Суточный ход температуры воздуха у земной поверхности
1. Температура воздуха изменяется в суточном ходе вслед за
температурой земной поверхности. Поскольку воздух нагревается и
охлаждается от земной поверхности, амплитуда суточного хода
температуры в метеорологической будке меньше, чем на поверхности
почвы, в среднем примерно на одну треть. Над поверхностью моря
условия сложнее, о чем будет сказано дальше.
Рост температуры воздуха начинается вместе с ростом температуры
почвы (минут на 15 позже) утром, после восхода солнца. В 13-14 ч
температура почвы, как мы знаем, начинает понижаться. В 14-15 ч
начинает падать и температура воздуха. Таким образом, минимум в
суточном ходе температуры воздуха у земной поверхности приходится на
время вскоре после восхода солнца, а максимум - на 14-15 ч.
Суточный ход температуры воздуха достаточно правильно проявляется
лишь в условиях устойчивой ясной погоды. Еще более закономерным
представляется он в среднем из большого числа наблюдений:
многолетние кривые суточного хода температуры- плавные кривые,
похожие на синусоиды.
Но в отдельные дни суточный ход температуры воздуха может быть очень
неправильным. Это зависит от изменений облачности, меняющих
радиационные условия на земной поверхности, а также от адвекции, т.
е. от притока воздушных масс с другой температурой. В результате
этих причин минимум температуры может сместиться даже на дневные
часы, а максимум - на ночь. Суточный ход температуры может вообще
исчезнуть или кривая суточного изменения примет сложную форму. Иначе
говоря, регулярный суточный ход перекрывается или маскируется
непериодическими изменениями температуры. Например, в Хельсинки в
январе с вероятностью 24 % суточный максимум температуры приходится
на время между полуночью и часом ночи, и только в 13% он приходится
на промежуток времени от 12 до 14 ч.
Даже в тропиках, где непериодические изменения температуры слабее,
чем в умеренных широтах, максимум температуры приходится на
послеполуденные часы только в 50 % всех случаев.
В климатологии обычно рассматривается суточный ход температуры
воздуха, осредненный за многолетний период. В таком осредненном
суточном ходе непериодические изменения температуры, приходящиеся
более или менее равномерно на все часы суток, взаимно погашаются.
Вследствие этого многолетняя кривая суточного хода имеет простой
характер, близкий: к синусоидальному.
Для примера приводим на рис. 22 суточный ход температуры воздуха в
Москве в январе и июле, вычисленный по многолетним данным.
Вычислялась многолетняя средняя температура для каждого часа
январских или июльских суток, а затем по полученным средним часовым
значениям были построены многолетние кривые суточного хода для
января и июля.
Рис. 22. Суточный ход температуры воздуха в
январе (1) и июле (2). Москва. Средняя месячная температура 18.5 °С
для июля, -10 "С для января.
2. Суточная амплитуда температуры воздуха зависит от многих
влияний. Прежде всего она определяется суточной амплитудой
температуры на поверхности почвы: чем больше амплитуда на
поверхности почвы, тем больше она в воздухе. Но суточная амплитуда
температуры на поверхности почвы зависит в основном от облачности.
Следовательно, и суточная амплитуда температуры воздуха тесно
связана с облачностью: в ясную погоду она значительно больше, чем в
пасмурную. Это хорошо видно из рис. 23, на котором представлен
суточный ход температуры воздуха в Павловске (под Ленинградом),
средний для всех дней летнего сезона и отдельно для ясных и
пасмурных дней.
Суточная амплитуда температуры воздуха изменяется еще по сезонам, по
широте, а также в зависимости от характера почвы и рельефа
местности. Зимой она меньше, чем летом, так же как и амплитуда
температуры подстилающей поверхности.
С увеличением широты суточная амплитуда температуры воздуха убывает,
так как убывает полуденная высота солнца над горизонтом. Под
широтами 20-30° на суше средняя за год суточная амплитуда
температуры около 12 °С, под широтой 60° около 6 °С, под широтой 70°
только 3 °С. В самых высоких широтах, где солнце не восходит или не
заходит много дней подряд, регулярного суточного хода температуры
нет вовсе.
Имеет значение и характер почвы и почвенного покрова. Чем больше
суточная амплитуда температуры самой поверхности почвы, тем больше и
суточная амплитуда температуры воздуха над ней. В степях и пустынях
средняя суточная ампли-
туда достигает 15-20 °С, иногда 30 °С. Над густым растительным
покровом -она меньше. На суточной амплитуде сказывается и близость
водных бассейнов: в приморских местностях она меньше.
Рис. 23. Суточный ход температуры воздуха в
Павловске в зависимости от облачности. 1 - ясные дни, 2 - пасмурные
дни, 3 - все дни.
На выпуклых формах рельефа местности (на вершинах и склонах гор и
холмов) суточная амплитуда температуры воздуха уменьшена в сравнении
с равнинной местностью, а на вогнутых формах рельефа (в долинах,
оврагах и лощинах) увеличена (закон Воейкова). Причина заключается в
том, что на выпуклых формах рельефа воздух имеет уменьшенную площадь
соприкосновения с подстилающей поверхностью и быстро сносится с нее,
заменяясь новыми массами воздуха. В вогнутых же формах рельефа
воздух сильнее нагревается от поверхности и больше застаивается в
дневные часы, а ночью сильнее охлаждается и стекает по склонам вниз.
Но в узких ущельях, где и приток радиации, и эффективное излучение
уменьшены, суточные амплитуды меньше, чем в широких долинах.
3. Понятно, что малые суточные амплитуды температуры на поверхности
моря имеют следствием и малые суточные амплитуды температуры воздуха
над морем. Однако эти последние все же выше, чем суточные амплитуды
на самой поверхности моря. Суточные амплитуды на поверхности
открытого океана измеряются лишь десятыми долями градуса, но в
нижнем слое воздуха над океаном они доходят до 1 - 1,5 °С (см. рис.
21), а над внутренними морями и того больше. Амплитуды температуры
воздуха повышены потому, что на них сказывается влияние адвекции
воздушных масс. Также играет роль и непосредственное поглощение
солнечной радиации нижними слоями воздуха днем и излучение ими ночью.
