Distribuția temperaturii aerului în atmosferă și schimbările sale continue se numește regimul termic al atmosferei. Între straturile separate ale atmosferei există un schimb constant de căldură, masă și moment. Aceleași procese au loc atunci când atmosfera interacționează cu suprafața pământului.
Schimbul de căldură în cadrul unui sistem termodinamic și cu zonele de interacțiune externă se realizează în următoarele moduri:
- prin radiație, adică la tratarea proprie din aer și la absorbția aerului de radiația Soarelui, a suprafeței terestre și a altor straturi atmosferice;
- prin conductivitate termică - difuzia moleculară între aer și suprafața pământului și turbulent - în atmosferă;
- transferul de căldură între suprafața pământului și aer poate să apară ca urmare a evaporării și a condensării ulterioare sau a cristalizării vaporilor de apă.
În procesul de difuzie moleculară și turbulentă, în atmosferă se formează fluxuri și intrări de căldură aparentă și latentă.
Fluxurile de căldură aparente se datorează prezenței unor neomogenități spațiale în conținutul de căldură specific, adică gradientele de temperatură în masele de aer și în sistemul "suprafață bazată pe atmosferă". Ca urmare a transferului explicit de căldură, gradienții de temperatură sunt neteziți, adică sistemul tinde spre echilibru termic.
Fluxurile de căldură latentă se formează atunci când neomogenitățile spațiale ale conținutului specific de umiditate sunt prezente în interiorul sistemului termodinamic. Aceasta este o condiție necesară și suficientă, adică acestea pot fi, de asemenea, în condiții izotermice.
Dacă transferul de căldură latent nu este însoțit de schimbul explicit de căldură și de condensarea vaporilor de apă, nu există o temperatură moleculară în atmosferă, dar există schimbări în temperatura virtuală și netezirea gradientilor.
Fluxurile de căldură sunt determinate de cantitatea lor transferată pe unitatea de timp într-o direcție perpendiculară pe zona unității oricărei orientări în spațiu.
Fluxul de căldură într-un volum unitar al mediului în cauză (aer, sol etc.) reprezintă cantitatea de energie care curge prin acesta prin fețele sale pe unitate de timp.
Suprafața Pământului are în general un echilibru radiativ pozitiv și ca rezultat este principala sursă de energie pentru procesele atmosferice. De la suprafața pământului până la atmosferă, căldura intră într-o formă explicită cu schimbul de căldură de contact. Fluxurile de căldură latente sunt cauzate de tranzițiile de fază ale apei de pe suprafața pământului, în principal prin evaporarea din acesta. Radiația de căldură în atmosferă se datorează radiațiilor eficiente de pe suprafața pământului. Căldura care vine de la suprafața pământului până la limita inferioară a stratului de suprafață se extinde apoi spre straturile superioare ale atmosferei prin conductivitatea termică turbulentă.
Schimbul de căldură turbulent se produce în întreaga atmosferă și în straturile superioare ale corpurilor de apă, însă este cel mai intens în stratul de suprafață al atmosferei și în stratul activ al rezervoarelor. Transferul de căldură turbulent în straturile de aer și apă scoase de pe suprafață este redus. Motivul pentru aceasta este o scădere a gradientelor de temperatură pe verticală și, în atmosferă, și un conținut de umiditate.
Rolul decisiv în regimul termic aici se referă la radiația din aer și la absorbția radiației solare și a straturilor atmosferice situate deasupra și dedesubtul stratului în cauză. În straturile înalte ale atmosferei, valoarea schimbărilor adiabatice ale temperaturii crește odată cu mișcarea de aer ascendentă și descendentă.
Deasupra stratului de suprafață, fluxurile de căldură aparentă latentă se datorează în principal curenților verticali ordonați-convecție. Miscările convective au scale spațiale semnificativ mai mari decât vortexurile turbulente, iar pentru ele poate fi detectată o viteză medie. În interacțiunea dinamică și termică a stratului de suprafață al atmosferei cu o suprafață solidă substrat în stratul de suprafață al atmosferei se formează profiluri caracteristice ale vitezei, temperaturii și umidității. Structura stratului activ superior al corpurilor de apă depinde în mare măsură de intensitatea interacțiunii dinamice a stratului de suprafață al atmosferei și a suprafeței apei.
Schimbări de temperatură. care apar într-o anumită cantitate de aer datorită proceselor de mai sus, pot fi numite individuale, care caracterizează schimbările în starea termică a unei cantități date de aer.
Dar nu putem vorbi despre cantitatea individuală de aer, ci despre un punct din atmosferă cu coordonate geografice fixe și cu o altitudine constantă deasupra nivelului mării. Orice stație meteorologică care nu își schimbă poziția pe suprafața pământului poate fi privită ca un astfel de punct. Temperatura din acest punct va varia nu numai din cauza acestor modificări individuale ale stării termice a aerului. Se va schimba de asemenea datorită schimbării continue a aerului la o anumită locație, adică datorită sosirii aerului din alte locuri în atmosferă unde are o temperatură diferită.
Aceste schimbări de temperatură asociate cu advecția - odată cu sosirea de noi mase de aer din alte părți ale globului într-un anumit loc, sunt numite advective. Dacă aerul cu o temperatură mai mare curge într-un anumit loc, se spune advecția de căldură; dacă este mai mică - advecția la rece.
Schimbarea totală a temperaturii într-un punct geografic fix, în funcție de schimbările individuale ale stării aerului și de advecție, se numește o schimbare locală (locală). Aparatele meteorologice - termometre și termograme, amplasate într-un loc sau altul, înregistrează precis modificările locale ale temperaturii aerului. Un termometru într-un balon care zboară în vânt și, prin urmare, rămâne în aceeași masă de aer, arată o schimbare individuală a temperaturii în această masă.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: