Причини зміни температури повітря
1. Розподіл температури повітря в атмосфері і його безперервні зміни називають тепловим режимом атмосфери. Цей тепловий режим атмосфери, що є найважливішою стороною клімату, визначається перш за все теплообміном між атмосферним повітрям і навколишнім середовищем. Під навколишнім середовищем при цьому розуміють космічний простір, сусідні маси або шари повітря і особливо земну поверхню.
Ми вже знаємо, що теплообмін здійснюється, по-перше, радіаційним шляхом, т. Е. При власному випромінюванні з повітря і при поглинанні повітрям радіації Сонця, земної поверхні та інших атмосферних шарів. По-друге, він здійснюється шляхом теплопровідності - молекулярної між повітрям і земною поверхнею і турбулентної всередині атмосфери. По-третє, передача тепла між земною поверхнею і повітрям може відбуватися в результаті випаровування і наступної конденсації водяної пари.
Крім того, зміни температури повітря можуть відбуватися незалежно від теплообміну, адіабатично. Такі зміни температури, як відомо, пов'язані зі змінами атмосферного тиску, особливо при вертикальних рухах повітря (див. Главу другу).
2. Безпосереднє поглинання сонячної радіації в тропосфері мало; воно може викликати підвищення температури повітря приблизно на 0,5 ° С в день. Кілька більше значення має втрата тепла з повітря шляхом довгохвильового випромінювання. Але вирішальне значення для теплового режиму атмосфери має теплообмін і вологообмін з земною поверхнею.
Повітря, безпосередньо дотичний з земною поверхнею, обмінюється з нею теплом внаслідок молекулярної теплопровідності. Але всередині атмосфери діє інша, більш ефективна передача тепла - шляхом турбулентної теплопровідності. Перемішування повітря в процесі турбулентності сприяє дуже швидкій передачі тепла з одних шарів атмосфери в інші. Турбулентна теплопровідність збільшує і передачу тепла від земної поверхні в повітря або назад. Якщо, наприклад, відбувається охолодження повітря від земної поверхні, то шляхом турбулентності безперервно доставляється на місце охолодити повітря більш тепле повітря з верхніх шарів. Це підтримує різницю температур між повітрям і поверхнею і, отже, підтримує процес передачі тепла від повітря до поверхні. Охолодження повітря безпосередньо над земною поверхнею буде не таким значним, але зате воно поширюється на більш потужний шар атмосфери. В результаті втрата тепла земною поверхнею виявиться більше, ніж вона була б без турбулентності.
Для високих шарів атмосфери теплообмін із земною поверхнею має менше значення. Вирішальна роль в тепловому режимі переходить там до випромінювання з повітря і до поглинання радіації Сонця і атмосферних шарів, що лежать вище і нижче даного шару. У високих шарах атмосфери зростає і значення адіабатичних змін температури при висхідних і низхідних рухах повітря.
3. Зміни температури, що відбуваються в певній кількості повітря внаслідок зазначених вище процесів, можна назвати індивідуальними. Вони характеризують зміни теплового стану даного певної кількості повітря.
Але можна говорити не про індивідуальне кількості повітря, а про деякій точці всередині атмосфери з зафіксованими географічними координатами і з незмінною висотою над рівнем моря. Будь-яку метеорологічну станцію, що не міняє свого положення на земній поверхні, можна розглядати як таку точку. Температура в цій точці буде змінюватися не тільки в силу зазначених індивідуальних змін теплового стану повітря. Вона буде змінюватися також і внаслідок безперервної зміни повітря в даному місці, т. Е. Внаслідок приходу повітря з інших місць атмосфери, де він має іншу температуру.
Ці зміни температури, пов'язані з адвекцией - припливом в дане місце нових повітряних мас з інших частин земної кулі, називають адвектівнимі. Якщо в дане місце притікає повітря з більш високою температурою, кажуть про адвекции тепла, якщо з більш низькою, - про адвекции холоду.
Загальна зміна температури в зафіксованої географічній точці, залежне і від індивідуальних змін стану повітря, і від адвекции, називають локальним (місцевим) зміною. Метеорологічні прилади - термометри і термографи, нерухомо поміщені в тому чи іншому місці, реєструють саме локальні зміни температури повітря. Термометр на повітряній кулі, що летить за вітром і, отже, що залишається в одній і тій же масі повітря, показує індивідуальне зміна температури в цій масі.
