Чем является температура воздуха

Методы определения температуры воздуха.

Температура
возд.измеряется всегда на метеостанциях.
Термометры устанавливаются в
психометрических будках. Один термометр
сухой, другой смоченный, кончик его
области батистом, опущен в воду.
Температура воздуха на данный момент
опред-ся по сухому термометру.

Суточный
ход темп-ры воздуха. Он
имеет max
и min.

Min
наблюдается около восхода солнца,
появляется движение воздушного потока.
Мах – около 14-15 часов. Разница между мах
и min
наз-ся суточной амплитудой температуры
воздуха. Ее величина зависит от времени
года, рельефа и др. Над водной поверх-ью
амплитуда суточных колебаний меньше,
чем над сушей.

Годовой
ход темп-ры воздуха.

Характеристика
годового хода служит амплитуда темп-ра
воздуха. Она представляет собой разность
между среднемесячными температурами
воздуха, самыми теплыми и холодного в
году.

Годовые
амплитуды велики: на побережье до 10^оС,
на суше до 60^оС

Нагревание
в атмосфере совершается за счет тепла,
излучаемого от поверхности Земли.
Большое значение в переносе тепла имеют
воздушные течения. С их помощью тепло,
вместе с воздухом, переносится в гориз-ом
направлении с одного места на другое
наз-ся адвекцией. Движение воздуха может
быть ламинарное и турбулентное.

Ламин.движ-ие
наблюдается при малых скоростях в очень
тонком приземном слое воздуха. В
атм.движ-ие носит заветвленный характер.
В связи с этим различают термическую и
динамическую турб-ть.

Динамич-ая
– создается благодаря трению воздуха
о земную поверхность.

Термич-ая
– неодинаковый нагрев участка пов-ти.
Над более нагретыми плоскостями, воздух
будет становиться легче и опускаться.

Тепловая
конвенция теплового воздуха, адвекция,
динамич. и термич. конвенции – основные
факторы передачи тепла в воздух.

Вода,
находящаяся в движении, мало отдает
тепла воздуху. Поверхность воды не
оказывает влияние на суточный ход
температуры воздуха над водой, но на
главный ход температура воздуха водн.
поверхности оказывает большое давление.

В
теплое время годаводн. объекты, постепенно,
накапливают огромное кол-во тепла и
отдают его в холодное время года. Весна
и лето будут прохладными, поскольку
прогревание воздуха медленнее и наоборот,
осенью и зимой будет теплее, за счет
отдачи тепла водой.

Что такое климат и погода

Климат — многолетний режим погоды, закономерно повторяющийся в определенной местности.

Под климатом принято понимать усреднённое значение погоды за длительный промежуток времени —  нескольких десятилетий.  

Погода — мгновенное состояние таких характеристик, как температура, влажность, атмосферное давление.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Под погодой принято понимать совокупность физических свойств наземного слоя атмосферы в коротком промежутке времени — часы, сутки, недели.

Атмосферой называется воздушная газовая оболочка вокруг Земли, удерживаемая около нее гравитацией и вращающаяся вместе с планетой. В самом нижнем слое атмосферы, тропосфере, рождается погода.

Если погода — явление изменчивое, то климат — явление статистически устойчивое, характерное для конкретной местности. И кратковременное отклонение погоды от климатической нормы, как засушливое лето, не говорит об изменении климата в сторону потепления. Для выявления изменений климата нужен значимый тренд характеристик атмосферы за длительный период времени.

К основным глобальным геофизическим циклическим процессам, формирующим климатические условия на Земле, относятся:

• теплооборот;
• влагооборот;
• общая циркуляция атмосферы.

Климат изучается наукой климатологией. Понятие «климат» относится и к другим небесным телам, имеющим атмосферу, — планетам, их спутникам, астероидам.

Температура воздуха– это величина,
характеризующая его тепловое состояние.
Она пропорциональна кинетической
энергии движения молекул газов, входящих
в состав воздуха, и количественно может
быть выражена в градусах Цельсия по
стоградусной шкале или в Кельвинах по
абсолютной шкале.Температура
воздуха может изменяться в широких
пределах в зависимости от времени года,
суток и географического положения
пункта.

В таблице 1 указаны среднемесячные
значения температуры за 4 срока, значения
среднемесячной, средней максимальной
и средней минимальной температуры,
абсолютного максимума и абсолютного
минимума температуры за 12 месяцев и за
год.

Температура
воздуха (Кишинев, 1969 год)

По данным таблицы 1 строим график годового
хода среднемесячной, средней максимальной
и минимальной температуры, абсолютного
максимума и абсолютного минимума
температуры за месяц (Рис.1).

Для января, апреля, июля и октября строим
также график суточного изменения
температуры по 4 срокам наблюдений: 3,
9, 15 и 21 час (Рис.2).

Анализируя температурный режим в
Кишиневе в 1969 году по приведенной таблице
1 и графикам (Рис.1, Рис.2) делаем выводы,
что:

– самый теплый месяц – август:
среднемесячнаяt=
21,5°С, средняя максимальная
t= 28,0°С; средняя
минимальнаяt= 15,8°С;

– самый холодный месяц – январь:
среднемесячная t= -6,6°С,
средняя максимальнаяt=
-3,2°С, средняя минимальнаяt=
-9,3°С.

– средняя годовая температура воздуха
= 7,1°С.

– годовая амплитуда температуры = 54,4°;

– абсолютный максимум температуры =
34,4°С и наблюдался 16-го мая;

– абсолютный минимум температуры =
-20,0°С и наблюдался 28-го января;

– суточная амплитуда температуры в
январе составила 3,3°, в апреле 7,1°, в июле
6,6°, в октябре 8,5°.

Причины изменения климата

Климат на планете формируется под влиянием Солнца. Из-за неравномерного нагревания земной поверхности образуются движущиеся в определенном направлении ветры и морские течения. При повышении солнечной активности отмечаются потепления и геомагнитные бури.

Естественными причинами климатических преобразований являются сдвиги планетарной орбиты, изменения геомагнитного поля, движения материковых и океанических плит, извержения вулканов. Все это способствовало циклическим колебаниям климата от ледниковых периодов до межледниковья.

В современную эпоху к естественным причинам добавились антропогенные. С начала XXI века воздействие на планету парникового эффекта в несколько раз превысило по интенсивности воздействие солнечной радиации.

Под парниковым эффектом подразумевается задержка в атмосфере излучаемого планетой тепла, когда Земля словно превращается в теплицу. Причина этому — накопление в атмосфере в результате антропогенной деятельности «парниковых» газов, задерживающих исходящее из планеты длинноволновое инфракрасное излучение.

«Парниковые» газы накапливаются в нижних слоях атмосферы. К ним относятся:

1. Водяной пар участвует в образовании облачности. Естественный газ.
2. Углекислый газ появляется в результате разложения органики и вулканических извержений, потребляется растительностью. Из-за деятельности человека количество его растет быстрее, чем успевают поглощать растения.
3. Метан образуется при горении биологических отходов, добыче природного газа и каменного угля. Держится в атмосферных слоях несколько лет и создает эффект теплицы активнее, чем углекислый газ.
4. Озон бывает стратосферным и тропосферным. Первый естественный и защищает планету от вредного солнечного ультрафиолета, второй образуется в результате промышленных выбросов и несет опасность для живых организмов.

«Парниковые» газы накапливаются в атмосфере в результате:

• сгорания топлива;
• использования аэрозолей;
• выброса отходов тяжелой промышленности;
• химической обработки сельскохозяйственных земель;
• животноводческой деятельности;
• вырубки лесов;
• свалок мусора и захоронений отходов.

Перечисление этих причин лишний раз доказывает факт: именно активная деятельность человека стала причиной выраженного характера изменения климата, глобального потепления. 

В чем измеряется

Во всем мире общепринятыми считаются две системы измерения температур воздуха. Наибольшее распространение получила шкала для измерения температур, предложенная астрономом и метеорологом из Швеции Андерсом Цельсием, жившем в первой половине XVIII века. По его имени она была названа шкалой Цельсия.

Изначально предложенная им шкала была «перевернутой» по отношению к современной. Цельсий предложил принять за 0 градусов температуру, при которой кипит вода. При этом t° тройной точки воды соответствовала отметке в 100 градусов.

Тройной точкой воды называется ее одновременное нахождение в фазе твердого состояния, газообразного и жидкого. Определяется сочетанием двух значений: t° (температуры) и p (давления).

При условии нормального давления t° тройной точки воды соответствует та же t°, при которой замерзшая вода (лед) начинает переходить в жидкое состояние (таять).

Цельсий прожил до 1744 года. А уже в следующем году шведский естествоиспытатель Карл Линней перевернул шкалу Цельсия, и она приняла привычный для нас вид. В ней отметке 100 °C стала соответствовать температура, при которой кипит вода. А «нулем» стали обозначать t° тройной точки воды (для простоты ее называют температурой таяния льда).

На самом деле t° тройной точки воды равняется 0,01 °C, как это видно из картинки выше.

Следующее место в ранге популярности занимает шкала Кельвина. Согласно ей таяние льда происходит при t = 273,15 °K. Чтобы быть абсолютно точными, добавим, что t° тройной точки воды в этой системе измерений равняется 273,16 °K. 

А в качестве начала отсчета (0 °K) взят показатель, когда молекулы, из которых состоит вещество, останавливают свое движение, то есть при t = −273,15 °C.

Из этих соотношений видно, что перевести показания температур из одной системы в другую не составляет труда. Градуируются шкалы одинаково: градус Цельсия равен градусу Кельвина. 

Существует еще температурная шкала Фаренгейта. Она нашла широкое распространение в США, Белизе (Центральная Америка), на Багамских и Каймановых островах (недалеко от Кубы) и в Либерии (западноафриканское государство).

Изобрел эту шкалу физик из Германии Габриэль Фаренгейт, чьи годы жизни пришлись на немного более ранний период, чем у Цельсия. Согласно данной шкале лед будет таять при температуре в 32 °F = 0 °C, а при закипании воды термометр достигнет отметки 212 °F = 100 °C.

Здесь перевод в градусы по Фаренгейту из привычных градусов Цельсия более сложный. Если шкалы Цельсия и Кельвина между двумя критическими точками разбиты на одинаковые 100 делений, то шкала Фаренгейта этот же промежуток разбивает на 180 делений.

Прибор, который показывает температуру (в том числе воздуха), называют термометром. Самые точные показания дают ртутные и спиртовые. Их действие основано на физическом эффекте изменения объема вещества под влиянием колебаний температуры. При нагревании ртуть или спирт увеличиваются в объеме, и столбик термометра поднимается. Когда температура окружающей среды понижается, вещество уменьшается в объеме, и столбик опускается вниз.

В качестве уличных термометров принято использовать спиртовые, так как ртуть замерзает при t = −38,83 °C, в то время как спирт — только при t = −114,1 °C.

Формирование погоды в атмосфере Земли

Нижний слой атмосферы нагревается от Земли, здесь собирается водяной пар и образуются почти все виды облаков. Процессы, происходящие в тропосфере — формирование и перемещение воздушных масс, образование циклонов и антициклонов, появление облаков и выпадение осадков, — определяют погоду и климат у земной поверхности.

С точки зрения формирования погоды и климата атмосфера выполняет ряд важных функций:

1. Перераспределяет тепло на планете и влажность воздуха, формирует ее тепловой и режим влажности, уравновешивает сезонные колебания, годовой и суточный ход температуры и влажности.
2. Участвует в круговороте воды в природе, процессах фотосинтеза, обмена веществ и энергии в биосфере, в процессах трансформации твердого покрова Земли и формировании почвы.
3. Защищает земную поверхность от негативного воздействия на живые организмы ультрафиолетового, рентгеновского и космического излучений, от космической «пыли».
4. Распространяет звуковую энергию.
5. Поглощает природные и антропогенные загрязнения и освобождается от них путем самоочищения.

На образование погоды в земной оболочке влияют природный факторы и те, что вызваны деятельностью людей. 

• солнечная радиация;
• характер поверхности (снег, вода, почва и т.п.);
• атмосферная циркуляция (циклоны, антициклоны, атмосферные фронты, пассаты, муссоны и т.п.).

Антропогенные факторы, связанные с деятельностью человека:

• загрязнение воздуха промышленными выбросами (смог);
• уничтожение лесов, мелиорация, ирригация, создание искусственных водоемов.

На характер погоды оказывают влияние:

• облачность;
• наличие туманов и осадков;
• длительность инсоляции;
• электрическое состояние воздуха и др.

Несмотря на непрерывно изменяющееся состояние погоды, выраженность отдельных ее компонентов характеризуется периодичностью (суточный, сезонный и годовой ход). Наиболее резкие изменения наблюдаются при прохождении переходных зон между воздушными массами с разными физическими свойствами — атмосферных фронтов.

От характера и интенсивности солнечной радиации зависит режим циркуляции воздушных масс. Неодинаково нагретые над поверхностью суши и океана воздушные массы образуют и разрушают циклоны (атмосферные возмущения с пониженным давлением в центре и вихревым движением воздуха) и антициклоны (области повышенного атмосферного давления с максимумом в центре). Циклон отличается неустойчивой ненастной ветреной погодой с осадками, перепадами уровней давления, температуры и высокой электропроводностью воздуха. Антициклон — сухой, ясной, безветренной погодой, какая бывает жарким летом или морозной зимой. 

К основным факторам, которые характеризуют погоду, относятся:

1. Гелиофизические — интенсивность солнечной радиации  и солнечная активность (солнечные пятна, активные области, хромосферные вспышки, радиоизлучения).
2. Геофизические — напряженность планетарного и аномального геомагнитного полей, геомагнитная активность (геомагнитные бури, импульсы).
3. Электрическое состояние атмосферы — напряженность электрического поля, электропроводность воздуха, атмосферная ионизация, электромагнитные колебания и разряды.
4. Метеорологические.
5. Синоптические явления — облачность, осадки.
6. Химический состав тропосферы — концентрация кислорода, углекислого газа, загрязнений.

• температура воздуха, радиационная температура поверхностей;
• влажность воздуха;
• направление и скорость движения воздуха;
• атмосферное давление.

За счет чего нагревается воздух

Еще из уроков природоведения мы знаем, что прозрачные объекты пропускают через себя солнечные лучи, не нагреваясь. Проверить это достаточно легко. Когда солнце светит в окно, то очень скоро место на столе (или другом предмете), куда попадает солнце, нагревается, но если приложить руку к стеклу, через которое проходят солнечные лучи, то стекло будет прохладным. Как же тогда нагревается воздух, если он прозрачный и пропускает солнечные лучи сквозь себя, не нагреваясь?

Солнце прогревает земную поверхность, которая нагреваясь, отдает тепло воздуху. Именно этим объясняется тот факт, что чем дальше от земли, тем температура воздуха становится холоднее. Точного значения изменения этого показателя нет, но с каждым 1 км воздух холоднее примерно на 6 градусов.

Теперь, зная как прогревается воздух, легко объяснить почему суша и вода прогреваются неравномерно. Суша нагревается очень быстро, а значит быстрее и больше отдает тепла воздуху. Прогревание воды происходит гораздо медленнее, а значит и отдача тепла тоже снижена. Именно поэтому в жаркий день песок на пляже буквально раскален, а вода прохладная.

Климатические зоны на территории России

Территория России простирается на тысячи километров с запада на восток по Евразии от крутых гор до низменностей, омывается морями трёх океанов, содержит огромное количество рек и озёр. Страна включает в себя почти все климатические зоны, которые есть на Земле — от жаркой субтропической до ледяной арктической.

На северо-западе страны — морской климат, при движении к центру он изменяется на континентальный и субтропический рядом с Чёрным морем, в Сибири резко континентальный, на Дальнем Востоке царствуют муссоны. 

Климатическая зона — это широкая область земной поверхности, внутри которой создаётся приблизительно однородный климат.

Земля делится на 4 условные основные зоны:

• полярную;
• умеренную;
• субтропическую;
• тропическую.

Природно-климатическое зонирование возникает из-за разного прогревания поверхности Солнцем. Основное деление происходит вдоль меридианов. Внутри России деление на 4 климатические зоны в основном совпадает с 20-м, 40-м, 60-м, 80-м меридианами.

1. Тропическая — Юг России.
2. Субтропическая — Запад и Северо-Запад, Приморье.
3. Умеренная — южные районы Сибири и часть Дальнего Востока.
4. Полярная — Якутия, северные районы Сибири и Дальнего Востока.

В отдельную климатическую зону выделены Чукотка и Заполярье.

Температура воздуха

Минимальная
температура воздуха в течение суток
отмечается перед восходом солнца, а
максимальная – в 13-15 ч.

Разность
между наибольшей и наименьшей
температурами воздуха за сутки называется
суточной амплитудой. Этот показатель
имеет также оп­ределенное гигиеническое
значение при характеристике
климатогеографических районов. Так,
наибольшая суточная амплитуда температуры
воздуха отмечается в глубине континентов
(например, в пустыне – до 60 50 0С),
наи­меньшая – по мере приближения к
морям и океанам. Разность между
температурами воздуха самого теплого
и самого холодного месяцев года называется
годовой амплитудой. Для человека,
живущего в умеренных широтах, комфортной
считается температура воздуха от 20 до
25 50 0С.

Годовой ход температуры и ее ежемесячные изменения

На графике выше представлен помимо суточного (вверху) и годовой ход температуры (внизу). 

Годовой ход температуры — колебания t° воздуха в течение одного года (с января по декабрь).

Если посмотреть на график годовых изменений t°, то становится понятно, что строится он на основании среднемесячных показателей. 

В этом случае минимальные значения амплитуды приходятся на самый холодный месяц (ориентируются на средние показатели за месяц, а не на температуру самого холодного дня в этом месяце). А максимальные — на самый теплый месяц в соответствии с его среднемесячным показателем.

Принято делить виды климата на «континентальный» и «морской». В первом случае регион удален от морского и океанского побережья. Во втором — находится близко к тому или другому. 

Для континентального климата свойственны большие годовые колебания амплитуды (зимой холодно, а летом жарко). Для морского же годовые изменения в показаниях температуры не так значительны. Это связано с разными свойствами воды и суши.

Процессы остывания и нагревания суши происходят быстрее, чем у водоемов. Поэтому она больше тепла отдает в атмосферу летом благодаря теплообмену, и больше его забирает из атмосферы зимой. 

Моря и океаны летом нагреваются медленнее, чем суша. Поэтому они не могут отдавать атмосфере так много тепла летом. Зимой же они остывают медленнее суши, и тепла из воздуха забирают при теплообменных процессах меньше.

Высота над уровнем моря тоже влияет на теплообменные процессы. С набором высоты амплитудные колебания, наблюдаемые в течение года, становятся меньше.

Годовые колебания температур принято классифицировать на четыре вида в соответствии с климатическими поясами.

Для полярного климатического пояса температурные показатели достигают максимума во время полярного дня, когда Солнце не опускается за линию горизонта на протяжении двадцати четырех часов. Самую же маленькую величину амплитуда показывает в конце длинной полярной ночи, перед первым за долгое время восходом солнца.

В умеренном поясе температурный максимум наступает через месяц после летнего солнцестояния, а температурный минимум — спустя месяц после зимнего солнцестояния. 

При этом для континентального климата нормой считается разница температур, лежащая в пределах от двадцати пяти до сорока градусов. В отдельных регионах (например в Азии) разница может достигать шестидесяти градусов. На территориях с морским климатом колебания температуры не столь значительны — норма находится всего лишь в пределах от десяти до пятнадцати градусов согласно среднемесячным показателям.

Тропический климатический пояс дает небольшие амплитудные годовые колебания (от одного до пятнадцати градусов). У берегов морей и океанов изменения температур могут происходить в пределах всего пяти градусов. Периодами максимума и минимума в зависимости от полушария считаются даты, на которые приходятся астрономические явления солнцестояния.

В экваториальном поясе колебания амплитуды еще менее заметны. Минимальные и максимальные годовые значения температур находятся близко друг к другу. Если над материковой частью еще можно местами наблюдать колебания в пределах десяти градусов, то над океанской частью разница составляет всего один градус.

Роль атмосферы в формировании климата

Подвижная атмосфера Земли — центральный компонент климатической системы. Температура, влажность воздуха, осадки, ветер — все это характеризует погоду и ее усредненный многолетний режим, т.е климат. Треть количества солнечной энергии, поступающей на верхнюю границу земной оболочки, отражается обратно в мировое пространство, 13%, в том числе ультрафиолетовая радиация, поглощается озоносферой, 7% — остальными слоями, менее половины всего количества достигает земной поверхности.

Суммарная солнечная радиация, достигающая Земли за сутки, равна энергии, которую человечество получило в результате сжигания всех видов топлива за последнее тысячелетие.

На величину рассеянной радиации влияют не только высота Солнца над горизонтом, но и другие факторы:

• прозрачность атмосферы;
• облачность, т.е. содержание в ней водяных паров;
• запыленность;
• общее количество углекислоты.

В полярных районах, где низкое Солнце, меньше теплоты. Меньше тепла будет и в пасмурный день, чем в ясный. Тонкодисперсные твердые частицы вулканического пепла и пыли пустынь во время засух потоками теплого воздуха доносятся до верхних слоев атмосферы и остаются там длительное время. Запыленность отражает большую часть солнечной радиации, влияя на распределение теплоты на участках Земли.

Первоисточником водяного пара в атмосфере является Мировой океан, с поверхности которого ежегодно испаряется слой воды метром в толщину. Часть этой влаги воздушными потоками направляется в сторону материков. В областях переменно-влажного климата осадки увлажняют почву, во влажных — создают запасы грунтовых вод. Облака и туманы, формирующиеся в тропосфере, обеспечивают влагой почву, тем самым определяя развитие флоры и фауны местности.

Атмосферное давление имеет большое значение для формирования ветра. Ветер, как рельефообразующий фактор, прямым образом воздействует на животный и растительный мир: может подавить рост растений и одновременно способствовать переносу семян. Ветер и главный регулятор морских течений.

Что означает температура воздуха

Когда мы хотим дать характеристику погоде, то в первую очередь обращаем внимание именно на этот показатель. 

Показатель температуры воздуха является физической величиной, говорящей нам, насколько прогрелся атмосферный воздух. 

Чтобы правильно измерить, насколько прогрелся воздух, прибор для измерения температуры устанавливают вдалеке от предметов (в том числе от почвы), которые могут исказить его показания. Кроме того, сам прибор должен находиться в тени, так как под лучами солнца он начнет нагреваться, и полученная информация не будет соответствовать действительности.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Самые точные данные о том, насколько прогрелся воздух, и прогнозы об изменении температуры на ближайшее время поступают с метеорологических станций и из космоса с помощью спутников.

От того, какая температура воздуха свойственна в разное время года тому или иному региону, зависит образ жизни местного населения.

Если говорить о нашей планете в целом, то атмосферная температура колеблется в весьма значительных пределах. За последнюю сотню лет ее абсолютный минимум наблюдался в Антарктиде в 1983 году — приборы зафиксировали −93,2 °C. В России самым холодным местом считается село Оймякон в Якутии. Холоднее всего за там было около ста лет назад, в 1924 году — температура опустилась до −71,2 °C.

Абсолютного максимума температура воздуха достигала в 1913 году на территории США, в Долине Смерти. Ее значение составило +56,7 °C. В некоторых источниках можно увидеть информацию о показателе температуры в +58,2 °C, которая будто бы наблюдалась в пустыне Ливии в 1922 году. Но спустя сто лет обнаружилось, что в измерения закралась ошибка, и данные сведения признаны ошибочными.

В России тепловым рекордом считается достижение температурного параметра +45,4 °C — он был зафиксирован в 2010 году в одном из поселков республики Калмыкии. 

Клиническая классификация погоды (по Федорову)

Медицинская классификация климато-погодных условий проводится для оценки их влияния на здоровье человека. Определяется степень благоприятности территорий для курортного лечения, возможности использования климатотерапии, определения возможности акклиматизации и оценки метеопатических (отрицательных) реакций у больных.

Г.П.Федоров выделил три типа погоды:

1. Оптимальной (I тип) считается благоприятно влияющая и щадяще действующая на организм человека. Умеренно влажная или сухая с относительной влажностью воздуха (о.в.в.) 40-70%, маловетреная (до 3 м\с), преимущественно солнечная с межсуточной изменчивостью температуры в пределах 2°С и атмосферного давления (а.д.) в пределах 4 гПа или 3 мм ртутного столба (рт.ст.). 
2. Раздражающая (II тип), или умеренно благоприятная: солнечная и пасмурная, сухая и влажная, колебания а.д. в течение суток не превышает 8 гПа или 6 мм рт.ст., температуры — 4°С, ветра — до 9 м/с, о.в.в. равна 70-90%.
3. Острая (III тип), неблагоприятная. Дождевая (о.в.в. превышает 90%), пасмурная, циклоническая с силой ветра свыше 9 м/с. А.д. поднимается или падает более чем на 8 гПа, температура — более чем на 4°С.

Суточный ход температуры

Суточный ход температуры — это ее колебания с 0 до 24 часов в течение одних суток.

Подстилающей поверхностью называются те части земного покрытия, которые осуществляют обмен влагой и теплом с атмосферными слоями, и тем самым оказывают на атмосферу определенное влияние.

Изменения температуры подстилающей поверхности происходят быстрее, чем аналогичные изменения в атмосфере с разницей примерно в пятнадцать минут. Амплитудные значения находятся на минимуме перед началом рассвета, то есть между четырьмя и шестью часами утра.

С восходом солнца лучи начинают нагревать воздух и подстилающую поверхность. Амплитудные значения достигают максимума в четырнадцать часов и держатся до шестнадцати, пока солнце не начнет понемногу садиться.

Наблюдения за суточными изменениями температуры позволяют сделать вывод, что на наибольшие колебания присущи полярным и умеренным широтам, а наименьшие — близким к экватору.

Суточный ход температур принято отражать на графике. Для наиболее точного его построения приходится совершать большое количество наблюдений. В тех широтах, где существуют полярная ночь (солнце не восходит) и полярный день (когда оно не заходит вовсе), длящиеся на протяжении нескольких недель, измерений суточной температуры не производят. 

Сами же температурные графики изображают в виде плавных кривых.

Температура воздуха

Температура воздуха — количественный показатель, отражающий степень прогревания воздуха солнечными лучами. Этот показатель используется, наверное, всеми людьми каждый день. За этой обыденностью часто упускают его сложность и неоднородность. Поэтому сегодня мы расскажем, что такое температура воздуха, как она измеряется, какие у нее особенности, как она распространена на Земле и многое другое.

Суточный ход температур

Суточный ход температуры позволяет отслеживать какое время в сутках является наиболее холодным, а какое наиболее теплым. Есть несколько факторов, которые первостепенно влияют на этот показатель:

• Угол падения солнечных лучей на землю.
• Направление ветра.
• Облачность.

Все эти факторы важны, но ключевым является угол падения солнечных лучей на землю. Чем более отвесно падают лучи, те поверхность нагревается сильнее. Соответственно, чем угол наклона меньше, тем поверхность нагревается слабее. Этим объясняется и тот факт, что, например, утром земля нагревается не так интенсивно, как днём.

Здесь нужно сделать очень важное замечание. Все мы знаем, что солнце находится в зените в 12:00 дня, поэтому если рассматривать исключительно прогрев земной поверхности, то максимальная температура должна приходиться также на 12:00. Однако если исследовать суточный ход температуры воздуха, то становится понятным, что наиболее жаркое время — период с 14:00 до 15:00. Связано это с тем, что солнце пригревает не воздух, а поверхность земли, которая в свою очередь уже пробивает воздух. На это нужно время. Поэтому в любых географических изучение нужно понимать, что между прогреванием/охлаждением земной поверхности и прогреванием/охлаждением температуры воздуха должно пройти некоторое время. Также одним из примеров этого — наиболее прохладное время суток приходится на период с 5:00 до 6:00 утра. Летом это время рассвета, но несмотря на то, что солнце уже светит и прогревает земную поверхность, температура воздуха всё ещё прохладная.

Амплитуда температуры

Одним из важнейших метеорологических показателей при исследовании температуры воздуха является амплитуда. В простейшем смысле амплитуда представляет собой разницу между самой высокой и самой низкой суточной температурой воздуха. Максимальная температура замеряется в 14:00 дня, а минимальная в 6:00 утра. Связанно это с тем, о чем мы говорили выше.

В приведённом примере очевидно, что амплитуда суточной температуры воздуха составляет на третьем рисунке 18 градусов.

Среднесуточная температура

Выше уже отмечалось, что на метеорологических станциях температура воздуха измеряется 8 раз в сутки. Поэтому сравнение различных дней по температуре воздуха между собой достаточно трудоемкий процесс. Чтобы упростить, в географии используются такое понять как средняя температура воздуха. Простейшие выражение заключается в определении среднесуточной температурой воздуха. В основе определения этого показателя лежит простое арифметическое среднее. Расчеты производятся на основании входных параметров, которые могут быть двух типов:

• С разными знаками. Это означает, что максимальная температура выше нуля, а минимальная температура ниже нуля. В этом случае отдельно суммируются плюсовые показатели температуры и отдельно суммируются минусовые показателе температуры по абсолютному значению. Затем от наибольшего числа отнимается меньше, и происходит деление на количество замеров.
• С одним знаком. В данном случае и максимальная и минимальная температура находится обоюдно либо выше нуля либо ниже нуля. В этом случае все показатели суточной температуры суммируются и делится на количество замеров.

По опыту известно, что на начальном этапе обучения географии, наибольшие проблемы вызывает определение среднесуточной температурой воздуха по показателям с разными знаками. Давайте рассмотрим пример. За сутки было произведено 8 изомеров и известны следующие их показатели: -2, +3, +6, +9, +7, +2, -3, -4. Нужно произвести следующие действия:

• Находим сумму всех температуру, которые выше нуля. В данном случае это 27 градусов (3 + 6 + 9 + 7 + 2).
• Находим сумму всех температур с отрицательным знаком, но по абсолютному значению. В данном случае это 9 градусов (2 + 3 + 4).
• От большего значения вычитаемое меньшее и делим на количество замеров. Следовательно 27 — 9 = 18 / 8 = 2,25. Значит среднесуточная температура воздуха по приведенным данным составляет +2,25 градусов.

Если большую сумму дают показатели выше нуля, то конечная среднесуточная температура воздуха будет положительной. Если большую сумму дают показатели ниже нуля, только конечный результат будет отрицательным.

Аналогичным образом происходит измерение среднемесячной и среднегодовой температуры воздуха.

Билет 7 Распределение температуры по вертикали.

Температура
воздуха с высотой убывает, если воздушная
масса понижается, то она охлаждается
на 1^оС
через 100 м при отсутствии пара
–адиабатический температурный коэфиц.

При
опускании воздушн.масса попадает в слой
с высоким давлением и происходит
адиаботич-ое нагревание, повышение на
1^оС
через 100м приводит к удалению воздушного
пара.

Температурные
инверсии. В
тропосфере, при некоторых условиях,
наблюдается случайн.повышение температуры.
Это бывает в нижних слоях воздуха –
нижняя температурная инверсия. Образуется
ночью, в ясную сухую тихую погоду.
Инверсия исчезает утром, в следствии
нагревания воздуха и нижнего слоя. Ночью
инверсии образуются в долинах, котловинах,
в результате стекания воздуха и накопления
его на дне.
Интенсивные
инверсии наблюдаются в северо-восточной
Сибири. В Якутске созд-ся инверсии до
1500-2000 м, поэтому в Якутске зимой, в более
высоких местах бывает тепло.

Водяной
пар в атмосфере. Поступ.
в атм. с испарением воды с различных
водн. поверхностей.

При
испарении воды значительно обогащаются
нижние слои воздуха большое значение
распространения водяного пара
кол-во водяного пара в воздухе
изменяется от места к месту, от времени,
года, суток, условия погоды. Водяной пар
является самой неустойчивой частью
атмосферы.

Влажность воздуха

Источником
образования водяных паров, определяющих
влажность ат­мосферного воздуха,
являются реки, озера, моря и океаны, а
также почваи растительный покров.

Различают
влажность абсолютную (более точно –
упругость водяных паров), максимальную
и относительную.

Упругость водяных
паров в воздухе (е) – это содержание
влаги, вы­раженное в единицах
атмосферного давления (кПа, миллибары,
мм рт. ст.), абсолютная влажность (а) –
концентрация водяного пара в воздухе
(г/м 53 0).

Максимальная
влажность (Е) – это упругость водяных
паров в состо­янии насыщения ими
воздуха (кПа, мб, мм рт. ст. или г/м 53 0).
Температура при которой водяные пары
в воздухе достигают насыщения, т.е.
влажность становится максимальной и
начинает конденсировать­ся, называется
точкой росы.

Относительная
влажность (r) представляет собой отношение
факти­ческой упругости водяных паров
в воздухе (или абсолютной влажности) к
максимально возможной влажности воздуха
при данной температуре и выра­жается
в процентах:

Дефицит
насыщения воздуха влагой (d) – это разница
между макси­мальной влажностью (Е) и
фактической упругостью пара (е):

d = Е – е

Установлено,
что при температурах 18-20 5О 0 С и
скорости движения воздуха 0,1-0,3 м/с
наиболее оптимальной для организма
человека явля­ется относительная
влажность в диапазоне от 40 до 60%. При
высоких значениях температуры и
относительной влажности затрудняется
отдача тепла за счет испарения, при
этом может наступить перегревание
орга­низма, сопровождающееся ухудшением
самочувствия и снижением работоспо­собности.
Сочетание высокой температуры воздуха
и низкой относительной влажности
вызывает сухость слизистых оболочек
и появление микротрещин на кожных
покровах. Сочетание низкой температуры
и высокой влажности воздуха вызывает
усиление теплоотдачи и тем самым
способствует разви­тию переохлаждения
организма. Следовательно, высокую
влажность воздуха при высоких и низких
температурах следует расценивать как
неблагопри­ятных фактор окружающей
среды, т.к. она способствует развитию
как пе­реохлаждения, так и перегревания.

Соседние файлы в папке Разное

Показатели средних значений и амплитуды температур

На метеостанциях показания температуры снимают четыре раза за сутки с интервалом шесть часов, начиная с 1 часа ночи. Это считается самым оптимальным вариантом замеров, чтобы на их основании вычислить среднесуточную температуру путем подсчета среднего арифметического. 

В зависимости от того, каким получился данный показатель, говорят о климате и принадлежности к той или иной климатической зоне.

Схожим образом рассчитывают среднемесячную и среднегодовую температуру. Для расчета среднемесячной суммируют среднесуточные температуры каждого дня и делят на количество дней в месяце. Подсчет среднегодовой ведется суммированием среднемесячных температур и делением на двенадцать.

Один из видов температурных показателей — амплитуда, то есть разброс ее значений от минимума до максимума. Амплитуда бывает:

• суточная;
• месячная;
• годовая.

А измеряют ее для каждого региона в отдельности, получая необходимые для метеорологической науки статистические данные.

Для российских регионов наибольший суточный разброс температур наблюдается в ясную погоду в весенний и летний сезон, когда солнечные лучи достаточно хорошо прогревают днем нижние атмосферные слои, а ночью воздух охлаждается за счет теплообмена с земной поверхностью.

Сильный разброс суточных значений температуры происходит в сухом пустынном и полупустынном климате. А наименьшая разница между ними характерна для влажного климата, присущего местностям, расположенным вблизи водоемов и с обилием зеленых насаждений.

От чего зависит

На температуру в первую очередь оказывает влияние тепловой обмен, происходящий между слоями атмосферы и земной оболочкой (сушей, водной поверхностью). Соответственно, чем сильнее нагревается оболочка Земли, тем больше тепла она будет отдавать в воздух.

Запомните важное правило: Солнце не нагревает воздух, оно нагревает поверхность Земли. А она, в свою очередь, нагревает воздух.

От чего же зависит нагрев земной оболочки? На первое место следует поставить зависимость от угла между земной поверхностью и падающими на нее солнечными лучами. Этот фактор оказывает прямое влияние — чем выше Солнце по отношению к земному покрытию, тем сильнее оно нагревается. В районе экватора, где угол между земной поверхностью и падающими на нее солнечными лучами составляет 90°, можно наблюдать самую высокую температуру.

И наоборот — чем ближе к полюсу, тем меньше становится угол между солнечными лучами и поверхностью. Поэтому температуре воздуха свойственно уменьшаться с увеличением широтности (удаленностью от нулевой широты в сторону северного или южного полюса).

Поскольку наша планета вращается вокруг собственной оси, то положение солнца относительно земной поверхности меняется в течение суток, а вместе с ним меняется и интенсивность прогревания поверхности Земли. Выше всего над головой Солнце находится в полдень и максимально нагревает земную оболочку.

В процессе теплового обмена от земной поверхности постепенно прогревается и воздух, температурного максимума он достигает в районе четырнадцати или пятнадцати часов, после чего начинает охлаждаться из-за остывания земной оболочки, и находится на минимуме до появления первых утренних лучей солнца.

Интенсивность, с которой нагревается поверхность Земли, зависит и от времени года. В то время, когда в Северном полушарии наступает зимний период, в Южное в это же самое время приходит лето, и наоборот. Поэтому для жителей Северного полушария самым жарким месяцем считается июль, так как в это время Солнце над горизонтом находится наиболее высоко.

А для жителей Южного полушария июль — самый холодный месяц в году. Зато январь для них — середина лета, поэтому он — самый жаркий месяц. Тогда как для проживающих в Северном полушарии январь принято считать самым холодным зимним месяцем, так как в это время Солнце находится в самом низком положении относительно горизонта.

В то же время из-за более медленного (по сравнению с сушей) нагревания и остывания воды показатели атмосферной температуры в районе Мирового океана сдвинуты примерно на 30 дней. Пиковыми месяцами на данной территории считаются август и февраль.

Также существует обратная зависимость между температурой и фактором удаленности точки измерения t° относительно уровня моря. Чем дальше по отношению к уровню моря (и поверхности Земли) она находится, тем меньше градусов покажет температурный датчик. 

На каждые тысячу метров она снижается на шесть градусов. Чем выше забираешься в гору, тем становится холоднее (особенно заметно это ночью) по сравнению с температурой у подножия горы.

Кроме того, нагрев земной поверхности зависит от ее типа. Уровень и скорость прогревания воды намного меньше, чем у суши. Травянистый луг прогревается медленнее, чем песок на пляже. Находящаяся в тени поверхность также будет нагреваться слабее. 

А зимой из-за снежного покрова земная оболочка практически не нагревается от солнечных лучей, потому что лучи по закону физики отражаются от белоснежного покрытия.

Воздух прогревается тем сильнее, чем сильнее нагрета находящаяся под ним поверхность Земли.

Отсюда можно логически заключить, что летом в районе песчаного пляжа воздух будет горячее, чем над менее прогретым водоемом или над берегом, заросшим растительностью.

Соответственно, близость океана или моря обеспечивает в теплое время года более прохладную погоду, чем вдали от них, а в холодное время года — более теплую, чем в районах с континентальным климатом.

Следует также учитывать, что на показатели атмосферной температуры (помимо нагрева поверхности солнечной радиацией) оказывают влияние и воздушные массы. Воздух, который пришел со стороны более теплых районов, принесет потепление, а со стороны более холодных — похолодание.

Температура окружающей среды

Температура является важным и часто лимитирующим фактором среды. Распространение различных видов существенно зависят от температуры. С чем это связано и каковы причины такой зависимости?

· Ведущая роль в формировании температуры принадлежит энергии радиационного балланса, а именно той его части, которая идет на нагревание экосистемы (Н).

· Вторым фактором является температура на верхней границе атмосферы, определяющая вторжение теплых или холодных воздушныых масс.

Диапазон температур, которые зарегистрированы во Вселенной, равен тысяче градусов, но пределы обитания живых существ на Земле значительно уже: чаще всего от — 200°С до + 100 °С.

При экологических исследованиях наиболее широко используются такие показатели как: средняя, минимальная, максимальная температура за определенный период.

Следует также рассмотреть паказатели контрастности, вариабельности и предсказуемости хода температур.

· Наибольшее действие на организмы оказывает суточный ход температур.

· Вариабельность показывает распределение температуры внутри максимума и минимума. Показателем вариабельности является среднеквадратичное отклонение всех месячных температур, от средней многолетней.

· Низкая предсказуемость –когда слабо выражен многолетний ход , но высока вариабельность в отдельные годы.

· Высокая предсказуемость – наиболее ровный температурный режим. При этом все варьирование содержится уже в среднемноголетнем ходе температур, а месячные температуры почти не отличаются от многолетних средних.

· Наименьшей контрастностью, вариабельностью и наибольшей предсказуемостью характеризуется тропический лес.

· Наибольшей контрастностью, вариабельностью и малой предсказуемостью – температурный режим тундры.

Приспособление к суточным контрастам температур требует физиологических механизмов, а также определяет ритм суточной активности животных.

Большая часть организмов имеет гораздо более узкий диапазон температур, причем наибольший диапазон имеют самые низкоорганизованные существа микроорганизмы, в частности, бактерии. Бактерии обладают способностью жить в условиях, где другие организмы погибают. Так, их обнаруживают в горячих источниках при температуре около 90°С и даже 250 °С, тогда как самые устойчивые насекомые погибают, если температура окружающей среды превышает 50°С. Существование бактерий в широком диапазоне температур обеспечивается их способностью переходить в такие формы, как споры, имеющие прочные клеточные стенки, выдерживающие неблагоприятные условия среды.

Протоплазмы клеток всех живых организмов способны жить лишь при температуре между от 0° и 50 0 .

Животные менее стойки. По толерантности организмов к температурному режиму они делятся на эвритермные и стенотермные, т.е. способные переносить колебание температуры в широких пределах или узких пределах.

В зависимости от способа адаптации организмов к температурному режиму они делятся на две экологические группы:

· криофиллы — организмы, приспособленные к холоду, к низким темпера турам;

· термофилы — или теплолюбивые.

Диапазон толерантности у наземных животных в целом больше, чем у водных (не считая микроорганизмов). Изменчивость температуры, временная и пространственная, является мощным экологическим фактором среды. Живые организмы приспосабливаются к различным температурным условиям; одни могут жить при постоянной или относительно постоянной температуре, другие лучше адаптированы к колебаниям температуры.

Воздействие температурного фактора на организмы сводится к его влиянию на скорость обмена веществ. Если исходить из правила Вант-Гоффа для химических реакций, то следует заключить, что повышение температуры вызовет пропорциональное возрастание скорости биохимических процессов обмена веществ.

При анализе взаимосвязей между организмами и температурой окружающей среды все организмы делят на два типа: гомойотермных и пойкилотермных. Такое разделение относится к животному миру; иногда животных подразделяют на теплокровных и холоднокровных (см. предыдущую лекцию)

1. Причиной гибели организма при высоких температурах является нарушение гомеостаза и интенсивности обмена веществ, денатурация белков и инактивация ферментов, обезвоживание.

2. Необратимые нарушения структуры белков возникают при температуре около 60°С. Именно таков порог «тепловой смерти» у ряда простейших и некоторых низших многоклеточных организмов.

3. Адаптации к изменению температур выражаются у них в образовании таких форм существования, как цисты, споры, семена. У животных «тепловая смерть» наступает раньше, чем происходит денатурация белков, вследствие нарушений деятельности нервной системы и других регуляторных механизмов.

4. При низких температурах обмен замедляется или даже приостанавливается, происходит образование кристаллов льда внутри клеток, что приводит к их разрушению, повышению внутриклеточной концентрации солей, нарушению осмотического равновесия и денатурации белков.

5. Морозоустойчивые растения выдерживают полное зимнее промерзание благодаря ультраструктурным перестройкам, направленным на обезвоживание клеток. Семена выдерживают температуры, близкие к абсолютному нулю.

В целом, температура может оказывать двоякое воздействие на организм:

1. Прямое воздействие – увеличение скорости обменных процессов (у пойкилотермных животных). Это определяет окраску насекомых (северные более темные).

2. Косвенное воздействие – воспринимается рецепторами. При этом животное находит более комфортную зону (передвижение хлопковой тли в течение суток по хлопчатнику).

3. Температура определяет тип активности животного (например, ползанье и разные типы полета).

Механизмы препятствующие холодовой смерти у насекомых:

1. Обезвоживание организма на 20-30% от исходного.

2. Связывание воды каллоидами.

3. Увеличение содержания жира.

4. Увеличение гликогена, являющегося гидрофильным каллоидом.

5. Увеличение концентрации растворенных веществ (1 моль на 1 литр понижает температуру замерзания на 2º С).

6. Увеличение концентрации глицерина (затем превращается в гликоген).

Механизмы препятствующие тепловой смерти насекомых:

1. Избегание нагретых участков благодаря действию терморецепторов).

2. Испарение влаги с поверхности (работает только при низкой влажности).

Как происходит измерение

Каждый из нас знает, что для определения температуры воздуха используют термометр. Это, наверное, один из самых распространённых метеорологических приборов, который используется активно в повседневной жизни. При работе с этим прибором очень важно правильно определить место его установки, поскольку в противном случае прибор будет определять не температуру воздуха, а показывать насколько прогрелся сам прибор. Правильная установка термометров прослеживается по тому, как они устанавливаются на метеорологических станциях. Там для этого используются специальные будки, которые устанавливаются на высоте 2м от земли.

Эти будки являются неотложными, выполнены из дерева и продуваются со всех сторон. В результате воздух может проникать свободно со всех сторон.

Таблица: Температура воздуха в различных регионах Земли

Годовое изменение температуры воздуха на прямую зависит от географического положения региона. Например, если мы говорим о странах с экваториальным климатом, то здесь наблюдается одно время, а колебание амплитуды температуры воздуха незначительная. Тоже самое можно говорить и про полярные области, однако, здесь будет не тепло, а холодно. Если рассматривать амплитуду колебания температуры, то, например, на экваторе для большинства регионов она не превышает 2 градусов. Для умеренных широт Северного полушария, к которым относится в том числе наша страна, амплитуда будет составлять порядка 28-30 градусов. Также большое влияние оказывают ветры, морские течения, рельеф местности и так далее. Все эти факторы в совокупности формируют климат, которые в том числе выражается и температуре воздуха. В результате многолетних наблюдений за температурой воздуха в каждом регионе, мы понимаем, какая примерно погода будет в тот или иной месяц.