Суточный и годовой ход температуры на поверхности почвы
1. Измерение температуры на поверхности почвы является
методически трудной задачей, особенно при пользовании жидкостными
термометрами. Результаты измерений сильно зависят от условий
установки термометра, не вполне отражают, действительные
температурные условия на поверхности почвы н недостаточно сравнимы.
Лучшие результаты можно получить с помощью электрических
термометров.
Температура на поверхности почвы имеет суточный ход. Минимум ее
наблюдается примерно через полчаса после восхода солнца. К этому
времени радиационный баланс поверхности почвы становится равным пулю
-отдача тепла из верхнего слоя почвы эффективным излучением
уравновешивается возросшим притоком суммарной радиации.
Нерадиационный же обмен тепла в это время незначителен.
Затем температура на поверхности почвы растет до 13- 14 ч, когда
достигает максимума в суточном ходе. После этого начинается падение
температуры. Радиационный баланс в послеполуденные часы, правда,
остается положительным, однако отдача тепла в дневные часы из
верхнего слоя почвы в атмосферу происходит не только путем
эффективного излучения, но и путем возросшей теплопроводности, а
также при увеличившемся испарении воды. Продолжается и передача
тепла вглубь почвы. Поэтому температура на поверхности почвы падает
с 13-14 ч до утреннего минимума.
Рис. 17. Средний суточный ход температуры
поверхности почвы (1) и воздуха на высоте 2 м (2). Павловск, июнь
Суточный ход температуры на поверхности почвы изобразится на
графике время - температура волнообразной кривой, более или менее
напоминающей синусоиду. Высшая точка этой кривой характеризует
максимум температуры, низшая -минимум (рис. 17).
Кривая суточного хода в отдельный день может иметь неправильную
форму, поскольку она зависит от изменений облачности в течение
суток, от осадков, а также от непериодических (адвективных)
изменений температуры воздуха. Но кривая, построенная по многолетним
данным за календарный месяц, будет иметь более правильную форму, так
как случайные отклонения в обе стороны в средних значениях
уравновесятся.
2. Максимальные температуры на поверхности почвы обычно выше, чем в
воздухе на высоте метеорологической будки. Это понятно: днем
солнечная радиация прежде всего нагревает почву, а уже от нее
нагревается воздух. Например, в Московской области летом на
поверхности обнаженной почвы наблюдаются температуры до 55 °С, а в
пустынях даже до 80 °С. Ночные минимумы температуры, наоборот,
бывают на поверхности почвы ниже, чем в воздухе, так как прежде
всего почва выхолаживается эффективным излучением, а уже от нее
охлаждается воздух. Например, зимой в Московской области ночные
температуры на поверхности (в это время покрытой снегом) могут
падать ниже - 50°С, летом (кроме июля) - до нуля. На снежной
поверхности во внутренних районах Антарктиды в июле средняя месячная
температура около -70 °С, а в отдельных случаях она может падать до
-90 °С.
3. Разность между суточным максимумом и суточным минимумом
температуры называется суточной амплитудой температуры.
В Московской области в зимние месяцы многолетняя средняя суточная
амплитуда температуры на поверхности почвы (снега) равна 5-10 °С, в
летние 10-20 °С. В отдельные дни суточные амплитуды, конечно, могут
быть и выше и ниже многолетних средних значений в зависимости от
ряда факторов, прежде всего от облачности. В безоблачную погоду
велика солнечная радиация днем и также велико эффективное излучение
ночью. Поэтому суточный (дневной) максимум особенно высок, а
суточный (ночной) минимум низок и, следовательно, суточная амплитуда
велика. В облачную погоду дневной максимум понижен, ночной минимум
повышен и суточная амплитуда уменьшена.
Сильные ночные заморозки на почве весной и осенью обычно наблюдаются
при ясном небе, т. е. при большом эффективном излучении.
Суточный ход температуры почвы зависит также от экспозиции склонов,
т. е. от того, как ориентирован наклон данного участка земной
поверхности по отношению к странам света. Ночное излучение одинаково
на склонах любой ориентации, но дневное нагревание почвы, конечно,
будет наибольшим на южных склонах и наименьшим на северных. Суточный
ход температуры почвы зависит также от почвенного покрова.
4. Температура поверхности почвы, конечно, изменяется и в годовом
ходе. В тропических широтах ее годовая амплитуда, т. е. разность
многолетних средних температур самого теплого и самого холодного
месяцев года, мала и с широтой растет. В северном полушарии на
широте 10° она около 3 °С, на широте 30° около 10 °С, а на широте
50° в среднем около 25 °С.
