ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ВОЗДУХА
ПРОЦЕССЫ НАГРЕВАНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗДУХА
Тепловым режимом атмосферы называют характер распределения и изменения температуры в атмосфере. Тепловой режим атмосферы определяется главным образом ее теплообменом с окружающей средой, т.е. с деятельной поверхностью и космическим пространством.
За исключением верхних слоев атмосфера поглощает солнечную энергию сравнительно слабо (см. разд. 2.2). Основной источник нагревания нижних слоев атмосферы — тепло, получаемое ими от деятельной поверхности. В дневные часы, когда приход радиации преобладает над расходом, деятельная поверхность нагревается, становится теплее воздуха и тепло передается от нее воздуху. Ночью деятельная поверхность теряет тепло излучением и становится холоднее воздуха. В этом случае воздух отдает тепло почве, в результате чего сам он охлаждается. Перенос тепла между деятельной поверхностью и атмосферой, а также в самой атмосфере осуществляется следующими процессами.
Молекулярная теплопроводность.
Воздух, непосредственно соприкасающийся с деятельной поверхностью, обменивается с ней теплом посредством молекулярной теплопроводности. Вследствие того что коэффициент молекулярной теплопроводности неподвижного воздуха сравнительно мал, этот вид теплообмена незначителен.
Турбулентная теплопроводность
.Она возникает внутри атмосферы вследствие вихревого, хаотического движения воздуха, т.е. турбулентности. Ее условно можно разделить на динамическую и термическую.
Динамическая турбулентность — вихревое хаотическое движение, возникающее в результате появления силы трения как между отдельными слоями перемещающегося воздуха, так и между движущимся воздухом и подстилающей поверхностью.
Чем больше скорость ветра и шероховатость поверхности, тем большая завихренность потока воздуха.
Термическая турбулентность, или тепловая конвекция, — упорядоченный перенос отдельных объемов воздуха в вертикальном направлении, возникающий при неравномерном нагревании различных участков поверхности. Над более прогретыми участками воздух становится теплее, а следовательно, легче окружающего и поднимается вверх. Его место занимает более холодный соседний воздух, который в свою очередь нагревается и тоже поднимается.
Над сушей тепловая конвекция развивается днем и летом, а над морем — ночью и зимой, когда водная поверхность теплее прилегающих слоев атмосферы.
Постоянное беспорядочное перемешивание воздуха в процессе турбулентности способствует очень быстрой передаче тепла между деятельной поверхностью и воздухом.
Радиационная теплопроводность.
Определенную роль в передаче тепла от почвы к атмосфере играет излучение деятельной поверхностью длинноволновой радиации, поглощаемой нижними слоями атмосферы. Последние, нагреваясь, таким же способом последовательно передают тепло вышележащим слоям. В период охлаждения поверхности радиационный поток тепла направлен от вышележащих слоев атмосферы вниз. Радиационный поток тепла над сушей проявляется главным образом в ночные часы, когда турбулентность резко ослаблена, а тепловая конвекция отсутствует.
Конденсация (сублимация) водяного пара.
Тепло, выделяемое при переходе водяного пара в жидкое или твердое состояние, нагревает окружающий воздух, особенно слои атмосферы, где образуются облака.
