- •Кафедра географії та краєзнавства метеорологія та кліматологія навчальний посібник
- •1.1. Загальна характеристика земної атмосфери
- •1.2. Сонячна радіація в атмосфері
- •1.3. Сонячна радіація на земній поверхні
- •1.4. Термічний режим земної поверхні та приземного шару повітря
- •1.5. Зміна температури повітря з висотою
- •2.1. Вологість повітря та випаровування
- •2.2. Продукти конденсації та сублімації в атмосфері
- •Розділ 1. Сонячна радіація на Землі та термічний режим атмосфери
- •1.1. Загальна характеристика земної атмосфери
- •1.1.1 Склад атмосфери
- •1.1.2. Будова повітряної оболонки Землі
- •1.1.3. Походження та еволюція атмосфери
- •1.1.4. Взаємодія атмосфери з іншими оболонками Землі
- •1.1.5. Значення атмосфери в географічній оболонці та в житті людини
- •1.2. Сонячна радіація в атмосфері та на земній поверхні
- •1.2.1. Склад та кількість сонячної радіації, що надходить до Землі
- •1.2.2. Чинники, котрі визначають кількість сонячної радіації на верхній межі атмосфери
- •1.2 3. Якісне перетворення сонячної радіації в атмосфері. Закон Буге
- •1.2.4. Пряма й розсіяна сонячна радіація
- •1.2.5. Сумарна сонячна радіація та її розподіл
- •1.3. Сонячна радіація на земній поверхні
- •1.3.1. Альбедо різних видів земної поверхні
- •1.3.2. Ефективне випромінювання Землі та закономірності його розподілу
- •1.3.3. Тепличний (оранжерейний) ефект атмосфери
- •1.3.4. Радіаційний баланс підстилаючої поверхні
- •1.3.5. Схема теплового балансу земної поверхні
- •1.3.6. Рівняння теплового балансу різних видів земної поверхні та атмосфери
- •1.3.7. Географічний розподіл складових теплового балансу
- •1.3.8. Визначальний вплив теплового балансу на формування температур повітря
- •Питання для самоконтролю до тем 1 – 3 розділу 1
- •1.4. Термічний режим земної поверхні та приземного шару повітря
- •1.4.1. Способи теплопередачі від земної поверхні в атмосферу та в ґрунт
- •1.4.2. Солярні температури повітря
- •1.4.3. Чинники формування температури повітря та її розподіл по сезонах
- •1.4.4. Відмінності термічного режиму північної та південної півкуль
- •1.4.5. Добовий хід температури діяльної поверхні та повітря
- •1.4.6. Типи річного ходу температур повітря
- •1.4.7.Відмінність поширотної зміни добової та річної амплітуди температур повітря
- •1.5. Зміна температури повітря з висотою
- •1.5.1. Типи термічної стратифікації у тропосфері
- •1.5.2. Типи термічної інверсії атмосфери
- •1.5.3. Приморозки та способи запобігання їм
- •1.5.4. Значення інформації про термічний режим земної поверхні та атмосфери для народного господарства:
- •Питання для самоконтролю до тем 4 – 5
- •Розділ 2. Вода в атмосфері
- •2.1. Вологість повітря
- •2.1.1. Основні характеристики вологості повітря
- •2.1.2. Залежність характеристик вологості від температури повітря
- •2.1.3. Випаровування та випаровуваність і їх географічний розподіл
- •2.2. Продукти конденсації та сублімації в атмосфері
- •2.2.1. Поняття про конденсацію та сублімацію і їх продукти
- •2.2.2. Наземні гідрометеори
- •2.2.3. Тумани, їх типи
- •2.2.4. Значення даних про вологість повітря у народному господарстві
- •2.2.5. Адіабатичний процес у тропосфері
- •2.2.6.Міжнародна класифікація хмар
- •2.2.7. Генетичні типи хмар
- •2.2.8. Хмарність та її значення у географічній оболонці
- •2.2.9. Електричні, звукові та оптичні явища в атмосфері, пов’язані з хмарністю
- •2.3. Атмосферний тиск
- •2.3.1. Одиниці виміру атмосферного тиску
- •2.3.2. Зміна атмосферного тиску в латеральному напрямку та з висотою
- •2.3.3. Планетарні закономірності розподілу атмосферного тиску. Системи ізобар
- •2.3.4. Причини зміни атмосферного тиску
- •2.3.5. Баричні центри дії атмосфери
- •2.3.6. Вітер, його показники та види
- •2.4. Атмосферні опади та атмосферне зволоження
- •2.4.1. Чинники та механізми утворення атмосферних опадів
- •2.4.2. Класифікації опадів
- •2.4.3.Режим випадання атмосферних опадів
- •2.4.4.Зональний розподіл атмосферних опадів
- •2.4.5. Сніговий покрив та його значення у географічній оболонці
- •2.4.6. Атмосферне зволоження
- •Питання для самоконтролю до розділу 2
- •Розділ 3. Циркуляція атмосфери
- •3.1. Повітряні маси та атмосферні фронти
- •3.1.1. Поняття про повітряну масу
- •3.1.2. Відмінності погоди, зумовлені приходом теплої і холодної повітряних мас
- •3.1.3. Географічні типи та підтипи повітряних мас
- •3.1.4. Теплий та холодні атмосферні фронти
- •3.2.Циклональні та антициклональні атмосферні вихори
- •3.2.1. Типи циклональних атмосферних вихорів
- •3.2.2. Фронтальні циклони позатропічних широт
- •3.2.3.Тропічні циклони
- •3.2.4.Малі атмосферні вихори
- •3.2.5. Поняття «антициклон». Генетичні типи антициклонів
- •3.3. Загальна та місцева циркуляція атмосфери
- •3.3.1. Теплові машини атмосферної циркуляції
- •3.3.2. Основні ланки загальної циркуляції атмосфери
- •3.3.3. Азональна ланка атмосферної циркуляції
- •3.3.4. Циркуляція у вільній атмосфері
- •3.3.5. Місцева циркуляція атмосфери
- •Розділ 4. Погода та клімат
- •4.1. Поняття про різноманіття погод та кліматів
- •4.1.1. Погода та її показники
- •4.1.2. Класифікація погод
- •4.1.3. Поняття «клімат», його показники
- •4.1.4. Кліматотвірні чинники
- •4.1.5. Генетична класифікація кліматів
- •4.2. Мікроклімат. Зміни клімату
- •4.2.1. Мікроклімат та чинники, що його визначають
- •4.2.2. Особливості мікроклімату міст
- •4.2.3. Чинники та періодичність динаміки клімату
- •4.2.4. Свідчення змін клімату
- •4.2.5. Коротка історія сучасних змін клімату Землі
- •4.3. Проблема «людина і клімат»
- •4.3.1.Значення клімату для різних галузей господарської діяльності
- •4.3.2. Екологічна роль погодно-кліматичних показників для існування людини
- •4.3.3. Уплив антропогенної діяльності на погодно-кліматичні умови та атмосферні явища
- •Питання для самоконтролю до розділу 4
- •Список основної літератури:
- •Неклюкова н.П. Общее землеведение. Земля как планета. Атмосфера. Гидросфера. — м.: Просвещение, 1977. — 336 с.
- •Список додаткової літератури:
1.3.2. Ефективне випромінювання Землі та закономірності його розподілу
Після того, як Земля відбила частину сумарної сонячної радіації, іншу частину вона поглинула. І ця енергія перейшла в теплову, тобто земна поверхня нагрілася, а від неї і атмосфера. Але всяке тіло, котре має температуру вищу абсолютного нуля (- 273°С), випромінює енергію. Закон Стефана - Больцмана говорить, що повна здатність випромінювати абсолютно чорного тіла пряма пропорційна четвертій степені його абсолютної температури.
Е = δ Т4 ,
де δ - постійний коефіцієнт, а Т – температура тіла.
Чим вища t° тіла, тим коротша довжина його променів. Тому Сонце випромінює короткохвильову радіацію. Земна поверхня, поглинувши сонячну радіацію та нагрівшись, теж починає випромінювати. Тому що її t° низька, вона випромінює довгохвильову радіацію, яка є невидимою.
І3 – довгохвильове випромінювання Землі
Але атмосфера, яка поглинула частину сонячної радіації, що через неї проходила, та нагрівшись від Землі, сама випромінює енергію, теж довгохвильову. Це випромінювання спрямоване у всі сторони. Але його можна розділити на дві частини: ту, яка йде в космос і врешті решт губиться у ньому, й ту, яка спрямована до земної поверхні й повертається до неї. Випромінювання, спрямоване до Землі, назустріч земному, так і називається: зустрічне випромінювання атмосфери (І зустр).
Зустрічне випромінювання атмосфери частково компенсує втрати довгохвильового випромінювання земної поверхні. Різниця випромінювання земної поверхні та зустрічного випромінювання атмосфери називається ефективним випромінюванням. Воно визначає фактичні втрати тепла Землею.
Ефективне випромінювання залежить:
від температури повітря та земної поверхні;
хмарності;
вологості повітря.
Чим вища температура, тим більше ефективне випромінювання. Чим менша хмарність та вологість, тим більше ефективне випромінювання.
Максимальні річні суми ефективного випромінювання у тропічних пустелях - - 80 Ккал/см2 за рік. На екваторі ефективне випромінювання 30 ккал/см2 за рік, тому що температура нижча, вологість висока, хмарність велика. В помірних широтах земна поверхня втрачає половину того тепла, яке одержує при поглинанні сонячної радіації.
1.3.3. Тепличний (оранжерейний) ефект атмосфери
Ми бачимо, що атмосфера здатна пропускати короткохвильове випромінювання Сонця, але затримує довгохвильове випромінювання Землі. Таким чином тепло впускається, але не випускається, тому на Землі накопичується тепло. Це оранжерейний або тепличний, або парниковий ефект атмосфери. Зараз t° Землі +15°, а без оранжерейного ефекту температура була б нижчою на 21-36 градусів.
Багато вчених вбачають основну причину «парникового ефекту» в збільшенні концентрації в атмосфері діоксиду Карбону(вуглекислого газу). Це, передусім, пов'язують з господарською діяльністю людини, зокрема, використанням органічного палива. Це стало причиною прийняття конвенції ООН з парникових газів (Протокол Кіото). Україною також підписаний цей протокол, що вступив в дію з 2005 року. Сьогодні середній вміст в атмосфері вуглекислого газу складає ~ 0,033 %. Протягом існування планети Земля максимальний вміст складав ~ 0,4 %, а середній вміст -0,13 %, що в кілька разів вище сучасних показників.
Учені провели прогнозування зміни середньорічної температури Землі, з врахуванням сучасної тенденції, і прийшли до висновку, що до 2025 року середньорічна температура атмосфери зросте на 1,5-2,0°С. Порівняно з термічним режимом 19 та 20 століть це може мати як негативні, так і позитивні наслідки.
Серед глобальних негативних наслідків «парникового ефекту» виділяють, насамперед, можливість підвищення рівня Світового океану в умовах потепління клімату нашої планети. Причинами цього явища є можливість танення материкових та морських льодовиків, а також теплове розширення океану. Моделювання наслідків підвищення рівня Світового океану показали, що при підвищенні середньорічної температури атмосфери на 1,5-2,0°С рівень Світового океану може піднятись на 1,0-2,0м. Це загострить як соціальні, так і екологічні проблеми, пов'язані з реальною можливість підтоплення близько 30 країн світу (обмеження площі території країн, затоплення наземної рослинності та наслідки цього процесу тощо).
До негативних глобальних наслідків «парникового ефекту» відносять можливість зміщення кліматичних поясів, що теж являє певну небезпеку. По-перше, це може бути причиною поширення ряду інфекційних хвороб особливо тих, що поширюються комахами та гризунами. По-друге, зміна кліматичної зони є небажаною для рослин, адже певні види рослин пристосовані до певних умов довкілля. Скорочення ресурсів флори буде мати катастрофічні наслідки для біосфери.
Крім того, виділяють низку регіональних проблем, пов'язаних із потеплінням клімату Землі. Це, по-перше, збільшення сезонного танення ґрунтів в областях багаторічної мерзлоти, що може стати причиною активізації процесів термокарсту, заболочування і погіршення стану лісів. Такі явища можуть стати причинами руйнування доріг, будівель тощо. По-друге, з’являються проблема регулювання річкового стоку при таненні материкових льодовиків. Спочатку можуть виникнути проблема паводків, а потім проблема зменшення річкового стоку.
Водночас, виділяють і низку позитивних наслідків «парникового ефекту». Це, по-перше, зростання вологості клімату внаслідок збільшення випаровування з поверхні Світового океану в умовах потепління. По-друге, підвищення температури повітря і зростання в ньому концентрації діоксиду Карбону може збільшити продуктивність процесу фотосинтезу, тобто сприяти зростанню біопродуктивності флори. Це, в свою чергу, підвищить ефективність ведення сільського господарства, адже очікується значне зростання урожайності у деяких сільськогосподарських культур (пшениця, картопля, соняшник, цукровий буряк тощо) та позитивні морфологічні зміни у інших рослин (кукурудза, просо тощо). Підвищення врожайності сільськогосподарських культур дозволить вирішити харчову проблему, яка є вкрай гострою в умовах демографічного вибуху. І нарешті, пом'якшення зим буде сприяти зменшенню витрат палива на опалення будівель, що буде в цілому мати позитивний вплив на екологічну ситуацію регіонів.