Суточный ход температуры воздуха

Суточный ход радиации, падающей на земную поверхность, приводит к тому, что и температура этой поверхности также имеет суточные колебания, запаздывающие по фазе против суточного хода радиации.

Вслед за этими изменениями происходят изменения температуры приземных слоев воздуха. Наибольшие колебания температуры испытывают непосредственно прилегающие к подстилающей поверхности слои; по мере удаления от нее, с одной стороны, происходит уменьшение амплитуд, а с другой — запаздывание фаз этих колебаний.

Над океанами суточный ход температуры воздуха отличается от такового над континентом. Это отличие определяется тем, что поверхность воды, вследствие большой теплоемкости и перемешивания вод по вертикали, в течение суток меняет свою температуру крайне незначительно (на несколько десятых градуса).

Амплитуда суточных колебаний температуры воздуха также небольшая, не более 1°; она несколько превышает амплитуду колебаний температуры воды, а максимум и минимум температуры воздуха наступают раньше, чем для температуры воды.

Это происходит вследствие того, что суточные колебания температуры воздуха в большей степени обязаны прогреву воздуха от Солнца, чем от воды. Вблизи берегов и над небольшими водоемами суточные колебания температуры воздуха связаны с таковыми над континентом, поэтому сначала рассмотрим последние.

Чтобы нагляднее представить характер подобных колебаний и величины их амплитуд, обычно строят графики суточного хода температуры воздуха на уровне 2 м от подстилающей поверхности по значениям средних многолетних величин за каждый час суток. Пример такого графика, по данным наблюдений в городе Барнаул, представлен на рис. 78, где приведены кривые суточного хода температуры воздуха для июня, октября и декабря.

Поскольку величина суточных колебаний температуры определяется количеством солнечной радиации, то, следовательно, она зависит от широты места, времени года, рельефа местности и наличия облачности. С увеличением широты места амплитуда суточных колебаний температуры уменьшается, что можно проследить по графикам, приведенным на рис. 79.

Необходимо отметить, что над материками максимальные суточные колебания температуры наблюдаются на широте 30—40°, где располагается зона пустынь и полупустынь. К северу от этой зоны до 80° N амплитуда суточного хода уменьшается.

Летом суточные амплитуды больше, зимой — меньше. В умеренных широтах эти величины колеблются от 10/15° летом до З/5° зимой (рис. 78).

Суточный ход температуры воздуха с удалением от поверхности Земли уменьшается. Уменьшение суточного хода температуры с высотой связано с тем, что вихри, несущие тепло от поверхности Земли, разрушаясь в нижних слоях, отдают им тепло при перемешивании с окружающим воздухом, и на высоту это тепло проникает медленно. Еще медленнее передается на высоту охлаждение воздуха ночью.

Суточный ход температуры воздуха распространяется вверх до высот 1—2 км, далее он уже практически не обнаруживается. Летом суточные колебания распространяются выше, чем зимой, когда на высоте 400 м они уже исчезают.

Теперь рассмотрим суточные колебания температуры воздуха вблизи берегов морей, а также над внутренними водоемами. Для выяснения этого вопроса рассмотрим сначала изменение температуры воздуха, движущегося с материка на море. Если у уреза воды воздух был теплее, чем вода, то но мере его движения над морем будет отмечаться постепенное охлаждение, а если холоднее — прогревание. На рис. 80 представлены примеры этих процессов.

Мы видим, что воздух, если он холоднее воды, особенно интенсивно прогревается на расстоянии до 40 км от берега (пунктирная линия), а затем уже не меняет своей температуры. Теплый же воздух (сплошная линия) заметно остывает до расстояний 60—70 км, после чего мало изменяет свою температуру. Особенно сильное как охлаждение, так и прогревание происходит на первых двух десятках километров пути воздушных потоков. Из рисунка видно, что прогревание воздуха происходит быстрее, чем охлаждение.

Изменение температуры воздуха по мере его движения над водой будет зависеть от начальной разности температур воды и воздуха и ее изменения по пути движения воздушной массы, а также от скорости ветра. При сильном ветре теплообмен вода — воздух совершается быстрее, чем при слабом.

Теперь представим себе, что с берега в течение суток дует ветер с температурой воздуха, отличной от температуры воды, например теплый воздух. Поскольку разность температур вода — воздух из-за суточного хода температуры над материком будет изменяться, то и выравнивание температур вода — воздух будет достигаться на разных расстояниях в море. В течение суток в фиксированную точку моря будет приходить воздух с различной температурой, т. е. будет отмечаться ее суточный ход (рис. 81).

Из приведенного графика видно, что при амплитуде суточного хода температуры воздуха над берегом около 14° (сплошная линия), над морем на удалении 100 км от берега она едва достигает 4° (пунктирная линия).

Кроме этого, над берегом максимум температуры воздуха отмечается около 16 час., а над морем около 18 час. и очень нечетко. Таким образом, с удалением от берега суточный ход температуры воздуха уменьшается по амплитуде и сдвигается по фазе.

Сдвиг по фазе тем больше, чем меньше скорость ветра. Суточные колебания температуры воздуха над морем сохраняются до тех же высот, что и над берегом. Дело в том, что хотя они над берегом с высотой и резко уменьшаются, но по мере движения над морем с высотой их прогрев или охлаждение совершаются медленнее, чем у поверхности воды.