- •Кафедра географії та краєзнавства метеорологія та кліматологія навчальний посібник
- •1.1. Загальна характеристика земної атмосфери
- •1.2. Сонячна радіація в атмосфері
- •1.3. Сонячна радіація на земній поверхні
- •1.4. Термічний режим земної поверхні та приземного шару повітря
- •1.5. Зміна температури повітря з висотою
- •2.1. Вологість повітря та випаровування
- •2.2. Продукти конденсації та сублімації в атмосфері
- •Розділ 1. Сонячна радіація на Землі та термічний режим атмосфери
- •1.1. Загальна характеристика земної атмосфери
- •1.1.1 Склад атмосфери
- •1.1.2. Будова повітряної оболонки Землі
- •1.1.3. Походження та еволюція атмосфери
- •1.1.4. Взаємодія атмосфери з іншими оболонками Землі
- •1.1.5. Значення атмосфери в географічній оболонці та в житті людини
- •1.2. Сонячна радіація в атмосфері та на земній поверхні
- •1.2.1. Склад та кількість сонячної радіації, що надходить до Землі
- •1.2.2. Чинники, котрі визначають кількість сонячної радіації на верхній межі атмосфери
- •1.2 3. Якісне перетворення сонячної радіації в атмосфері. Закон Буге
- •1.2.4. Пряма й розсіяна сонячна радіація
- •1.2.5. Сумарна сонячна радіація та її розподіл
- •1.3. Сонячна радіація на земній поверхні
- •1.3.1. Альбедо різних видів земної поверхні
- •1.3.2. Ефективне випромінювання Землі та закономірності його розподілу
- •1.3.3. Тепличний (оранжерейний) ефект атмосфери
- •1.3.4. Радіаційний баланс підстилаючої поверхні
- •1.3.5. Схема теплового балансу земної поверхні
- •1.3.6. Рівняння теплового балансу різних видів земної поверхні та атмосфери
- •1.3.7. Географічний розподіл складових теплового балансу
- •1.3.8. Визначальний вплив теплового балансу на формування температур повітря
- •Питання для самоконтролю до тем 1 – 3 розділу 1
- •1.4. Термічний режим земної поверхні та приземного шару повітря
- •1.4.1. Способи теплопередачі від земної поверхні в атмосферу та в ґрунт
- •1.4.2. Солярні температури повітря
- •1.4.3. Чинники формування температури повітря та її розподіл по сезонах
- •1.4.4. Відмінності термічного режиму північної та південної півкуль
- •1.4.5. Добовий хід температури діяльної поверхні та повітря
- •1.4.6. Типи річного ходу температур повітря
- •1.4.7.Відмінність поширотної зміни добової та річної амплітуди температур повітря
- •1.5. Зміна температури повітря з висотою
- •1.5.1. Типи термічної стратифікації у тропосфері
- •1.5.2. Типи термічної інверсії атмосфери
- •1.5.3. Приморозки та способи запобігання їм
- •1.5.4. Значення інформації про термічний режим земної поверхні та атмосфери для народного господарства:
- •Питання для самоконтролю до тем 4 – 5
- •Розділ 2. Вода в атмосфері
- •2.1. Вологість повітря
- •2.1.1. Основні характеристики вологості повітря
- •2.1.2. Залежність характеристик вологості від температури повітря
- •2.1.3. Випаровування та випаровуваність і їх географічний розподіл
- •2.2. Продукти конденсації та сублімації в атмосфері
- •2.2.1. Поняття про конденсацію та сублімацію і їх продукти
- •2.2.2. Наземні гідрометеори
- •2.2.3. Тумани, їх типи
- •2.2.4. Значення даних про вологість повітря у народному господарстві
- •2.2.5. Адіабатичний процес у тропосфері
- •2.2.6.Міжнародна класифікація хмар
- •2.2.7. Генетичні типи хмар
- •2.2.8. Хмарність та її значення у географічній оболонці
- •2.2.9. Електричні, звукові та оптичні явища в атмосфері, пов’язані з хмарністю
- •2.3. Атмосферний тиск
- •2.3.1. Одиниці виміру атмосферного тиску
- •2.3.2. Зміна атмосферного тиску в латеральному напрямку та з висотою
- •2.3.3. Планетарні закономірності розподілу атмосферного тиску. Системи ізобар
- •2.3.4. Причини зміни атмосферного тиску
- •2.3.5. Баричні центри дії атмосфери
- •2.3.6. Вітер, його показники та види
- •2.4. Атмосферні опади та атмосферне зволоження
- •2.4.1. Чинники та механізми утворення атмосферних опадів
- •2.4.2. Класифікації опадів
- •2.4.3.Режим випадання атмосферних опадів
- •2.4.4.Зональний розподіл атмосферних опадів
- •2.4.5. Сніговий покрив та його значення у географічній оболонці
- •2.4.6. Атмосферне зволоження
- •Питання для самоконтролю до розділу 2
- •Розділ 3. Циркуляція атмосфери
- •3.1. Повітряні маси та атмосферні фронти
- •3.1.1. Поняття про повітряну масу
- •3.1.2. Відмінності погоди, зумовлені приходом теплої і холодної повітряних мас
- •3.1.3. Географічні типи та підтипи повітряних мас
- •3.1.4. Теплий та холодні атмосферні фронти
- •3.2.Циклональні та антициклональні атмосферні вихори
- •3.2.1. Типи циклональних атмосферних вихорів
- •3.2.2. Фронтальні циклони позатропічних широт
- •3.2.3.Тропічні циклони
- •3.2.4.Малі атмосферні вихори
- •3.2.5. Поняття «антициклон». Генетичні типи антициклонів
- •3.3. Загальна та місцева циркуляція атмосфери
- •3.3.1. Теплові машини атмосферної циркуляції
- •3.3.2. Основні ланки загальної циркуляції атмосфери
- •3.3.3. Азональна ланка атмосферної циркуляції
- •3.3.4. Циркуляція у вільній атмосфері
- •3.3.5. Місцева циркуляція атмосфери
- •Розділ 4. Погода та клімат
- •4.1. Поняття про різноманіття погод та кліматів
- •4.1.1. Погода та її показники
- •4.1.2. Класифікація погод
- •4.1.3. Поняття «клімат», його показники
- •4.1.4. Кліматотвірні чинники
- •4.1.5. Генетична класифікація кліматів
- •4.2. Мікроклімат. Зміни клімату
- •4.2.1. Мікроклімат та чинники, що його визначають
- •4.2.2. Особливості мікроклімату міст
- •4.2.3. Чинники та періодичність динаміки клімату
- •4.2.4. Свідчення змін клімату
- •4.2.5. Коротка історія сучасних змін клімату Землі
- •4.3. Проблема «людина і клімат»
- •4.3.1.Значення клімату для різних галузей господарської діяльності
- •4.3.2. Екологічна роль погодно-кліматичних показників для існування людини
- •4.3.3. Уплив антропогенної діяльності на погодно-кліматичні умови та атмосферні явища
- •Питання для самоконтролю до розділу 4
- •Список основної літератури:
- •Неклюкова н.П. Общее землеведение. Земля как планета. Атмосфера. Гидросфера. — м.: Просвещение, 1977. — 336 с.
- •Список додаткової літератури:
Розділ 1. Сонячна радіація на Землі та термічний режим атмосфери
1.1. Загальна характеристика земної атмосфери
1.1.1 Склад атмосфери
Ми живемо на дні повітряного океану - атмосфери, яка є зовнішньою оболонкою Землі, що безперервно взаємодіє з іншими оболонками нашої планети й постійно знаходиться під впливом Космосу.
В приземному шарі повітря й до висоти 100 - 120км унаслідок постійного перемішування склад атмосфери однорідний. Це механічна суміш декількох газів. N2 – 78,09 %, кисень - 20,95 %, аргон - 0,93 %, СО2 - 0,03 %, гелій - 0,0005 %. Метану, криптону, ксенону, водню, озону, йоду - зовсім мало.
1.1.2. Будова повітряної оболонки Землі
Атмосфера, як і Земля, має сферичну форму, тільки більше сплюснута. З боку протилежного від Сонця вона являє собою великий хвіст із дуже розрідженого газу, що тягнеться за Землею.
За характером зміни температури атмосферу ділять на тропо-, страто-, мезо-, термо- та екзосферу. Сфери розділені перехідними шарами - паузами.
Сфери |
Межа (км) |
Перехідний шар |
Зміна температури |
|
нижня |
верхня |
|||
Тропосфера |
0м |
8 (полюс) - 17 (екватор) |
тропопауза |
0,6° на 100м до 74° |
Стратосфера |
8 - 17 |
50-55 |
стратопауза |
-74° …0 +10°С |
22-27км перлам. хмари |
||||
Мезосфера |
50-55 |
80-85 |
мезопауза |
0+10° … -75° - 90° |
75-80км сріблясті хмари |
||||
Термосфера |
80 |
700-800 |
|
- 90° …+100+2000° |
Екзосфера |
800 |
|
|
|
Озоновий шар знаходиться на висоті - 22-25км, його загальна товщина – 3мм при температурі 0° та атмосферному тиску як біля земної поверхні. Кількість озону зменшується в атмосфері, його шар тоншає, з’являються великі озонові діри. Причини - польоти звичайних та понадзвукових літаків, космічних ракет, кораблів, супутників, викиди антропогенного фреону із холодильних установок, неону із ламп освітлення.
1.1.3. Походження та еволюція атмосфери
Але склад атмосфери, близький до сучасного, сформувався лише 350 млн. років тому. Сучасна атмосфера пройшла довгий шлях розвитку. 4,5 млрд. років тому Земля являла собою остигаючу масу з тонкою базальтовою корою на поверхні. По багаточисельних тріщинах, площинах, вулканічних жерлах проходив вплив базальтової магми, з якої виходили вулканічні гази в вигляді перегрітих парів води, СО2, N2, Н2 S, SO2 ,кислих димів, благородних газів і кисню. Вони й формували праатмосферу. Такі висновки підтверджуються вивченням сучасного вулканізму. Так, у фумарольних газах (кислі гарячі джерела) Курильських островів, - водяної пари 70%, вуглекислого газу - СО2 - 19%, крім того вода, "кислі дими" HCl i HF. Підраховано. що лише один із Курильських островів зараз за рік викидає 160 млн. токсичних речовин, а вулканізм всієї планети 2,8 - 4,6 трильонів тон речовини. Тобто глобальний процес вулканізму у минулому був здатний сформувати дві великі оболонки Земля - атмосферу та гідросферу.
Враховуючи різке переважання води в складі газових вивержень вулканів, вважають що основу первісної атмосфери складали підкислені пари води. По суті це була гідро-атмосфера, t° якої знизилася від +100° до + 15 С°, тобто t° променевої рівноваги. При цій температурі водяна пара вулканічних газів конденсувалася, перетворюючись в рідку воду. На Землю обрушилися зливові потоки - це був перший «світовий потоп». Окремо виділилися й почали розвиватися атмосфера й гідросфера.
Поступово склад атмосфери змінювався. Вільний кисень у ранній атмосфері міг утворюватися лише в результаті фотодисоціації невеликої частини молекул водяної пари, тобто їх розкладу під дією сонячного випромінювання. Основним компонентом став N, який зберігся і до теперішнього часу, тому що був нейтральний і в реакціях участі не брав. 3,7 - 3,5 млрд. років тому концентрація кисню в атмосфері почала збільшуватися за рахунок появи нових поставщиків - синьо-зелених водоростей, а потім і сухопутних рослин. які проводили фотосинтез органічної речовини із вуглекислоти й води з виділенням вільного кисню.
Така діяльність привела врешті решт до утворення на Землі кисневої атмосфери - цього геохімічного дива, яке не має аналогів в Сонячній системі. Зменшення частки вуглецю із значної раніше до невеликої тепер відбувалося поступово за рахунок утворення карбонатів при участі СО2 , а також за рахунок біологічних процесів (утворення карбонатних оболонок та скелетів).
Склад сучасної атмосфери продовжує регулюватися організмами. Упродовж року через них шляхом дихання й живлення проходить об’єм газів, який дорівнює декільком об’ємам атмосфери. Таким чином, основний склад атмосфери не змінюється. Однак, як раніше інтенсивно диміли вулкани, так зараз інтенсивно димлять заводські труби та двигуни автомобілів, що збільшує вміст в атмосфері сірчаного газу (SО2 ), чадного газу (СО) й різних окислів азоту. Природні процеси самоочищення часто не справляються із своїм завданням і в атмосфері відбувається глобальний ріст концентрації деяких газів. Крім того, для згоряння палива використовується велика кількість кисню. За послідуючі 50 років буде спалено 0,8 % вільного кисню. І це не малі темпи, враховуючи постійне зменшення тропічних лісів як "легенів планети", омертвіння Світового океану. Тому життєдайна атмосфера планети під загрозою.
Вміст СО2 змінюється від місця до місця і за добу, і по сезонах року. Останні 60 - 70 років глобальна кількість СО2 збільшилася більше, ніж на 10 % (від 0,029 в 1900 році до 0,033% у кінці 20 століття), а в окремих місцях до 0,07%.