Тепловой режим почвы, водоемов и атмосферы

Цель – знакомство с особенностями теплового режима почвы, водоемов и атмосферы; формирование умений работать с климатической картой и анализировать графики температур воздуха.

Оборудование и материалы: физическая карта мира, контурная карта мира.

Вопросы для предварительной подготовки:

1) Тепловой баланс земной поверхности.

2) Особенности теплового режима почвы (суточный и годовой ход температуры поверхности почвы, распространение температурных колебаний в глубину почвы, законы Фурье).

3) Влияние растительного и снежного покровов на температуру почвы.

4) Особенности теплового режима водоемов (распространение температурных колебаний в воде, суточный и годовой ход температуры поверхности водоемов).

5) Температура воздуха. Суточный ход температуры воздуха и его изменения с высотой.

6) Годовая амплитуда температуры воздуха. Типы годового хода температуры воздуха.

7) Географическое распределение температуры, влияние суши и моря, орографии и морских течений. Температуры широтных кругов, аномалии температуры. Температура полушарий и Земли в целом.

8) Стратификация воздушных масс, стратификация атмосферы, ее роль в развитии вертикальных движений.

Термины и понятия: тепловой режим, теплоемкость, теплообмен, молекулярная теплопроводность, тубрулентная теплопроводность, термическая конвекция, температура воздуха у земной поверхности, термометр, максимальный термометр, минимальный термометр, термограф, среднесуточная, среднемесячная и среднегодовая температура, амплитуда температур, индекс континентальности, инверсия, тепловые пояса, температурный градиент, деятельный слой, слои постоянной суточной и годовой температуры, заморозки, карты изотерм.

 

Задание 3.1. Теплопроводность и температуропроводность почвы

Объёмная теплоёмкость суходола 0,48кал/см3×градус, а осушенного болота 0,56 кал/см3×градус, коэффициенты теплопроводности соответственно равны 0,0012 и 0,0025 кал/см×с×градус. Определить коэффициент температуропроводности каждой почвы. Какова причина различий теплопроводности увлажненной почвы от сухой?

Задание 3.2. Распространение тепла вглубь почвы и воды

3.2.1. Определить величину потока тепла вглубь почвы за 1 минуту, если известно, что температура на поверхности почвы 28,0º, а на глубине 20 см составляет 17,0º, λ равен 0,0037 кал/см×с×градус.

3.2.2. Почва, имеющая температуру поверхностного слоя 0,4º, покрыта свежевыпавшим снегом толщиной 60 см. Определить потерю тепла с 1 см2 почвы через слой снега в течение 1 часа, если температура снега -12,6º, λ снега 0,0003 кал/см×с×градус.

3.2.3. По данным, представленным в табл. 3.2, постройте график изменения годового хода температуры почвы на разных глубинах, рассчитайте годовую амплитуду температур на каждой глубине. Уточните, как изменяется амплитуда годовых температур с увеличением глубины? Чем это обусловлено?

Пояснение: по вертикальной оси необходимо отложить величины температуры в градусах, а по горизонтальной – единицы времени (месяцы), все кривые строятся на одном графике, разным цветом.

Таблица 3.2

Среднемесячная температура поверхности почвы и почвы на различных глубинах на метеостанции «Красноярск Опытное поле» 1964г.

Глубина, м I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Δt
0,0 –12 –22 –12 –5 –2 –6 –13 ?
0,2 –1,3 –6,2 –4,5 –2,2 5,4 11,7 17,4 17,1 10,8 3,4 0,0 –2,2 ?
0,4 –0,6 –4,7 –3,8 3,5 9,4 14,8 15,7 10,6 4,2 0,8 1,4 ?
0,8 0,2 –1,8 –2,5 –1,8 0,8 5,6 10,6 12,8 10,5 6,0 2,4 0,2 ?
1,6 1,8 0,9 0,0 –0,4 –0,2 1,3 6,0 9,0 9,2 7,0 4,2 2,5 ?
3,2 3,3 2,7 2,0 1,4 1,1 1,1 2,0 4,4 5,8 6,0 5,2 4,3 ?

 

3.2.4. Амплитуда годового хода температуры на одинаковых глубинах на суше и в море в районе одного населенного пункта составила:

Глубина, м Амплитуда годовых температур, °С
  суша море
20,3 19,0
3,9 18,6
1,7 14,5
0,1 7,5

Проанализируйте данные, и уточните, как распространяется тепло в глубину почвы и воды. Какая среда прогревается на большую глубину? по какой причине? Как прогреваются верхние слои? Когда происходит наибольшая теплоотдача в атмосферу у почвы? у воды?

Задание 3.3. Суточный ход температур

Проанализируйте графики на рис. 3.5. Объясните: 1) как соотносятся величины температуры почвы и температуры воздуха в суточном ходе при условиях устойчивой ясной погоды; 2) когда наблюдается минимальная и максимальная температура на поверхности почвы; и в воздухе у земной поверхности? 3) как происходит нагревание воздуха у земной поверхности? 4) зависит ли величина суточной амплитуды температуры воздуха от амплитуды температуры поверхности почвы?

Рис. 3.5. Средний суточный ход температуры на поверхности почвы (1) и в воздухе на высоте 2 м (2) летом и зимой [83].

Таблица 3.3

Ход температур различного типа

Экваториальный тип хода температуры воздуха
I П III IV V VI VII VIII IX X XI XII Год Δ t
Джакарта (Ява, 6,2° ю. ш., 106,8° в. д.)
25,8 25,8 26,2 26,7 26,8 26,5 26,3 26,5 26,8 26,8 26,5 26,1 26,4 1,0
Тропический тип хода температуры воздуха
Гонолулу (Гавайские острова, 21,3° с. ш., 157,9° з. д.)
+22 +22 +22 +23 +24 +25 +25 +26 +26 +25 +24 +23 +24 4,0
Умеренный тип хода температуры воздуха
Багдад (Ирак, 33,3° с. ш., 44,4° в. д.)
+9 +12 +16 +22 +28 +32 +35 +35 +32 +25 +18 +11 +23
Лондон (51,5° с. ш., 0,0° в. д.)
+5 +5 +6 +8 +12 +15 +17 +16 +14 +10 +6 +5 +10
Москва (55,8° с. ш., 37,6° в. д.)
–10 –10 –5 +4 +12 +15 +18 +16 +10 +4 –2 –8 +4
Кызыл (51,4° с. ш., 94,3° в. д.)
–29 –25 –11 +4 +12 +17 +20 +17 +10 +1 –13 –25 –2
Архангельск (64,6° с. ш., 40,5° в. д.)
–12 –12 –8 –1 +6 +12 +15 +13 +8 +1 –5 –10
Верхоянск (67,5° с. ш., 133,4° в. д.)
–50 –44 –30 –13 +2 +13 +15 +11 +2 –15 –37 –46 –16
Полярный тип хода температуры воздуха
Грин-Харбор (Шпицберген, 78,0° с. ш., 14,2° в. д.)
–16 –18 –20 –14 –5 +2 +5 +5 –6 –11 –14 –8
Восток (Антарктида, 72,1°ю. ш., 96,6° в. д.)
–34 –44 –55 –63 –63 –67 –67 –71 –67 –59 –44 –32 –55

Задание 3.4. Типы годового хода температуры воздуха. По данным табл. 3.3 постройте графики распределения годового хода температуры воздуха для разных типов климата. Горизонтальная ось – месяц года, вертикальная – температура, кривые для разных типов чертятся различными цветами. Выделите на каждой кривой минимумы и максимумы температур, подпишите годовую амплитуду температур, среднегодовую.

3.4.1. Чем обусловлены малые амплитуды температуры воздуха в экваториальных и тропических широтах?

3.4.2. Почему в пунктах, расположенных примерно на одной широте (Лондон, Кызыл), существенно различаются величина годовой амплитуды и значения температур воздуха.

3.4.3. Чем отличается полярный тип хода температуры воздуха северного полушария от южного? В каком месяце там наблюдаются min и в каком max температуры? Почему на южном полюсе нет положительных температур воздуха?

Задание 3.5. Абсолютный минимум и максимум температур

3.5.1. На контурной карте мира отметьте районы с минимальной температурой: 1) якутский полюс холода (Верхоянск (67,5° с. ш., 133,4° в. д.) и Оймякон (63,2 с. ш., 143,1 в. д.), где средние температуры января достигают -48°С, а абсолютный минимум –70°С; 2) Гренландия, где средние температуры января достигают –55°С, а абсолютный минимум –70°С; 3) станция Восток (72,1° ю.ш., 96,6 в.д., высота 3420 м) – полюс холода всего Земного шара с абсолютным минимум –89°С.

3.5.2.На контурной карте мира отметьте абсолютные максимумы температуры: 1) в Северной Африке до +58° (Ливийская пустыня, 32,4° с.ш., 13,0° в.д.); 2) в Долине Смерти до +57° (в Калифорнии в глубокой межгорной впадине, 36,5° с.ш., 117,5° з.д.); 3) в Туркмении +50°.

3.5.3. Чем обусловлено возникновение экстремумов (крайних значений) температур у земной поверхности в указанных районах? Какой полюс холода является постоянным, а какой – только зимним? В каком месяце здесь наименьшая температура?

Задание 3.6. Проанализируйте по рис. 3.6 и 3.7 ход июльских и январских изотерм. Объясните общегеографические закономерности в распределении температур воздуха по поверхности земного шара.

3.6.1. Рассмотрите ход изотерм на материках и океанах в умеренных и высоких широтах и объясните, почему в январе на океанах изотермы отклоняются к северу, а на материках – к югу.

 

Рис. 3.6. Распределение средней месячной температуры воздуха на уровне моря в январе (ºС) [83].

 

Рис. 3.7. Распределение средней месячной температуры воздуха на уровне моря в июле (ºС) [83].

 

3.6.2. Сравните ход изотерм в южном и северном полушариях, на примере изотерм +16 и +8ºС июля в северном полушарии и января в южном, сформулируйте вывод: одинаковы ли температуры лета на одних широтах в северном и южном полушариях? Объясните причину.

3.6.3.Где отмечается самая высокая средняя температура июля? В каком полушарии находится «термический экватор», и чем это объясняется?








Дата добавления: 2015-09-07; просмотров: 2560; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию, введите в поисковое поле ключевые слова и изучайте нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам понравился данный ресурс вы можете рассказать о нем друзьям. Сделать это можно через соц. кнопки выше.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2021 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.011 сек.