- •Каўрыга п.А., 2004
- •Прадмова
- •Раздзел 1 уводзіны
- •Прадмет вывучэння метэаралогіі і кліматалогіі
- •1.1. Атмасфера
- •1.2. Надвор’е
- •1.3. Кліматалогія
- •1.4. Кліматаўтварэнне
- •1.5. Народнагаспадарчае значэнне метэаралогіі і кліматалогіі
- •1.6. Задачы метэаралогіі і кліматалогіі
- •Кліматычныя рэсурсы
- •1.8. Сувязь метэаралогіі з іншымі навукамі Дыферэнцыяцыя дысцыпліны
- •1.9. Асноўныя этапы гісторыі метэаралогіі і кліматалогіі
- •1.9.1. Даследаванні метэаралогіі і кліматалогіі ў Расіі і ссср
- •Даследаванні метэаралогіі і кліматалогіі на Беларусі
- •Метады даследаванняў у метэаралогіі і кліматалогіі
- •1.11. Арганізацыя метэаралагічных назіранняў Служба надвор’я
- •Класіфікацыя гідраметэаралагічных станцый
- •Метэаралагічныя элементы і вымяральныя велічыні
- •1.11.1. Метэаралагічныя назіранні ў Рэспубліцы Беларусь
- •Тыпы метэаралагічных станцый Рэспублікі Беларусь (паводле даных Белгідрамета)
- •1.11.2. Міжнароднае супрацоўніцтва ў галіне метэаралогіі
- •Раздзел 2 будова атмасферы і хімічны склад паветра
- •2.1. Будова атмасферы
- •2.2. Хімічны склад паветра
- •Хімічны склад сухога паветра каля зямной паверхні, %
- •Змяненні ўтрымання со2 ў атмасферы
- •Раздзел 3 фізічныя ўласцівасці паветра
- •3.1. Ціск паветра
- •3.2. Тэмпература паветра
- •3.3. Шчыльнасць паветра. Ураўненне стану газаў
- •3.4. Змяненне атмасфернага ціску з вышынёю
- •Змяненне ціску паветра з вышынёю
- •3.5. Асноўнае ўраўненне статыкі атмасферы
- •3.6. Бараметрычная формула
- •3.7. Барычная ступень
- •Барычная ступень (м/гПа) у залежнасці ад ціску і тэмпературы
- •3.8. Адыябатычныя працэсы ў атмасферы
- •Вільгацеадыябатычны градыент пры розных тэмпературах і ціску
- •3.9. Патэнцыяльная тэмпература
- •3.10. Вертыкальнае размеркаванне тэмпературы Тэрмічная стратыфікацыя атмасферы
- •3.11. Змяненні патэнцыяльнай тэмпературы ў залежнасці ад яе вертыкальнага градыента (стратыфікацыі)
- •3.12. Стратыфікацыя і вертыкальная раўнавага насычанага паветра
- •Спектр сонечных электрамагнітных хваляў (паводле б.А. Семенчанка, 2002)
- •4.2. Энергетычная і прыродная асветленасць
- •4.3. Сонечная пастаянная
- •4.4. Прамая сонечная радыяцыя
- •4.5. Паглынанне сонечнай радыяцыі ў атмасферы
- •4.6. Рассеянне сонечнай радыяцыі
- •4.7. Закон аслаблення сонечнай радыяцыі ў атмасферы
- •Табліца 4.2 Залежнасць масы атмасферы ад вышыні Сонца (табліца Бемпарада)
- •Такім чынам, пры праходжанні сонечнымі промнямі m мас колькасць прамой радыяцыі каля паверхні Зямлі складзе
- •4.9. Сумарная радыяцыя
- •4.10. Адбітая і паглынутая сонечная радыяцыя
- •Табліца 4.3 Інтэгральнае альбеда (%) розных тыпаў падсцілаючай паверхні
- •Табліца 4.4 Спектральнае альбеда (%) розных тыпаў падсцілаючай паверхні
- •4.12. Доўгахвалевая радыяцыя зямной паверхні і атмасферы
- •4.13. Цяплічны (парніковы) эфект атмасферы
- •4.14. Радыяцыйны баланс зямной паверхні
- •Табліца 4.5 Залежнасць радыяцыйнага балансу ад вышыні Сонца і альбеда ў яснае надвор’е
- •4.15. Радыяцыйны баланс планеты Зямля
- •4.16. Размеркаванне сонечнай радыяцыі на верхняй мяжы атмасферы
- •Табліца 4.6 Вышыня сонца (º) ў дні летняга і зімовага сонцастаяння і дні раўнадзенстваў на асноўных геаграфічных шыротах
- •Табліца 4.7 Паступленне сонечнай радыяцыі (кВт/м2) ў дні раўнадзенстваў і сонцастаянняў (паводле с.П. Хромава, 2001)
- •4.17. Геаграфічнае размеркаванне сумарнай радыяцыі
- •4.18. Геаграфічнае размеркаванне радыяцыйнага баланса
- •Табліца 4.8 Радыяцыйны баланс у межах прыродных зон (мДж/м2 у год)
- •Табліца 4.9
- •4.19. Цеплавы баланс зямной паверхні
- •Раздзел 5 цеплавы рэжым атмасферы і падсцілаючай паверхні
- •5.1. Віды цеплаабмену атмасферы з навакольным асяроддзем
- •5.2. Цеплавы баланс сістэмы Зямля – атмасфера
- •Баланс сонечнай радыяцыі ў атмасферы і на зямной паверхні
- •Цеплавы баланс зямной паверхні і атмасферы
- •Цеплавы баланс атмасферы
- •5.3. Адрозненні ў цеплавым рэжыме глебы і вадаёмаў
- •5.4. Распаўсюджванне цяпла на глыбіню глебы
- •Характарыстыка тэмпературы паветра
- •5.6. Гадавая амплітуда тэмпературы паветра і кантынентальнасць клімату
- •5.7. Тыпы гадавога ходу тэмпературы паветра
- •Сярэднямесячныя тэмпературы паветра
- •5.8. Зменлівасць сярэдніх месячных і гадавых тэмператур
- •Сярэдняя месячная і гадавая тэмпература паветра (оС) і крайнія яе значэнні ў асобныя гады (мс Горкі Магілёўскай вобласці, 1881-1997)
- •5.9. Інверсіі тэмпературы
- •5.10. Геаграфічнае размеркаванне тэмпературы прыземнага слоя атмасферы
- •5.11. Тэмпература шыротных кругоў
- •Сярэднія шыротныя тэмпературы (паводле с.П. Хромава)
- •Сярэдняя тэмпература паветра (оС)
- •Раздзел 6 водны рэжым атмасферы
- •6.1. Выпарэнне і насычэнне вадзяной пары
- •6.2. Уласцівасці пругкасці насычэння
- •Змяненні пругкасці насычэння (е) у залежнасці ад тэмпературы (t)
- •Пругкасць насычэння для лёду Ел і вады Ев пры аднолькавай тэмпературы t °с
- •6.3. Закон выпарэння
- •6.4. Выпаральнасць
- •6.5. Геаграфічнае размеркаванне выпарэння і выпаральнасці
- •6.6. Характарыстыкі вільготнасці паветра
- •6.7. Сутачны і гадавы ход парцыяльнага ціску вадзяной пары
- •6.8. Сутачны і гадавы ход адноснай вільготнасці
- •6.9. Геаграфічнае размеркаванне парцыяльнага ціску вадзяной пары і адноснай вільготнасці
- •6.10. Кандэнсацыя вадзяной пары ў атмасферы
- •6.11. Ядры кандэнсацыі
- •6.12. Воблакі
- •6.13. Мікрафізічны склад (структура) воблакаў
- •6.14. Міжнародная класіфікацыя воблакаў
- •6.15. Генетычная класіфікацыя воблакаў
- •6.16. Геаграфічнае размеркаванне воблачнасці
- •6.18. Туманы--утварэнне і геаграфічнае размеркаванне
- •6.18. Атмасферныя ападкі
- •6.19. Гідраметэаралагічная ацэнка ўвільгатнення тэрыторыі
- •6.20. Водны баланс Зямлі
- •Водны баланс сусветнага акіяну, мацерыкоў і зямнога шара (Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли, 1974)
- •6.21. Снегавое покрыва
- •Размеркаванне снегавога покрыва на Браслаўскім узвышшы
- •Характарыстыка снегавога покрыва ў разнастайных умовах Браслаўскага ўзвышша
Цеплавы баланс зямной паверхні і атмасферы
Прыход радыяцыі |
Адзінкі |
Расход радыяцыі |
Адзінкі |
Уся атмасферная радыяцыя, з якой: Паглынаецца зямной паверхняй Паглынутая сонечная радыяцыя |
161
96 47 |
Выпраменьванне атмасферы ў сусветную прастору Выпраменьванне Зямлі Расход на выпарэнне Расход на турбулентнае перамешванне |
65 114 24
5 |
У выніку зямная паверхня атрымлівае 47 адзінак сонечнай кароткахвалевай (табл. 5.1) і 96 адзінак атмасфернай доўгахвалевай радыяцыі (табл. 5.2) – усяго 143 адзінкі энергіі. Уся гэта зямная энергія ў балансавай структуры размяркоўваецца наступным чынам.
Уласнае доўгахвалевае выпраменьванне Зямлі складае 114 адзінак; 24 адзінкі зямнога цяпла расходуецца на выпарэнне вады, а 5 адзінак – на турбулентнае награванне самой атмасферы. У выніку ўпэўніваемся, што зямная паверхня захоўвае сваю цеплавую раўнавагу. Яна губляе 114+24+5=143 адзінкі цяпла – столькі, колькі атрымлівае: 47+96=143 адзінкі.
Са 114 адзінак уласнага доўгахвалевага выпраменьвання Зямлі 109 адзінак паглынаецца атмасферай, а 5 адзінак накіроўваюцца ў касмічную прастору.
Далей падлічым энергетычны баланс атмасферы (табл. 5.3). Нагадаем, што атмасфера выпраменьвае 161 адзінку доўгахвалевай радыяцыі. Гэта велічыня складаецца з наступных прыходных патокаў: атмасфера і воблачнае покрыва паглынаюць 23 адзінкі сонечнай радыяцыі, 109 адзінак складае ўласнае выпраменьванне Зямлі, 24 адзінкі – скрытая цеплата кандэнсацыі, 5 адзінак – за кошт турбулентнага цеплаабмена. Усяго 23+109+24+5=161 адзінка энергіі, што адпавядае велічыні выпраменьвання атмасферы.
Табліца 5.3
Цеплавы баланс атмасферы
Прыход радыяцыі |
Азінкі |
Расход радыяцыі |
Адзінкі |
Паглынутая сонечная Паглынутае зямное выпра-меньванне Цяпло кандэнсацыі Цяпло турбулентнага абмена |
23
109 24 5 |
Уся атмасферная радыяцыя з якой: Паглынаецца зямной паверх-няй Уходзіць у сусветную прастору |
161
96 65 |
На верхняй мяжы атмасферы існуе раўнавага праменнай энергіі. Прыход сонечнай радыяцыі (100 адзінак) ураўнаважваецца наступнымі расходнымі складаючымі: 30 адзінак – планетарнае альбеда Зямлі, 65 адзінак – выпраменьванне атмасферы, 5 адзінак – выпраменьванне самой Зямлі (гл. табл. 5.1).
Такім чынам, атмасфера бесперапынна папаўняецца сонечнай энергіяй, якая забяспечвае фарміраванне надвор’я і клімата і, выканаўшы пагодна-кліматычную работу, у той жа колькасці рассейваецца ў касмічнай прасторы, захоўваючы энергетычны баланс (бюджэт) сістэмы “Зямля – атмасфера”.
5.3. Адрозненні ў цеплавым рэжыме глебы і вадаёмаў
Адрозненні ў цеплавым рэжыме глебы і вадаёмаў абумоўлены рознымі відамі цеплаабмену, якія вызначаюць перанос цяпла ад дзеючай паверхні на глыбіню і наадварот. Цяпло ў глебах распаўсюджваецца, галоўным чынам, за кошт малекулярнай цеплаправоднасці. Цеплаправоднасць – здольнасць целаў прапускаць праз сябе цяпло. Глеба валодае невялікімі значэннямі каэфіцыента цеплаправоднасці. Цеплаправоднасць глебы залежыць ад яе мінералагічнага і механічнага складу, утрымання ў ёй вады, паветра і гумуса. Нязначную колькасць цяпла ў глебе пераносяць атмасферныя ападкі пры іх фільтрацыі на глыбіню. Але такая перадача цяпла ажыццяўляецца ў невялікай колькасці і толькі ў перыяды выпадзення ападкаў.
Слабае пранікненне цяпла на глыбіню глебы прыводзіць да таго, што летам днём яе паверхня моцна праграецца, а большая частка цяпла перадаецца ў атмасферу. Зімой і уначы дзеючая паверхня сушы па гэтай прычыне хутка і моцна ахалоджваецца.
У вадаёмах (у возеры, моры ці акіяне), якія ўяўляюць рухомае асяроддзе, цеплаперадача зябяспечваецца турбулентным перамешваннем водных мас. Гэта вельмі інтэнсіўны цеплаабмен, які ахоплівае магутныя водныя слаі. У дадатак да турбулентнага цеплаабмену існуюць і іншыя шляхі перадачы цяпла на глыбіню вадаёмаў. Да іх адносіцца тэрмічная канвекцыя, якая ўзнікае ў перыяды ахаладжэння прыпаверхневых слаёў вады. Набыўшы вялікую шчыльнасць, ахалоджаныя на паверхні цяжкія водныя масы апускаюцца на глыбіню, а ніжнія масы вады, як больш цёплыя і лёгкія, паднімаюцца на паверхню.
У морах, дзе вада салёная, працэс перадачы цяпла на глыбіню адбываецца дзякуючы выпарэнню. Пры выпарэнні вады ў ёй павялічваецца канцэнтрацыя солі. Як больш шчыльная і цяжкая канцэнтраваная салямі вада апускаецца на глыбіню.
Акрамя таго, вада, у адрозненні ад глебы, з’яўляецца празрыстым для сонечнай радыяцыі асяроддзем, асабліва для кароткахвалевай часткі спектру. Сонечная радыяцыя праходзіць праз ваду на значную глыбіню. Таму для вадаёмаў мае вялікае значэнне радыяцыйнае награванне, асабліва для глыбінь у некалькі метраў.
Цеплаправоднасць паветра нязначная, а вады – істотная. Таму вада лепш праводзіць цяпло, чым паветра. Вільготная глеба валодае больш значнай цеплаправоднасцю і цеплаёмістасцю, таму сухая глеба заўжды награецца мацней, чым вільготная. Пры ахалоджванні вільготная глеба менш астывае, чым сухая. Таму на сухіх глебах замаразкі здараюцца часцей і маюць большую інтэнсіўнасць, асабліва на асушаных тарфяніках.
На тэмпературу глебы ўплываюць таксама яе колер, альбеда і экспазіцыя схілаў узгоркавага рэльефу.
Адрозненні ў цеплавым рэжыме глебы і вадаёмаў ствараюцца не толькі за кошт іх рознай цеплаправоднасці, але і дзякуючы рознай цеплаёмістасці.
Пад цеплаёмістасцю разумеецца колькасць цяпла, патрэбнага для павялічэння тэмпературы 1 г ці 1 см3 рэчыва на 1 ºС. Цеплаёмістасць вады ў 2 – 3 разы больш, чым цеплаёмістасць глебы. Гэта сведчыць аб тым, што адной і той жа колькасцю ваду можна нагрэць у 2 – 3 разы мацней, чым глебу. Тым самым цеплаёмістасць уносіць свой уклад у стварэнне адрозненняў у награванні глебы і вадаёмаў.
У выніку рознай інтэнсіўнасці цеплаабмену сутачныя хістанні тэмпературы ў глебах, як правіла, пранікаюць да глыбіні 70 – 100 см, а ў акіянах і марах – да глыбіні дзесяткаў метраў. Гадавыя хістанні тэмпературы ў глебе дзейнічаюць да глыбіні 15 – 20 м, а ў акіянах і марах – да глыбіні 200 – 300 м.
Самыя высокія тэмпературы на паверхні глебы назіраюцца ў 13 гадзін мясцовага часу, а самыя нізкія – пасля ўзыхода Сонца. Рознасць паміж самай высокай і самай нізкай тэмпературай у сутачным і гадавым ходзе называецца сутачнай і гадавой амплітудай.
Цяпло ў вадаёмах пранікае на вялікую глыбіню, таму тэмпература на іх паверхні мае нязначныя сутачныя (0,5 – 1,0 ºС) і гадавыя (5 – 8 ºС) хістанні. У той жа час на паверхні глебы сутачныя і гадавыя хістанні тэмпературы складаюць 50 – 60 ºС, а на асушаных тарфяніках дасягаюць 70 ºС.
Найбольшая сутачная амплітуда на паверхні глебы назіраецца летам, найменшая – зімой. Воблачнасць змяншае велічыню амплітуды. Мае значэнне і экспазіцыя схілаў: на паўднёвых схілах сутачныя амплітуды тэмпературы глебы больш, чым на паўночных. Гадавыя амплітуды верхняга слоя глебы павялічваюцца з шыратой, а сутачныя – памяншаюцца. Велічыні амплітуды адлюстроўваюць адпаведныя змяненні вышыні сонца ў сутачным і гадавым ходзе.
Расліннае покрыва ахалоджвае глебу, а снегавое покрыва яе ацяпляе. Сутачныя і гадавыя амплітуды тэмпературы глебы, якая пакрыта раслінамі ці снегам, значна менш, чым на аголенай глебе.