •2.5. Методи дослідження атмосфери
- •3. Сонячна, земна та атмосфера радіація
- •3.1. Випромінювання Сонця
- •3.2. Основні закони випромінювання
- •3.3. Спектральний склад сонячної та земної радіації
- •3.4. Сонячна стала
- •3.5. Пряма сонячна радіація
- •3.6. Послаблення сонячної радіації в атмосфері
- •3.7. Сумарна сонячна радіація
- •3.8. Засвоєння сонячної радіації земною поверхнею
- •3.9. Випромінювання земної поверхні та атмосфери
- •3.10. Радіаційний баланс земної поверхні
- •4. Тепловий режим земної поверхні та атмосфери
- •4.1. Тепловий баланс земної поверхні
- •4.2. Нагрівання й охолодження ґрунту
- •4.3. Добовий та річний хід температури поверхні ґрунту
- •4.4 Розповсюдження тепла у глибину ґрунту
- •4.5. Промерзання ґрунту. Вічна мерзлота
- •4.6. Особливості нагрівання і охолодження водойм
- •4.7. Шляхи теплообміну земної поверхні з атмосферою
- •4.8. Добовий хід температури повітря
- •4.9. Неперіодичні зміни температури повітря
- •4.10. Приморозки
- •4.11. Річні зміни температури повітря
- •4.12. Вертикальний розподіл температури повітря
- •4.13. Географічний розподіл температури повітря поблизу земної поверхні
- •4.13.1. Мінливість середніх місячних температур повітря
- •4.13.2. Приведення температури повітря до рівня моря
- •4.13.3.Географічний розподіл середньої річної температури повітря
- •4.13.4. Розподіл середньої місячної температури повітря в січні
- •4.13.5. Географічний розподіл місячної температури повітря в липні
- •4.13.6. Екстремальні температури
- •4.14. Температурні інверсії
- •4.14.1. Приземні інверсії
- •4.14.2. Висотні інверсії
- •4.15. Адіабатичні процеси в атмосфері
- •4.15.1. Сухоадіабатичні зміни температури повітря
- •4.15.2. Вологоадіабатичні зміни температури повітря
- •4.16. Стратифікація атмосфери та вертикальна рівновага сухого повітря
- •4.17. Стратифікація атмосфери та вертикальна рівновага насиченого повітря
- •4.18. Добовий хід стратифікації атмосфери та конвекції
- •4.19. Тепловий баланс системи Земля – атмосфера
- •Питання для самоперевірки
- •5. Вода в атмосфері
- •5.1. Випаровування води
- •5.1.1. Тиск насиченої водяної пари
- •5.1.2. Швидкість випаровування води
- •5.2. Географічний розподіл випаровування та випаровуваності
- •5.3. Характеристики вологості повітря
- •5.4. Добовий та річний хід тиску водяної пари
- •5.5. Добовий та річний хід відносної вологості повітря
- •5.6. Географічний розподіл вологості повітря
- •5.7. Конденсація та сублімація водяної пари в атмосфері
- •5.8. Міжнародна класифікація хмар
- •5.9. Мікроструктура та водність хмар
- •5.10. Світлові явища у хмарах
- •5.11. Добовий та річний хід хмарності
- •5.12. Тривалість сонячного сяйва
- •5.13. Серпанок, туман, імла
- •5.13.1. Умови утворення туманів
- •5.13.2. Географічний розподіл туманів
- •5.14. Наземні гідрометеори
- •5.15. Ожеледь. Ожеледиця. Зледеніння літаків
- •5.16. Умови утворення атмосферних опадів
- •5.17. Класифікація атмосферних опадів
- •5.18. Електризація хмар та опадів
- •5.19. Гроза
- •5.19.1. Куляста блискавка
- •5.19.2. Вогні святого Ельма
- •5.20. Активний вплив людини на атмосферні процеси
- •5.21. Режим атмосферних опадів
- •5.21.1. Добовий хід атмосферних опадів
- •5.21.2. Річний хід атмосферних опадів
- •5.21.3. Тривалість та інтенсивність опадів
- •5.22. Географічний розподіл атмосферних опадів
- •5.23. Показники зволоження території
- •5.23.1. Коефіцієнти зволоження території
- •5.23.2. Мінливість умов зволоження території. Посушливі явища
- •5.24. Водний баланс земної кулі
- •5.24.1. Обіг вологи в атмосфері
- •5.25. Сніговий покрив
- •5.25.1. Снігова лінія
- •5.25.2. Хуртовини
- •Ключ до тестів і модуля
- •6. Атмосферний тиск та циркуляція атмосфери
- •6.1. Одиниці вимірювання атмосферного тиску
- •6.2. Зміна атмосферного тиску при зміні висоти
- •6.2.1. Вертикальний баричний градієнт
- •6.2.2. Баричний ступінь
- •6.3. Баричне поле
- •6.3.1. Карти баричної топографії
- •6.3.2. Горизонтальний баричний градієнт
- •6.4. Добовий та річний хід атмосферного тиску
- •6 Мал. 6.10. Напрямок вітру в румбах та градусах. .5. Вітер
- •6.6. Сили, які впливають на швидкість та напрямок вітру
- •6.6.1. Зміна напрямку та швидкості вітру при підняті угору
- •6.6.2. Вплив тертя на швидкість і напрямок вітру
- •6.6.3. Добовий та річний хід швидкості вітру
- •6.7. Повітряні маси. Атмосферні фронти
- •6.7.1. Повітряні маси
- •6.7.2. Атмосферні фронти
- •6.8. Струминні течії в атмосфері
- •6.9. Географічний розподіл атмосферного тиску. Центри дії атмосфери
- •6.9.1. Розподіл тиску в січні
- •6.9.2. Розподіл тиску в липні
- •6.9.3. Центри дії атмосфери
- •6.10. Кліматологічні фронти
- •6.11. Загальна циркуляція атмосфери
- •6.11.1. Зони атмосферного тиску та вітру поблизу земної поверхні і в нижній тропосфері
- •6.11.2. Зони тиску та вітру у верхній тропосфері і стратосфері
- •6.11.3. Циркуляція атмосфери в тропічних широтах. Пасати
- •6.11.4. Тропічні циклони
- •6.11.5. Мусони
- •6.12. Циркуляція атмосфери в помірних та високих широтах
- •6.12.1. Циклони
- •6.12.2.Антициклони
- •6.13. Місцеві вітри
- •6.14. Шквали
- •6.15. Маломасштабні вихори
- •6.16. Синоптичний аналіз та прогноз
- •6.17. Місцеві ознаки погоди
- •Питання для самоперевірки
- •7. Клімат та чинники його формування
- •7.1. Кліматична система
- •7.2. Чинники формування клімату
- •7.2.1. Радіаційні чинники формування клімату
- •7.2.2. Циркуляційні чинники клімату
- •7.2.3. Роль підстильної поверхні у формуванні клімату
- •7.2.3.1. Основні властивості підстильної поверхні, які впливають на клімат
- •7.2.3.2.Особливості морського та континентального кліматів
- •7.2.3.3. Континентальність клімату
- •7.2.4. Вплив морських течій на клімат
- •7.2.5. Вплив рослинного покриву на клімат
- •7.2.6. Вплив снігового покриву на клімат
- •7.2.7. Вплив рельєфу на клімат
- •8. Класифікація кліматів
- •8.1. Класифікація кліматів л.С. Берга
- •8.2. Класифікація кліматів б.П. Алісова
- •9. Мікроклімат та методи його дослідження
- •9.1. Методи дослідження мікроклімату
- •9.2. Мікроклімат міста
- •10. Зміни та коливання клімату
- •10.1. Ознаки різних типів клімату минулого
- •10.1.1. Ознаки теплого клімату
- •10.1.2.Ознаки холодного клімату
- •Ознаки сухого клімату
- •10.1.4. Ознаки вологого клімату
- •10.2. Про зміни клімату в геологічному минулому
- •10.3. Про коливання клімату в історичний час
- •10.4. Сучасні коливання клімату
- •10.5. Гіпотези, що пояснюють зміни клімату Землі
- •10.5.1. Астрономічні гіпотези
- •10.5.2. Фізичні гіпотези
- •10.5.3. Геолого-географічні гіпотези
- •10.6. Вплив людини на клімат
- •10.6.1. Навмисний вплив
- •10.6.1.1. Зрошення
- •10.6.1.2. Осушення
- •10.6.1.3. Будівництво ставків та водосховищ
- •10.6.1.4. Створення полезахисних лісових смуг
- •10.6.1.5. Затримання снігу та талої води на полях
- •10.6.1.6. Збільшення кількості атмосферних опадів шляхом активного пливу людини на атмосферні процеси
- •10.6.2. Ненавмисний вплив
- •10.6.2.1. Зміна газового складу атмосфери
- •10.6.2.2. Збільшення вмісту аерозолів
- •10.6.2.3. Збільшення виробництва промислової енергії
- •Тести до іі модуля
- •Ключ до тестів іі модуля
- •Бібліографічний список
- •Предметний покажчик
- •Іменний покажчик
7.2.3. Роль підстильної поверхні у формуванні клімату
При вивченні ролі підстильної поверхні у формуванні клімату у першу чергу мають на увазі два зовсім різні види земної поверхні: це водна поверхня та суходіл. Під впливом водної поверхні та суходолу в усіх зонах земної кулі формуються два зовсім різних типи клімату – морський та континентальний.
7.2.3.1. Основні властивості підстильної поверхні, які впливають на клімат
Ми уже розглядали чому водна поверхня та суходіл нагріваються й охолоджуються не однаково. Адже вони мають зовсім різні механізми теплопровідності. На суходолі тепло вглиб передається внаслідок молекулярної теплопровідності. У товщі води тепло передається значно ефективнішим методом, а саме завдяки турбулентній теплопровідності, тобто поверхневі шари води перемішуються і одержане тепло розподіляється на велику товщу води.
Водна поверхня та суходіл мають також різну теплоємність: теплоємність води у 3-4 рази більша, ніж теплоємність грунту. Ці поверхні також неоднаково засвоюють сонячну радіацію. У товщу води промені проникають на значну глибину і енергія променя засвоюється поступово. Детальніше ці особливості розглянуто у розділі 4.6.
Взагалі вода засвоює сонячного тепла більше, ніж суходіл, оскільки альбедо води менше. Середнє альбедо води змінюється від кількох відсотків у тропічних широтах до 20 % на межі плаваючої криги. У північних широтах альбедо більше через меншу висоту Сонця. Отже, альбедо води на 10-20 % менше від альбедо суходолу без снігового покриву. Ефективне випромінювання води значно менше, ніж суходолу через нижчу температуру водної поверхні та більший вміст водяної пари в атмосфері. Через це на одній і тій широті радіаційний баланс на океанах більший, ніж на суходолі. Особливо велика ця різниця в тропічних широтах, де вона досягає 30-35 % від величини радіаційного балансу океанів.
Складові теплового балансу води й суходолу також різні. На суходолі витрати тепла на випаровування найбільші в екваторіальній зоні і різко зменшуються в тропічних і субтропічних пустелях. У помірних широтах збільшується кількість опадів, а значить і випаровування, але у високих широтах континентів витрати тепла на випаровування знову зменшуються через нестачу тепла (мал. 4.2.)
На океанах найбільше витрачається тепла на випаровування в субтропічних областях високого тиску. Звідси витрати тепла зменшуються у бік екватора і до полюсів. У субполярних широтах (60-700) радіаційний баланс океанів і суходолу вирівнюється, але витрати тепла на випаровування з океанів значно більші за рахунок тепла, яке переноситься морськими течіями.
Турбулентний потік тепла в атмосферу над океанами закономірно збільшується від 150 МДж/м2 в районі екватора до 400-650 МДж/м2 в субполярних широтах. На суходолі цей потік найбільший в субтропічних і тропічних пустелях і перевищує 2560 МДж/м2 . Звідси він зменшується в бік екватора і до високих широт (мал. 4.3.).
Такі відміни складових теплового балансу на океанах і суходолі визначають процес трансформації повітряних мас над цими поверхнями. Над океаном повітряні маси переважно зволожуються, оскільки близько 90 % радіаційного балансу витрачається на випаровування води. Над суходолом повітря в основному втрачає вологу і нагрівається влітку та вихолоджується зимою.
Нарешті, водна поверхня гладенька у порівнянні з суходолом, на якому виділяються будинки, ліси та підвищення рельєфу різного масштабу. Тому у відкритому океані середня швидкість вітру у 2-3 рази більша, ніж на суходолі.