Основні властивості підстильної поверхні, які впливають на клімат

Ми уже розглядали чому водна поверхня та суходіл нагріваються й охолоджуються не однаково. Адже вони мають зовсім різні механізми теплопровідності. На суходолі тепло вглиб передається внаслідок молекулярної теплопровідності. У товщі води тепло передається значно ефективнішим методом, а саме завдяки турбулентній теплопровідності, тобто поверхневі шари води перемішуються і одержане тепло розподіляється на велику товщу води.

Водна поверхня та суходіл мають також різну теплоємність: теплоємність води у 3-4 рази більша, ніж теплоємність грунту. Ці поверхні також неоднаково засвоюють сонячну радіацію. У товщу води промені проникають на значну глибину і енергія променя засвоюється поступово. Детальніше ці особливості розглянуто у розділі 4.6.

Взагалі вода засвоює сонячного тепла більше, ніж суходіл, оскільки альбедо води менше. Середнє альбедо води змінюється від кількох відсотків у тропічних широтах до 20 % на межі плаваючої криги. У північних широтах альбедо більше через меншу висоту Сонця. Отже, альбедо води на 10-20 % менше від альбедо суходолу без снігового покриву. Ефективне випромінювання води значно менше, ніж суходолу через нижчу температуру водної поверхні та більший вміст водяної пари в атмосфері. Через це на одній і тій широті радіаційний баланс на океанах більший, ніж на суходолі. Особливо велика ця різниця в тропічних широтах, де вона досягає 30-35 % від величини радіаційного балансу океанів.

Складові теплового балансу води й суходолу також різні. На суходолі витрати тепла на випаровування найбільші в екваторіальній зоні і різко зменшуються в тропічних і субтропічних пустелях. У помірних широтах збільшується кількість опадів, а значить і випаровування, але у високих широтах континентів витрати тепла на випаровування знову зменшуються через нестачу тепла (мал. 4.2.)

На океанах найбільше витрачається тепла на випаровування в субтропічних областях високого тиску. Звідси витрати тепла зменшуються у бік екватора і до полюсів. У субполярних широтах (60-70⁰) радіаційний баланс океанів і суходолу вирівнюється, але витрати тепла на випаровування з океанів значно більші за рахунок тепла, яке переноситься морськими течіями.

Турбулентний потік тепла в атмосферу над океанами закономірно збільшується від 150 МДж/м² в районі екватора до 400-650 МДж/м² в субполярних широтах. На суходолі цей потік найбільший в субтропічних і тропічних пустелях і перевищує 2560 МДж/м² . Звідси він зменшується в бік екватора і до високих широт (мал. 4.3.).

Такі відміни складових теплового балансу на океанах і суходолі визначають процес трансформації повітряних мас над цими поверхнями. Над океаном повітряні маси переважно зволожуються, оскільки близько 90 % радіаційного балансу витрачається на випаровування води. Над суходолом повітря в основному втрачає вологу і нагрівається влітку та вихолоджується зимою.

Нарешті, водна поверхня гладенька у порівнянні з суходолом, на якому виділяються будинки, ліси та підвищення рельєфу різного масштабу. Тому у відкритому океані середня швидкість вітру у 2-3 рази більша, ніж на суходолі.