64. Распределение температуры воздуха в тропосфере и стратосфере. Инверсии воздуха
В атмосфере наблюдаются как падение, так и рост температуры по вертикали. В нижней части атмосферы в тропосфере возможно и то другое. Однако падение температуры с высотой в тропосфере преобладает, в среднем вертикальный градиент температуры в тропосфере 0,5 – 0,7° С/100м. в нижних 4км он ближе к 0,5° С/100м, в полярных областях и зимой в средних широтах уменьшается до 0,1 – 0,4° С/100м в верхней части тропосферы возрастает до 0,7 – 0,8 ° С/100м.
В переходном слое – тропопаузе – вертикальный градиент убывает до 0,1 – 0,2° С/100м. В высоких широтах тропопауза лежит (в среднем) на высоте 8-10 км, в средних широтах 10-12, а вблизи экватора – выше 16км.
Выше тропопаузы начинается стратосфера, где падение температуры с высотой сменяется повышением; вертикальные градиенты температуры здесь отрицательные, но малы по абсолютной величине.
Вследствие того что тропосферное падение температуры в тропиках распространяется до больших высот температура на уровне тропопаузы и над ним в тропиках очень низкая круглый год от -70 до -80° С, а в отдельных случаях ниже -90° С.
Летом полярная стратосфера много теплее, чем стратосфера тропическая.
Зимой стратосфера над полярными областями почти так же холодна, как и над тропиками. В тропиках стратосфера холодна на круглых год, в полярных областях – только зимой.
Высота тропопаузы и температуры на уровне тропопаузы и в нижней стратосфере меняются не только в годовом ходе, но и день ото дня. Высота тропопаузы меняется 3 км температура 10-20° С. Эти изменения высоты и температуры тропопаузы связаны с происхождением областей низкого и высокого атмосферного давления – циклонов и антициклонов.
Инверсии воздуха.
Инверсия в метеорологии означает аномальный характер изменения какого-либо параметра в атмосфере с увеличением высоты. Наиболее часто это относится к температурной инверсии, то есть к увеличению температуры с высотой в некотором слое атмосферы вместо обычного понижения (см. атмосфера Земли).
Различают два типа инверсии:
приземные инверсии температуры, начинающиеся непосредственно от земной поверхности (толщина слоя инверсии — десятки метров)
инверсии температуры в свободной атмосфере (толщина слоя инверсии достигает сотни метров)
Инверсия температуры препятствует вертикальным перемещениям воздуха и способствует образованию дымки, тумана, смога, облаков, миражей. Инверсия сильно зависит от местных особенностей рельефа. Увеличение температуры в инверсионном слое колеблется от десятых долей градусов до 15—20 °C и более. Наибольшей мощностью обладают приземные инверсии температуры в Восточной Сибири и в Антарктиде в зимний период.
При определённых условиях нормальный вертикальный градиент температуры изменяется таким образом, что более холодный воздух оказывается у поверхности Земли. Это может произойти, например, при движении тёплой, менее плотной воздушной массы над холодным, более плотным слоем. Этот тип инверсии возникает в близости тёплых фронтов, а также в областях океанического апвеллинга
65. Тропический циклон — тип циклона, или погодной системы низкого давления, что возникает над теплой морской поверхностью и сопровождается мощными грозами, выпадением ливневых осадков и ветрами штормовой силы. Тропические циклоны получают энергию от поднятия влажного воздуха вверх, конденсации водяных паров в виде дождей и опускания более сухого воздуха, что получается в этом процессе, вниз. Этот механизм принципиально отличается от механизма внетропических и полярных циклонов, в отличие от которых тропические циклоны классифицируются как «циклоны с теплым ядром».
Тропические циклоны способны вызвать не только чрезвычайной силы ливни, но и большие волны на поверхности моря, штормовые приливы и смерчи. Тропические циклоны могут возникать и поддерживать свою силу только над поверхностью крупных водоемов, тогда как над сушей они быстро теряют силу
Однако вызванные тропическими циклонами ливневые дожди могут вызвать наводнения значительных масштабов несколько дальше от побережья, на расстоянии до 40 км
Погода в тропическом циклоне ветер ураганной силы, густые черные кучево-дождевые облака, сильнейшие ливни, грозы; перистые облака в верхних слоях циклона выносятся на несколько сотен миль от центра циклона; в центре циклона (диаметр не более 10 миль) область штиля, облака разрежаются и иногда видно голубое небо («глаз бури»).
66. Климат умеренных широт, характерен для умеренного географического пояса преимущественно Северного полушария, между 40-45 и 62-68 °с. ш. и 42 и 58 °ю. ш. В Северном полушарии свыше 1/2 поверхности умеренного пояса занимает суша, в южном — 98 % территории покрыто морем. Умеренному климату присущи частые и сильные изменения давления и температуры воздуха и направления ветра, происходящие из-за интенсивной деятельности циклонов.
Общие черты
Главной особенностью умеренного климата является наличие четырёх сезонов: двух основных — холодного (зима) и тёплого (лето) и двух промежуточных — весна и осень. Средняя температура самого холодного месяца, как правило, ниже 0, самого тёплого — выше +15. Зимой в умеренном климате должен быть постоянный снежный покров, а летом — максимум осадков.
Умеренный климат бывает разнообразным по свойствам зимы и лета, но обычно умеренный климат делят на:
морской
Умеренный морской климат — подтип умеренного климата, формирующийся над океанами и прилегающими к ним частями материков. Характеризуется положительными среднегодовыми температурами, низкой суточной и годовой амплитудой, мягкой зимой, нежарким летом, повышенной влажностью, значительными количеством осадков. Годовой минимум и максимум температуры попадает на февраль и август соответственно (в северном полушарии, в южном — наоборот), в отличие от континентального климата, где минимум и максимум приходится на январь и июль соответственно (в северном полушарии, в южном — наоборот). Это объясняется высокой теплоёмкостью воды.Среднегодовое количество осадков 800-900 мм.
умеренно-континентальный климат
Континентальный климат — тип климата, характеризующийся стабильно жарким летом, стабильно морозной зимой и малым количеством осадков. Континентальный климат формируется в результате преобладающего воздействия на атмосферу крупных массивов суши. Этот тип климата характерен для внутренних регионов материков. Континентальный климат является господствующим на значительной части территории России, Украины, стран Средней Азии (например, Казахстан, Узбекистан), в Монголии и внутренних регионах США и Канады. Материком с наибольшим распространением континентального климата является Евразия. Континентальный климат приводит к образованию степей и пустынь, так как большая часть влаги морей и океанов не доходит до внутриконтинентальных регионов.
резко континентальный климат
Ре́зко континента́льный (иногда резко-континентальный) климат — тип климата умеренных широт, характерный для внутренних районов материков, изолированных от мирового океана и находящихся под воздействием областей высокого давления.
муссонный климат
Муссо́нный кли́мат — климат, свойственный областям Земли, в которых атмосферная циркуляция имеет муссонный характер (муссоны).
Основные особенности муссонного климата — резкое преобладание осадков летом и практически полное отсутствие осадков зимой. Практически все осадки выпадают летом, тогда как в областях с другим типом климата они более равномерно распределены. Соответственно, влажность воздуха летом значительно выше, чем зимой.
67.Причины изменений температуры воздуха. Различия в тепловом режиме почв и водоемов
Распределение температуры воздуха в атмосфере и непрерывные изменения этого распределения называют тепловым режимом атмосферы. Тепловой режим атмосферы определяется теплообменом между атмосферным воздухом и окружающей средой.
Теплообмен осуществляется
Радиационным путем
Путем теплопроводности
Испарении, конденсации или кристаллизации водяного пара.
Изменения температуры воздуха могут происходить независимо от теплообмена, адиабатически.
Решающее значение для теплового режима атмосферы имеет теплообмен с земной поверхностью путем теплопроводности.
Различают индивидуальные и локальные (местные) изменения температуры.
Индивидуальными называют изменения температуры происходящий в определенном количестве воздуха, сохраняющего свою целостность в процессе движения.
Локальными называют изменения температуры в некоторой точке внутри атмосферы с зафиксированными географическими координатами и с неизменной высотой над уровнем моря.
Изменения температуры, связанные с адвекцией – с притоком в данное место новых воздушных масс из других частей земного шара, называют адвективными.
Локальные изменения температуры в зафиксированной географической точке зависит от индивидуальных изменений состояния воздуха и от адвекции воздуха иной температуры.
Различия в тепловом режиме почв и водоемов
В почве тепло распространяется по вертикали путем молекулярной теплопроводности, а в легкоподвижной воде – также и путем турбулентного перемешивания водных слоев, намного более эффективного.
В результате суточные колебания температуры в воде распространяются на глубину порядка десятков метров, а в почве – менее одного метра. Годовые колебания температуры в воде распространяются на глубину сотен метров, а в почве – только на 10-20м.
68. Ветер, его скорость направление. Линии тока.
Скорость ветра. Движение воздуха относительно земной поверхности называется ветром. Ветер характеризуется вектором скорости. Ветер определяется скоростью и направлением. Скорость ветра имеется в виду только числовое ее значение, т.е. путь, проходимый индивидуальным объемом воздуха за единицу времени относительно земной поверхности.
Направление вектора скорости называется направлением ветра. За направлением ветра принимается азимут точки, откуда дует ветер, отсчитываемый от точки север через восток.
Выражается м/с.
Оценивается по шкале Бофорта.
Различают сглаженную скорость ветра, т.е. некоторую среднюю величину скорости за некоторый обычно небольшой промежуток времени, в течение которого производятся наблюдения, и мгновенную скорость ветра, т.е. скорость ветра в данный момент.
Скорость ветра у земной поверхности измеряется анемометрами разной конкуренции или флюгером Вильда.
Направлением ветра направление ветра в метеорологии называют направление, откуда он дует. Различают 8 основных румбов: север, северо-восток, восток, юго-восток, юг, юго-запад, запад, северо-запад – и 8 промежуточных румбов между ними: северо-северо-восток, восток-северо-восток, восток-юго-восток, юго-юго-восток, юго-юго-запад, запад-юго-запад, запад-северо-запад, северо-северо-запад.
Направление ветра определяется с помощью флюгера, вращающегося около вертикальной оси, и указателей румбов, ориентированных относительно сторон горизонта.
Различают также мгновенное и сглаженное направление ветра.
Климатический режим ветра можно построить диаграмму распределения повторяемости направления ветра по основным румбам – так называемую розу ветров.
Равнодействующую всех скоростей ветра т.е. векторную сумму всех скоростей ветра в данном месте за интересующий нас календарный месяц в течение многолетнего периода, и затем взять направление этой равнодействующей в качестве среднего направления ветра.
Линия тока Линия в поле движения жидкости или газа (в метеорологии—в поле ветра), касательная к которой в каждой точке совпадает по направлению с вектором скорости в этой точке в данный момент. Если и, v, w — проекции скорости в системе прямоугольных координат, то дифференциальные уравнения линии тока
где ds — элемент линии тока и V — вектор скорости, а в декартовых координатах:
Л. Т. есть изолиния ψ = const, где ψ — функция тока. Их можно проводить не только на синоптических картах, представляющих поле ветра в данный момент, но и на картах, представляющих средний режим ветра. При установившемся движении линии тока совпадают с траекториями частиц воздуха; в других случаях их распределение меняется во времени. Горизонтальное поле ветра вполне определяется линиями тока и изотахами.
Линии тока.
Линии тока. Схематизированное поле преобладающих ветров в области азорского антициклона в июле.
D — точка расходимости, N — нейтральная точка.