Лекция 8. Распределение температуры воздуха
1. Изотермы.
2. Географическое распределение температуры воздуха у земной поверхности.
3. Распределение температуры воздуха с высотой.
1. Изотермы
Распределение тепла на картах показывают при помощи изотерм. Если нанести на географическую карту средне месячные или средне годовые значения температуры воздуха по данным многолетних измерений на отдельных метеостанциях и соединить точки с одинаковой величиной, то мы получим на карте средние изотермы.
Изотермы – линии, соединяющие точки с одинаковыми значениями температуры, наблюдаемыми в различных местах (Погосян, Туркетти, 1970).
Изотермы (от гр. isos – равный, therma – тепло) – линии равных значений температуры на синоптической карте, или на карте средних температур за некоторый промежуток времени, или на многолетней средней карте, или на вертикальном разрезе, или на аэрологической диаграмме (Метеорологический словарь, 1974).
Изотермы являются частным случаем изолиний (линий равных значений) метеовеличин. Наиболее употребляемыми являются карты января и июля. Поскольку метеостанции расположены на разной высоте, то на показания температуры большое влияние оказывает абсолютная высота станции над уровнем моря (температура с высотой уменьшается), чтобы исключить влияние этого фактора, строят карты приведенных температур.
Приведение температуры к уровню моря – это увеличение температуры на каждой станции, расположенной выше уровня моря, соответственно высоте станции. При этом вертикальный температурный градиент принимается в размере 0,65° на 100 м. В горных районах на карте приведенных температур они оказываются значительно белее высокими, чем действительные температуры на уровне местности.
Существуют также и карты неприведенных (реальных) температур. На картах температур на уровне местности (неприведенных) провести изотермы в горных районах трудно из-за чрезвычайной пестроты распределения температур, обусловленной различиями в высоте станций. Поэтому на картах неприведенных температур изотермы над большими горными массивами вообще не проводятся.
2. Распределение температуры воздуха у земной поверхности
Тепло по поверхности Земли распространено зонально-регионально. На географическое распределение температуры воздуха у земной поверхности оказывает влияние ряд факторов:
географическая широта;
распределение суши и моря;
океанические течения;
характер земной поверхности (снеговой, ледовые покровы; горные страны и т.д.);
общая циркуляция атмосферы.
Если проследить за ходом изотерм, то можно заметить, что они не повторяют параллели, а имеют довольно сложную форму. Так, январская изотерма 0° на севере Тихого океана расположена вблизи 60° с.ш., а над Северной Америкой проходит несколько южнее 40° с.ш., т.е. смещается вдоль меридиана на 20°, что составляет 2200 км. Следуя затем вдоль берегов Америки, эта изотерма достигает на севере Норвежского моря 70° с.ш., а обогнув северные берега Европы, она смещается к бассейну Дуная, и, следуя к востоку, оказывается на территории Китая южнее 34° с.ш. Таким образом, получается, что в январе средняя температура воздуха одинакова на крайнем севере Атлантики (70° с.ш.) и в Центральном Китае (34° с.ш.).
Распределение температуры воздуха на уровне моря в июле представлено на карте.
Для лучшей ориентации в изменениях температуры в зависимости от широты вычисляют среднюю температуру широтных кругов (зональные температуры). Для этого на карте изотерм определяют температуру в ряде точек, равномерно распределенных на интересующем нас широтном круге, затем из этих значений вычисляют среднее значение.
В январе средняя температура самая высокая на экваторе (27°С). В июле самой теплой параллелью является 20° с.ш. с температурой 28°С. в среднем за год самая теплая параллель 10° с.ш. с температурой 27°С.
Самую теплую параллель называют термическим экватором. В течение года термический экватор остается в северном полушарии, перемещаясь от зимы к лету в более высокие широты.
От экватора к полюсу температура падает в среднем на 0,5–0,6°С на 1° широты. Однако внутри тропиков она изменяется с широтой мало. В средних широтах это изменение нарастает и достигает max, в высоких – вновь уменьшается. Зимой температура падает в направлении экватор-полюс сильнее, чем летом.
Разность температуры между Северным и Южным полушариями на одних и тех же широтах в одинаковые сезоны колеблются в широких пределах. Между 30° и 70° широты зима в Северном полушарии заметно холоднее, чем в Южном. Летом, наоборот, во всем Северном полушарии намного теплее, чем в Южном. Это объясняется тем, что в Северном полушарии по сравнению с Южным преобладает суша. Так в средних широтах Северного полушария суша составляет 45–61% поверхности, а в Южном – лишь 0–4%. Еще более значительны отличия в высоких широтах.
Вследствие наличия ледяного материка Антарктида с преобладающим режимом высокого атмосферного давления, высокие широты Южного полушария значительно холоднее, чем Северного.
По средней температуре широтных кругов можно подсчитать и среднюю температуру воздуха для всего полушария и для целого земного шара. Северное полушарие зимой холоднее (8°), чем Южное (10°), а летом теплее (соответственно 22°С и 17°С). Годовая амплитуда температур для Северного полушария ровна 14°С, а для Южного – только 7°С. Это означает, что климат Северного полушария в целом более континентальный, чем Южного. Увеличение амплитуды температуры в Северном полушарии по сравнению с Южным обусловлено более жарким летом.
Средняя температура воздуха у земной поверхности для всего земного шара в январе равна 12°С, в июле 16°С, в среднем за год 14°С. Сильное зимнее охлаждение материков северного полушария и такое же сильное прогревание в летний период делают январь для всего земного шара в целом значительно холоднее июля, несмотря на большую близость Земли к Солнцу в январе по сравнению с июлем.
Аномалии в распределении температур
Влияние материков и океанов на режим температуры воздуха вблизи поверхности земли можно характеризовать картой разности между средней месячной (годовой) температурой над материками и океанами и соответствующей температурой широтного круга. Эта разность называется термической аномалией. Например, средняя широтная температура января на параллели 71° с.ш. равна -27°С; на о. Ян-Майен она составляет -5°С, соответственно, термическая аномалия положительная и равна +22°С.
Нанесем на карту аномалии средних годовых (месячных) температур воздуха и соединим точки с равными аномалиями. Мы получим карту изаномал температуры (термоизаномал), которая наглядно показывает, в каких областях Земли температура воздуха повышена и в каких понижена по сравнению со средними температурами соответствующих параллелей (карта не приводится).
В январе на материках Северного полушария и океанах отклонения средних месячных температур от средних широтных в различных районах достигают больших значений. Наибольшие положительные аномалии достигаются на океанах, а наибольшие отрицательные – над восточными районами материков в умеренных широтах. По мере приближения к экватору величина отклонений температуры уменьшается, и на 0° с.ш. достигает 2–3°С. В Южном полушарии вследствие его океаничности, малых размеров материков отклонения температуры от зональной не превышает 6–8°С летом и 4–6°С зимой.
Карты изаномал наглядно показывают, в каких областях Земли температура воздуха повышена, а в каких понижена по сравнению со средней широтной температурой. Таким образом, влияние географической широты на распределение температуры исключено. Карты изаномал показывают только температурные отличия на меридианах, которые определяются распределением суши и моря, а точнее их различиями в условиях нагревания.
Сравнение карт изаномал и изобар января обнаруживает их удивительное сходство. Барический минимум умеренных широт соответствует положительной аномалии температуры, максимум – отрицательной. В основе этого лежат термодинамическое взаимодействие океанов и континентов.
Величина температурной аномалии на материках зависит от их размеров: она возрастает пропорционально квадрату расстояния между центрами моря и материка. Но отличается для западной и восточной частей материка, т.е. распределение тепла и давления оказывается дисимметричным.