Температура воздуха по мере удаления от земной поверхности понижается. В среднем на каждые 100 м высоты температура падает на 0,6°. Эта величина называется средним вертикальным температурным градиентом. Понижение температуры продолжается до верхней границы тропосферы, т. е. до высоты 10 -11 км в умеренных широтах к до 15—17 км в экваториальной зоне. На границе тропосферы в умеренных широтах температура воздуха круглый год держится в пределах -50, -60°, а над экватором -70, -80°.
Понижение температуры с высотой принято считать явлением нормальным. Бывают однако, случаи, когда в каком-нибудь слое температура воздуха с высотой не понижается, а повышается. Такое явление называется инверсией. Если же температура с высотой не изменяется, то такое явление называется изотермом. Мощность инверсионных или изотермических слоев в тропосфере обычно бывает небольшая (от нескольких десятков до сотен метров).
Инверсия и изотермия — явления нередкие. Особенно часто наблюдается так называемая приземная радиационная инверсия, образующаяся в ясные, тихие ночи в результате сильного излучения земли. Последняя, излучая, охлаждается, обусловливая тем самым и охлаждение прилегающего к ней воздушного слоя.
В таких случаях температура воздуха до некоторой высоты повышается, а затем, как обычно, понижается.
Вертикальная мощность приземной инверсии обычно не превышает 400—500 м. В отдельных случаях она простирается до 800—1000 м. Наиболее значительные приземные инверсии бывают в холодное время года. Разность температуры на нижней и верхней границах инверсии может достигать 10-12° и больше.
Внешним признаком наличия приземной радиационной инверсии служит многократное эхо пароходных гудков или горизонтально растекающийся дым на небольшой высоте.
Радиационная инверсия летом разрушается вскоре после восхода Солнца, но зимой она, постепенно усиливаясь, может держаться в течение нескольких суток.
Источник
Распределение температуры воздуха по высоте зимой
Метеорология и климатология развитие науки, географические факторы климата
Тепловой режим атмосферы
Наши дополнительныесервисы и сайты:
e-mail:
office@matrixplus.ru tender@matrixplus.ru
icq:
613603564
skype:
matrixplus2012
телефон
+79173107414 +79173107418
г. С аратов
Наши партнеры
Просвещаемся
Первый вопрос: Как отмыть лодку от тины и водорослей? Второй вопрос: Чем отмыть яхту от водорослей? Третий вопрос: Где купить эффективное средство для мытья катеров, лодок, яхт?
Статистика
Объяснение распределения температуры с высотой
1. Допустим сначала, что на каждом уровне в атмосфере установилась температура лучистого равновесия, т. е. та температура, при которой радиационный приток тепла в воздух и отдача тепла излучением из воздуха равны. В тропосфере поглощает и излучает радиацию преимущественно водяной пар. Но его содержание в воздухе быстро убывает с высотой. Поэтому и температура лучистого равновесия также должна убывать.
Подсчитано, что в нижнем километре атмосферы ее градиент был бы в среднем 2°С/100 м, на высоте 2-3 км 1 °С/100 м,
а в верхней части тропосферы уменьшался бы до нескольких десятых долей градуса на 100 м.
В действительности среднее понижение температуры с высотой в нижней половине тропосферы значительно меньше, а в верхней, наоборот, больше (рис. 31). Следовательно, вертикальное распределение температуры в тропосфере не является только результатом лучистого равновесия.
В самом деле, мы знаем, что воздух в тропосфере находится в состоянии постоянного перемешивания по вертикали. Это перемешивание — результат атмосферной турбулентности, включая и термическую конвекцию, обусловленную архимедовой силой.
Восходящий воздух адиабатически охлаждается на 1 °С на 100 м, пока он не насыщен, и на несколько десятых долей градуса на 100 м, когда он достиг состояния насыщения. Опускающийся воздух, напротив, нагревается на 1 °С на каждые 100 м спуска, а если в нем есть испаряющиеся продукты конденсации (капли или кристаллы облаков), то меньше чем на 1 °С. В результате подъема одних элементов турбулентности вверх и опускания других вниз в процессе перемешивания устанавливается такое распределение температуры, при котором вертикальные градиенты в атмосферном столбе заключены между значениями сухоадиабатического и влажноадиабатического градиентов температуры, т. е. между 1 °С 100 м и несколькими десятыми долями градуса. При этом вертикальные градиенты температуры в нижней части тропосферы будут меньше, чем при лучистом равновесии, а в верхней части тропосферы больше.
Такое тепловое состояние атмосферы называется конвективным равновесием. Тропосфера в среднем очень близка к этому состоянию. Отдельные отклонения от него как в сторону больших, так и в сторону меньших вертикальных градиентов, особенно в приземном слое воздуха, являются результатом преобладания в отдельных случаях радиационных процессов или адиабатического оседания мощных слоев воздуха. Подробнее об этом будет сказано ниже.
Рис. 31. Распределение средней температуры воздуха с высотой по фактическим данным (1) и в предположении лучистого равновесия (2).
В стратосфере водяного пара очень мало, и он не играет там активной роли в поглощении и излучении. Вместе с тем и вертикальное перемешивание в стратосфере менее интенсивно, чем в тропосфере. Распределение температуры в стратосфере определяется повышенным содержанием в ней озона, сильно поглощающего радиацию, а это содержание растет с высотой. В результате в стратосфере устанавливается по вертикали температура лучистого равновесия, не изменяющаяся или растущая с высотой.
Высокие температуры в полярной стратосфере летом в сравнении с тропической стратосферой объясняются увеличенным образованием озона в высоких широтах. Но зимой, в отсутствии солнечной радиации в высоких широтах, содержание озона так мало и стратосфера имеет почти такую же низкую температуру, как в тропиках.
2. Наиболее регулярные отклонения от средних вертикальных градиентов температуры наблюдаются в нижних слоях тропосферы — приземном и слое трения, особенно подверженных влиянию земной поверхности.
Так, например, в тропиках, в зоне пассатов, в нескольких нижних сотнях метров над морем почти всегда наблюдаются вертикальные градиенты температуры, очень близкие к 1 °С/100 м. Здесь над теплым морем всегда сильно развита конвекция. Так как при этом воздух в нижних слоях ненасыщен, в нем устанавливается вертикальный градиент температуры, близкий к сухоадиабатическому. В средних широтах в летние дни над прогретой почвой возникают в нижних метрах очень большие вертикальные градиенты, значительно превышающие сухоадиабатический (см. п. 14 главы восьмой). Напротив, ночью над охлажденной почвой вертикальные градиенты в приземном слое воздуха уменьшаются и часто меняют знак, особенно в ясную погоду, при усиленном эффективном излучении. Над почвой устанавливается инверсия температуры, т. е. ее повышение с высотой вместо падения. В результате даже многолетний средний градиент в нижних десятках метров над почвой в средних широтах будет днем положительным (и особенно большим весной и летом), а ночью отрицательным (и особенно большим по абсолютной величине осенью и зимой). В полярных областях, над ледяным и снежным покровом, устойчивые инверсии или, по крайней мере, изотермии наблюдаются круглые сутки не только зимой, но даже летом.
форсунок в ультразвуковых ваннах и на стендах
Дезинфицирующие средства
широкого применения для дезинфекции на объектах железнодорожного транспорта, пищевой промышленности, ЛПУ, ветеринарного надзора
Моющие средства
для железнодорожного транспорта, сертифицированные ВНИИЖТ- «Фаворит К» и «Фаворит Щ», внутренняя и наружная замывка вагонов.
Источник
Как меняется температура с высотой? Сейчас разберемся…
Наш полет проходит на высоте 10 000 метров, температура за бортом -50 °С.» – подобную фразу, переданную пилотом по громкой связи, слышал каждый, кто летал на самолете. И в голове сразу рождается мысль: надо же, еще 20 минут назад, на аэродроме, было вполне тепло, а тут такая холодрыга. Мы удивляемся, хотя прекрасно знаем, что с увеличением высоты температура воздуха уменьшается. Метеорологи даже рассчитали величину этого уменьшения – в среднем она составляет 6,5 °С на километр высоты. И объяснение тут довольно простое: солнечные лучи нагревают воздух очень слабо – основное тепло он получает от поверхности Земли. Правда, бывают и исключения.
Для начала следует сказать, что температура уменьшается с высотой не во всей толще атмосферы, а только в нижней ее части, которая называется тропосферой. Выше же, примерно до высоты 25 км, температура всегда держится у отметки около -55 °С.
Это может показаться странным, если вспомнить, что у поверхности земли во многих местах может быть куда холоднее – в якутском селе Оймякон температура опускалась до -68 °С а на полярной станции «Восток» в Антарктиде – и вовсе до – 89 °С.
Дело в том, что иногда при увеличении высоты температура не уменьшается, а, наоборот, увеличивается. Это явление называется температурной инверсией. Оно часто происходит ясными безветренными ночами, когда поверхность Земли интенсивно излучает тепло и охлаждается, заодно охлаждая и приземный слой воздуха. Днем инверсия обычно исчезает, однако зимой в умеренных и полярных широтах приземный слой холодного воздуха может не успеть прогреться за короткий световой день, в результате чего инверсия сохраняется в течение нескольких суток.
Очень сильные и устойчивые инверсии возникают в горных котловинах Восточной Сибири, где без облачная тихая погода может стоять месяцами – в результате температура в котловине может быть на 15-20 °С ниже, чем в нескольких сотнях метрах выше по склону. Но самые мощные инверсии образуются над ледниковым щитом Антарктиды полярной ночью, когда воздух над снежным покровом постоянно выхолаживается в течение почти полугода. Так, на той же полярной станции «Восток» одно из наблюдений показало, что на уровне снега столбик термометра опустился до -70 °С а всего в 350 м выше температура была равной -37 °С.
Инверсию можно наглядно видеть, наблюдая за дымом из трубы. Обычно в безветренную погоду дым поднимается вертикально (так как он, хотя и остывает в процессе подъема, всегда остается теплее, а значит, легче окружающего воздуха, температура которого тоже уменьшается с высотой) и постепенно рассеивается. В случае же инверсии дым, поднимаясь через приземный слой холодного воздуха, охлаждается до такой степени,что становится холоднее, а следовательно, и тяжелее, вышележащего слоя. В результате дым перестает подниматься и начинает распространяться горизонтально. Если же в одном месте много источников дыма и прочих выбросов – например, дело происходит в городе, в котором много заводов и автомобилей, – то все загрязняющие вещества накапливаются в приземном холодном слое, что создает серьезные проблемы с качеством воздуха. Такая ситуация часто складывается, например, в Красноярске, где это явление даже имеет особое название – «черное небо».
ВВЕРХ И НА СЕВЕР
Впрочем, основное правило всё же таково: чем выше мы находимся, тем холоднее вокруг. И тут можно решить, что при подъеме в горы климат будет меняться так же, как если бы мы двигались к полюсам (в нашем полушарии – в сторону севера). Однако, если бы мы действительно шли от экватора к полюсу, климат обретал бы всё более выраженную сезонность – чем дальше на север тем больше становится разница между летом и зимой. В горах же, хоть и холодает с высотой, но колебания температур как бы повторяют те, что царят у подножия гор. К примеру, в Экваториальных Андах на высоте 2,5-3 км круглый год стоит температура +13- +15 °С, примерно как в Москве во второй половине мая. Наверное, тебе покажется, что жить без зимы и без лета немного скучновато, но, согласись, что такой климат лучше, чем вечные +26…+28 °С у подножия. (Конечно, для пляжа это идеальная погода, но ведь и в школу тоже ходить придется!) Возможно, именно поэтому столицы Колумбии и Эквадора – стран, в которых расположены Экваториальные Анды, – и находятся в поясе «вечной весны».
А что же на других планетах? Космонавт, решивший заняться там альпинизмом, увидит всё ту же картину – чем выше в горы, тем холоднее. Правда, например на Марсе температура уменьшается в среднем на 2,5 °С на каждый километр высоты, то есть не так сильно, как у нас на Земле. Это объясняется тем, что марсианская атмосфера менее прозрачна, в ней всегда много пыли, поэтому солнечное тепло лучше прогревает газовую оболочку Марса. Однако для штурма высочайшей горы Марса, Олимпа, придется утеплиться: ее высота – 26 км, а значит, на вершине должно быть на 65 °С холоднее, чем внизу.
Становится холоднее при движении вверх и на Венере. Если у поверхности там царит просто адская жара – около +470 °С, то на высоте 50-55 км температура опускается до вполне комфортных +20 °С. Кстати, и атмосферное давление на этой высоте почти равно земному. Может быть, в будущем можно устроить там города, висящие на огромных дирижаблях? Но есть маленькая проблема: атмосфера Венеры почти полностью состоит из углекислого газа, и там бывает дождливо, при этом из туч льется не вода, а… концентрированная серная кислота.
