Грубая схема распределения солнечной энергии в атмосфере.

а — инфракрасное излучение;

б — прямой видимый свет;

в — рассеянный видимый свет;

г — ультрафиолето-вое излучение

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС АТМОСФЕРЫ -соотношение прихода и расхода энергии в атмосфере Земли. Т. б. а. является составляющей теплового баланса Земли. Спецификой Т. б. а. является многослойность, к-рая обеспечивает сложное распределение (стратификацию) темп-ры в атмосфере З е м л и.

Приходящее на верх. границу атмосферы (H~1000 км над поверхностью Земли) излучение Солнца прежде всего проходит самый верх. слой атмосферы - термосферу. В термосфере на высотах более 100 км происходит практически полное поглощение атомным и молекулярным кислородом, а также молекулярным азотом солнечного излучения с длиной волны менее 0,1 мкм. Благодаря этому темп-pa в термосфере растёт с высотой: от ~200 К при H=90 км до ~1000 К при H>= 600 км.

На высотах менее 100 км связь поглощения солнечного излучения со стратификацией темп-ры в атмосфере становится менее заметной. Мин. темп-ры в атмосфере отмечаются на уровне мезопаузы на высоте Н~90 км. Ниже этого уровня располагается слой мезосферы, в к-ром темп-ра растёт до 270 К при убывании высоты до уровня стратопаузы (H~50 км). Рост темп-ры в мезосфере происходит параллельно с практически полным, поглощением молекулами кислорода солнечного излучения с длиной волны менее 0,2 мкм. При уменьшении высоты в стратосфере наблюдается как увеличение поглощения солнечного излучения с длиной волны менее 0,3 мкм молекулами озона, так и радиац, выхолаживание молекулами двуокиси углерода.

На высотах 25-30 км происходит практически полное поглощение озоном солнечного излучения с длиной волны меньше 0,3 мкм. Далее с уменьшением высоты происходит уменьшение темп-ры до 220 К на уровне тропопаузы.

89) Зависимость средней скорости ветра от высоты (формула)

U = * (Z / )^p

где:

U1 и Z1 - известные значения скорости ветра (м/с) на исходной высоте (м);

Z - запланированная высота (м);

U - определяемая скорость ветра (м/с);

p – показатель степени, изменяющийся от 0 до 1

94) Классы устойчивости атмосферы

95)Класс устойчивости А

96) Класс устойчивости D

97) Класс устойчивости F

А – предельно неустойчивая

В – умеренно неустойчивая

С – слабо неустойчивая

D – нейтральная

Е – слабо устойчивая

F – умеренно устойчивая

G – сильно устойчивая

98) Циркумполярный вихрь

ЦИРКУМПОЛЯРНЫЙ ВИХРЬ — общее вращение атмосферы вокруг полюса с запада на восток. На этот общий западный перенос налагаются возмущения, обусловленные циклонической деятельностью.

93) Два вида инверсий

Рисунок 4: инверсии: 1 – приземная(приземные инверсии температуры, начинающиеся непосредственно от земной поверхности (толщина слоя инверсии — десятки метров)), 2 – инверсия оседания(инверсии температуры в свободной атмосфере (толщина слоя инверсии достигает сотни метров))

Причины возникновения: При определённых условиях нормальный вертикальный градиент температуры изменяется таким образом, что более холодный воздух оказывается у поверхности Земли. Это может произойти, например, при движении тёплой, менее плотной воздушной массы над холодным, более плотным слоем. Этот тип инверсии возникает в близости тёплых фронтов, а также в областях океанического апвеллинга, например у берегов Калифорнии. При достаточной влажности более холодного слоя, типично образование тумана под инверсионной «крышкой».Ясной, тихой ночью при антициклоне холодный воздух может спускаться по склонам и собираться в долинах, где в результате температура воздуха будет ниже, чем на 100 или 200 м выше. Над холодным слоем там будет более тёплый воздух, который, вероятно, образует облако или лёгкий туман. Температурная инверсия наглядно демонстрируется на примере дыма от костра. Дым будет подниматься вертикально, а затем, когда достигнет «слоя инверсии», изогнётся горизонтально. Если эта ситуация создаётся в больших масштабах, пыль и грязь (смог), поднимающиеся в атмосферу, остаются там и, накапливаясь, приводят к серьёзному загрязнению.

91)Варианты хода температур и некоторые цифры

Масса атмосферы - 5,14×10¹⁸ кг.

Давление воздуха у поверхности Земли, равно

1,013 • 10⁵ Па.

Средняя температура на поверхности Земли равна +15

92)Варианты хода температур на турбулентность в атмосфере

Термодинамически устойчивым называют такой слой атмосферы, частица которого, будучи выведена их первоначального положения, стремится вернуться к нему.

Варианты температурного хода в атмосфере

1 – неустойчивая атмосфера, 2 – нейтральная атмосфера,

3 – слабо устойчивая атмосфера,

4 – инверсии: 1 – приземная, 2 – инверсия оседания

99.Цикло́н (от др.-греч. κυκλῶν — «вращающийся») — атмосферный вихрь огромного (от сотен до нескольких тысяч километров) диаметра с пониженным давлением воздуха в центре. Воздух в циклоне циркулирует против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном. Кроме того, в воздушных слоях на высоте от земной поверхности до нескольких сот метров, ветер имеет слагаемое, направленное к центру циклона, по барическому градиенту (в сторону убывания давления). Величина слагаемого уменьшается с высотой. Циклоны постоянно и естественным образом появляются из-за вращения Земли, благодаря силе Кориолиса. Следствием теоремы Брауэра о неподвижной точке является наличие в атмосфере как минимум одного циклона или антициклона. Циклон — не просто противоположность антициклону, у них различается механизм возникновения.Антициклон — область повышенного атмосферного давления с замкнутыми концентрическими изобарами на уровне моря и с соответствующим распределением ветра. В низком антициклоне — холодном, изобары остаются замкнутыми только в самых нижних слоях тропосферы (до 1.5 км), а в средней тропосфере повышенное давление вообще не обнаруживается; возможно также наличие над таким антициклоном высотного циклона.

100.Турбулентность, или вихревое движение, представляет собой механизм, обеспечивающий эффективную диффузию в атмосфере. Механическая турбулентность возникает при движении ветра над аэродинамически шероховатой поверхностью земли и пропорциональна степени этой шероховатости и скорости ветра.

101.

102. 103.

104.В 1827г. Жан Батист Жозеф, Барон де Фурье, французский физик и математик, в своем письме Французской Королевской Академии Наук показал, что атмосфера действует, как тепличная пленка, потому что пропускает солнечные лучи сквозь себя и удерживает отраженное от земли излучение. В декабре 1895г известный шведский химик Аррениус передал Шведской Королевской Академии Наук свою работу, в которой он подсчитал эффекты, оказываемые на климат Земли увеличением концентрации СО2 в атмосфере вследствие сжигания топлива. Краткое содержание этой работы было опубликовано в апрельском номере британского журнала Philosophical Magazine в 1896г.Аррениус подсчитал , что удвоение концентрации СО2 в атмосфере могло бы вызвать увеличение температуры на 6.05 С на полюсах и на 4.95 С на экваторе . Эффект проявлялся бы сильнее зимой , чем летом , был бы более заметен ночью и больше на суше , чем на море .

105. В декабре 1895г известный шведский химик Аррениус передал Шведской Королевской Академии Наук свою работу, в которой он подсчитал эффекты, оказываемые на климат Земли увеличением концентрации СО₂ в атмосфере вследствие сжигания топлива. Краткое содержание этой работы было опубликовано в апрельском номере британского журнала Philosophical Magazine в 1896г. Аррениус подсчитал , что удвоение концентрации СО₂ в атмосфере могло бы вызвать увеличение температуры на 6.05 С на полюсах и на 4.95 С на экваторе . Эффект проявлялся бы сильнее зимой , чем летом , был бы более заметен ночью и больше на суше , чем на море .

106.Теория теплообмена различает три основных вида передачи теплоты: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение. Теплопроводностью называется молекулярный перенос теплоты в сплошной среде. Этот процесс возникает при неравномерном распределении температур в среде. В этом случае теплота передается за счет непосредственного соприкосновения частиц, имеющих различную температуру, что приводит к обмену энергией между молекулами, атомами или свободными электронами. Конвекцией называется перенос теплоты при перемещении объемов газа или жидкости в пространстве. Теплообмен между жидкостью или газом и поверхностью твердого тела называют конвективным теплообменом. Тепловое излучение — процесс распространения теплоты с электромагнитными волнами (радиационный перенос). Этот вид передачи теплоты обусловлен превращением внутренней энергии вещества в энергию излучения, переносом излучения и его поглощением веществом. Теория Аррениуса использует только один (последний) вид передачи тепла - радиационный перенос.

107. Климатические системы изменяются как в результате естественных внутренних процессов, так и в ответ на внешние воздействия (антропогенные и неантропогенные). Причины таких изменений климата остаются неизвестными, однако среди основных внешних воздействий — изменения орбиты Земли (циклы Миланковича), солнечной активности (в том числе и изменения солнечной постоянной), вулканические выбросы и парниковый эффект. Позиция Межгосударственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) ООН заключается в том, что средняя температура по Земле поднялась на 0,7 °C со времени начала промышленной революции (со второй половины XVIII века), и что «бо́льшая доля потепления, наблюдавшегося в последние 50 лет, вызвана деятельностью человека», в первую очередь выбросом газов, вызывающих парниковый эффект: углекислого газа (CO₂) и метана (CH₄).

108. Н₂О , СО_2, О₃ , N₂O , CH₄ , CH₃, NO₂, фреоны, CCl₄, O₂, N₂ .