Opis: War Thunder je vojaška MMO igra naslednje generacije, posvečena...
Spremembe temperature tal čez dan imenujemo dnevne variacije. Dnevno nihanje temperature običajno ima en maksimum in en minimum. Najnižjo temperaturo površine tal v jasnem vremenu opazimo pred sončnim vzhodom, ko je bilanca sevanja še negativna, izmenjava toplote med zrakom in tlemi pa je zanemarljiva. Ko sonce vzhaja, se temperatura površine tal dvigne, zlasti v jasnem vremenu. Najvišjo temperaturo opazimo okoli 13:00, nato začne temperatura padati, kar se nadaljuje do jutranjega minimuma. V nekaterih dneh se označeni dnevni potek temperature tal poruši pod vplivom oblačnosti, padavin in drugih dejavnikov. V tem primeru se maksimum in minimum lahko premakneta na drug čas (slika 4.2).
Slika 4.2. Dnevne spremembe temperature zraka in tal na površini in v različnih globinah (Voronež, avgust). (na voljo ob prenosu polne različice vadnice)
Spremembe temperature tal med letom imenujemo letni cikel. Običajno graf letnega poteka temelji na povprečnih mesečnih temperaturah tal. Letno nihanje površinske temperature tal določa predvsem različen prihod sončnega obsevanja med letom. Najvišje srednje mesečne površinske temperature tal v zmernih širinah Severna polobla običajno opazimo v juliju, ko je dotok toplote v tla največji, najmanjši pa v januarju in februarju.
Razlika med maksimumom in minimumom v dnevnem ali letnem tečaju se imenuje amplituda temperaturnega poteka.
Prizadeta je amplituda dnevnega cikla temperature tal; letni čas, zemljepisna širina, relief, vegetacija in snežna odeja, toplotna kapaciteta in toplotna prevodnost tal, barva tal, oblačnost (slika 4.3).
Slika 4.3. toplotne izoplete tal, letni tečaj (na voljo ob prenosu polne različice vadnice)
Na amplitudo letnega nihanja površinske temperature tal vplivajo enaki dejavniki kot na amplitudo dnevnega nihanja, razen v letnem času. Amplituda letne variacije v nasprotju z dnevno variacijo narašča z večanjem zemljepisne širine.
Dnevna in letna nihanja temperature tal se zaradi toplotne prevodnosti prenašajo v njene globlje plasti. Plast prsti, v kateri opazimo dnevne in letne spremembe temperature, se imenuje aktivni sloj.
Fourierjeva splošna teorija molekularne toplotne prevodnosti je uporabna za širjenje toplote v tleh. Zakoni širjenja toplote v tleh se imenujejo Fourierjevi zakoni.
Prenesi celotna različica učbenik (s slikami, formulami, zemljevidi, diagrami in tabelami) v eni datoteki v formatu MS Office Word
Fizični in geografski položaj.
Fizičnogeografski položaj je prostorska lega katerega koli kraja (države, regije, kraj ali kateri koli drug predmet) v zvezi s fizičnimi in geografskimi podatki (ekvator, začetni poldnevnik, gorskih sistemov, morja in oceani itd.).
Skladno s tem fizični in geografski položaj določajo: zemljepisne koordinate (geografska širina, dolžina), absolutna višina glede na morsko gladino, bližina (ali oddaljenost) morja, rek, jezer, gora ipd., položaj v kompoziciji (lokacija). ) naravnih (klimatskih, talno-vegetativnih, zoogeografskih) con.
Samarska regija se nahaja na jugovzhodu Vzhodnoevropske nižine, v osrednjem delu Rusije, 1000 km od Moskve, v srednjem toku reke Volge na obeh bregovih, kjer naredi lok zavoj - samarski lok. Razdeljen je na desno in levo breg.
Desni breg zavzema vzpetina Volge, ki jo prečkajo grape in žlebovi. V severnem delu Samarskaya Luke so gore Zhiguli (višina do 370 m). Na levem bregu, na severozahodu, je Nizka Zavolga, na severovzhodu - Visoka Trans-Volga (Sokol'i, Kinelskiye Yars). Na jugu - rahlo valovita ravnina (Middle Syrt, Kamenny Syrt), ki se na jugovzhodu spremeni v General Syrt.
Dolžina regije od severa do juga je 335 km, od zahoda proti vzhodu - 315 km. Zavzema površino 53,6 tisoč kvadratnih metrov. km. To je 0,3% celotne površine ozemlja Rusije. Meji na regije Uljanovsk, Saratov, Orenburg in Republiko Tatarstan.
Samara se nahaja na ovinku Samara lok, na levem bregu reke Volge, med ustjima rek Samara in Sok. Dolžina v smeri poldnevnika je 50 km, v smeri širine - 20 km. Geografske koordinate 53°12" severne zemljepisne širine in 50°06" vzhodne zemljepisne dolžine. Območje mesta je približno 465,97 km².
Mesto se nahaja na novotvorbah, ki ležijo na permskih skalah. Na strani Volge prevladujejo peščena tla, na strani Samare pa ilovnata.
Na severu mesta so gore Sokol'i. Najvišji vrh gore Tip-Tyav je 286 metrov.
Temperatura površine tal ima dnevni potek. Njegov minimum opazimo ob 3. uri, to je posledica sevanja tal in njegovega največjega hlajenja pred sončnim vzhodom. Nato temperatura površine tal doseže 13-14 in doseže maksimum ob 15:00, takrat je največje sončno obsevanje.
Slika 1. Temperatura površine tal.
Če analiziramo graf, je razvidno, da je bila najvišja temperatura tal v Samari julija 1984 39 stopinj, najnižja temperatura -43 stopinj pa je bila opažena januarja 1942.
V povprečnih mesečnih in povprečnih letnih temperaturah je najvišja julija 20,4 ºС, najnižja januarja pa je -13,5 ºС.
Temperatura zraka.
Zrak ima, kot vsako telo, temperaturo, ki je drugačna od absolutne ničle. Temperatura zraka na vsaki točki v ozračju se skozi čas nenehno spreminja. Poleg tega se lahko na različnih mestih na Zemlji hkrati tudi močno razlikuje.
Slika 2. Temperatura zraka.
Če analiziramo graf, je razvidno, da največja vrednost temperature zraka pade na poletnih mesecih: julij - +64 ºС leta 1954, junija 1954 in 1975 +63 ºС. Posledično je suhost značilna za visoke temperature. In padejo najnižje vrednosti temperature zraka zimskih mesecih: december - -46 ºС leta 1979, januar - -46 ºС leta 1979,. Povprečna mesečna temperatura zraka se giblje od +26 ºС julija do -14 ºС januarja. Zato po mnenju nizke vrednosti zime v regiji so hladne in dolge, poletja pa vroča s pogostimi sušami, velikimi temperaturnimi nihanji in vremensko nestabilnostjo.
Sprememba temperature površine tal čez dan se imenuje dnevna variacija. Dnevni potek površine tal v povprečju več dni je periodično nihanje z enim maksimumom in enim minimumom.
Minimum je opazen pred sončnim vzhodom, ko je sevalna bilanca negativna in je brezsevalna izmenjava toplote med površino in sosednjimi plastmi prsti ter zraka zanemarljiva.
Ko sonce vzide, se temperatura površine tal dvigne in doseže najvišjo vrednost okoli 13. ure. Nato se začne njegovo zmanjševanje, čeprav je sevalna bilanca še vedno pozitivna. To je razloženo z dejstvom, da se po 13. uri prenos toplote s površine tal v zrak poveča zaradi turbulence in izhlapevanja.
Razlika med najvišjo in najnižjo temperaturo tal na dan se imenuje amplituda dnevni tečaj. Nanj vpliva več dejavnikov:
1. Letni čas. Poleti je amplituda največja, pozimi pa najmanjša;
2. Zemljepisna širina kraja. Ker je amplituda povezana z višino sonca, se zmanjšuje z večanjem zemljepisne širine kraja;
3. Oblačno. V oblačnem vremenu je amplituda manjša;
4. Toplotna kapaciteta in toplotna prevodnost tal. Amplituda je obratno sorazmerna s toplotno kapaciteto tal. Na primer, granitna skala ima dobro toplotno prevodnost in se toplota dobro prenaša globoko v njej. Zaradi tega je amplituda dnevnega nihanja granitne površine majhna. Peščena tla imajo nižjo toplotno prevodnost kot granit, zato je amplituda temperaturnega nihanja peščene površine približno 1,5-krat večja kot pri granitu;
5. Barva tal. Amplituda temnih tal je veliko večja od svetlih, saj je absorpcijska in emisijska sposobnost temnih tal večja;
6. Vegetacija in snežna odeja. Vegetacijski pokrov zmanjšuje amplitudo, saj preprečuje segrevanje tal s sončnimi žarki. Amplituda tudi pri snežni odeji ni zelo velika, saj se snežna površina zaradi velikega albeda malo segreje;
7. Razstava pobočij. Južna pobočja hribov se segrejejo močneje kot severna, zahodna pa bolj kot vzhodna, zato je amplituda južnih in zahodnih ploskev hribov večja.
Letno nihanje površinske temperature tal
Letni nihaj je tako kot dnevni povezan z dotokom in odtokom toplote in ga določajo predvsem dejavniki sevanja. Najprimernejši način za sledenje temu tečaju so povprečne mesečne vrednosti temperature tal.
Na severni polobli so najvišje povprečne mesečne površinske temperature tal opazne v juliju-avgustu, najnižje pa v januarju-februarju.
Razliko med najvišjo in najnižjo povprečno mesečno temperaturo v enem letu imenujemo amplituda letnega nihanja temperature tal. V največji meri je odvisno od zemljepisne širine kraja: v polarnih širinah je amplituda največja.
Dnevna in letna nihanja površinske temperature tal se postopoma širijo v njene globlje plasti. Plast prsti ali vode, ki doživlja dnevna in letna nihanja temperature, se imenuje aktivna.
Širjenje temperaturnih nihanj globoko v zemljo opisujejo trije Fourierjevi zakoni:
Prvi izmed njih pravi, da se obdobje nihanja ne spreminja z globino;
Drugi nakazuje, da se amplituda temperaturnih nihanj tal z globino eksponentno zmanjšuje;
Tretji Fourierjev zakon določa, da se najvišje in najnižje temperature v globinah pojavijo pozneje kot na površini tal, zakasnitev pa je premo sorazmerna z globino.
Imenuje se plast zemlje, v kateri temperatura ves dan ostane konstantna plast konstantne dnevne temperature(pod 70 - 100 cm). Plast prsti, v kateri je temperatura prsti skozi vse leto konstantna, imenujemo konstantna plast. letna temperatura. Ta plast se začne od globine 15-30 m.
V visokih in zmernih zemljepisnih širinah so ogromna območja, kjer plasti tal ostanejo zamrznjene več let, ne da bi se poleti odmrznile. Te plasti se imenujejo večna permafrost.
Permafrost se lahko pojavlja tako kot neprekinjena plast kot kot ločene plasti, prepredene z odmrznjeno zemljo. Debelina plasti permafrosta se giblje od 1-2 m do nekaj sto m, na primer v Jakutiji je debelina permafrosta 145 m, v Transbaikaliji - približno 70 m.
Ogrevanje in hlajenje vodnih teles
Površinska plast vode, tako kot tla, dobro absorbira infrardeče sevanje: pogoji za njegovo absorpcijo in odboj v vodi in tleh se malo razlikujejo. Druga stvar je kratkovalovno sevanje.
Voda je za razliko od zemlje prozorno telo. Zato pride do radiacijskega segrevanja vode v njeni debelini.
Pomembne razlike v toplotnem režimu vode in tal povzročajo naslednji razlogi:
Toplotna kapaciteta vode je 3-4 krat večja od toplotne prevodnosti tal. Z enakim vnosom ali oddajanjem toplote se temperatura vode manj spreminja;
Delci vode imajo večjo mobilnost, zato se v vodnih telesih prenos toplote v notranjost ne zgodi z molekularno toplotno prevodnostjo, temveč zaradi turbulence. Hlajenje vode ponoči in v hladni sezoni poteka hitreje kot njeno segrevanje podnevi in poleti, amplitude dnevnih nihanj temperature vode, pa tudi letne, so majhne.
Globina prodiranja letnih nihanj v vodna telesa je 200–400 m.
Predavanje 4
TEMPERATURA TAL
Sevalna energija v aktivni plasti se pretvori v toploto. Pri pozitivni bilanci sevanja (podnevi, poleti) se del te toplote porabi za ogrevanje aktivne plasti, del - za ogrevanje površinskega zraka, rastlin in del - za izhlapevanje vode iz tal in rastlin. Ko je sevalna bilanca negativna (ponoči, pozimi), se stroški toplote, povezani z efektivnim sevanjem aktivne površine, kompenzirajo z dotokom toplote iz aktivne plasti, iz zraka, del toplote se sprosti med kondenzacija (sublimacija) vodne pare na aktivni površini. Ta vnos in izhod energije na aktivni površini je izražen z enačbo toplotne bilance:
B=A+P+LE
kjer je B radiacijska bilanca aktivne površine; A je toplotni tok med aktivno površino in spodnjimi plastmi; P je toplotni tok med površinsko in prizemno plastjo zraka; LE - toplotni tok, povezan s faznimi transformacijami vode (izhlapevanje - kondenzacija).
Ostale sestavine toplotne bilance zemeljskega površja (toplotni tokovi iz energije vetra, plimovanja, padavin, poraba energije za fotosintezo itd.) so veliko manjše od prej omenjenih členov bilance, zato jih lahko zanemarimo.
Pomen enačbe je uravnavanje sevalne bilance zemeljske površine z brezsevalnim prenosom toplote.
Dnevne in letne spremembe površinske temperature tal
Dejstvo, da je toplotna bilanca zemeljskega površja enaka nič, ne pomeni, da se temperatura površja ne spreminja. Ko je prenos toplote usmerjen navzdol (+A), potem pomemben del toplote, ki prihaja na površino od zgoraj, ostane v aktivni plasti. Poveča se tudi temperatura te plasti in posledično aktivne površine. Nasprotno, ko se toplota prenaša skozi zemeljsko površje od spodaj navzgor (-A), toplota v ozračje odhaja predvsem iz aktivne plasti, zaradi česar se površinska temperatura zniža.
Dnevno segrevanje in nočno ohlajanje površine tal povzroča dnevna nihanja njene temperature. Dnevni hod temperature ima običajno en maksimum in en minimum. Najnižjo temperaturo površine tal v jasnem vremenu opazimo pred sončnim vzhodom, ko je bilanca sevanja še negativna, izmenjava toplote med zrakom in tlemi pa je zanemarljiva. Z vzhodom sonca, ko se sevalna bilanca poveča, se temperatura površine tal poveča. Najvišjo temperaturo opazimo okoli 13:00, nato se temperatura začne zniževati.
V nekaterih dneh se označeni dnevni potek temperature tal poruši pod vplivom oblačnosti, padavin in drugih dejavnikov. V tem primeru se maksimum in minimum lahko premakneta na drug čas.
Razlika med maksimumom in minimumom v dnevnem ali letnem tečaju se imenuje amplituda temperaturnega poteka.
O amplitudi dnevnega nihanja površinske temperature tal pod vplivom naslednjih dejavnikov:
sezona : poleti je amplituda največja, pozimi - najmanjša;
geografska širina : amplituda je povezana z opoldansko višino Sonca, ki narašča v smeri od pola proti ekvatorju, zato je v polarnih območjih amplituda nepomembna, v tropskih puščavah, kjer je poleg tega efektivno sevanje je visoka, doseže 50 ... 60 0С;
teren : v primerjavi z ravnino se južna pobočja močneje segrejejo, severna so šibkejša, zahodna pa nekoliko močnejša od vzhodnih, temu primerno se spreminja tudi amplituda;
vegetacije in snežne odeje : amplituda dnevnega cikla pod temi pokrovi je manjša kot v odsotnosti, saj zmanjšajo segrevanje in ohlajanje površine tal;
barva tal : amplituda dnevnega temperaturnega nihanja površine temnih tal je večja kot pri svetlih, saj sta absorpcija in emisija sevanja pri prvih večja kot pri drugih;
stanje površine : zrahljana tla imajo večjo amplitudo kot zgoščena; v gostih tleh se prevzeta toplota širi globlje, v rahlih tleh pa ostane v zgornji plasti, zato se slednja bolj segreje;
vlažnost tal : na površini mokrih tal je amplituda manjša kot na površini suhih; v mokrih tleh se absorbirana toplota, tako kot v gostih tleh, širi globlje, del toplote pa se porabi za izhlapevanje, zaradi česar se segrejejo manj kot suhe;
oblačnost : v oblačnem vremenu je amplituda veliko manjša kot v jasnem vremenu, saj oblačnost zmanjša dnevno segrevanje in nočno ohlajanje aktivne površine.
letni tečaj temperaturo površine tal določa različen prihod sončnega sevanja med letom.
Najnižje temperature na površini tal običajno opazimo januarja - februarja, najvišje - julija ali avgusta.
Na amplitudo letnega nihanja površinske temperature tal vplivajo isti dejavniki kot na amplitudo dnevnega nihanja, z izjemozemljepisna širina kraja. Amplituda letne variacije v nasprotju z dnevno variacijo narašča z zemljepisno širino.
Toplofizikalne lastnosti tal
Med površino tal in njenimi spodnjimi plastmi poteka stalna izmenjava toplote. Prenos toplote v tla se izvaja predvsem zaradi molekularne toplotne prevodnosti.
Ogrevanje in ohlajanje tal je odvisno predvsem od njihovih toplotnofizikalnih lastnosti: toplotne kapacitete in toplotne prevodnosti.
Toplotna zmogljivost je količina toplote, ki je potrebna za dvig temperature tal za 1 °C. Razlikovati med specifično in volumetrično toplotno kapaciteto.
Specifična toplota (OD oud ) je količina toplote, ki je potrebna za dvig temperature 1 kg zemlje za 1 °C.
Volumetrična toplotna zmogljivost (OD približno ) je količina toplote, ki je potrebna za segrevanje 1 m3 zemlje za 1 °C.
Sposobnost tal za prenos toplote iz plasti v plast se imenujetoplotna prevodnost .
Merilo toplotne prevodnosti tal je koeficient toplotne prevodnosti, ki je številčno enaka količini toplote, J, ki preide v 1 s skozi dno stebra zemlje s prečnim prerezom 1 m² in višino 1 m.
Koeficient toplotne prevodnosti tal je odvisen predvsem od razmerja vsebnosti v njemzrak in voda .
Od njegovega so odvisne tudi toplotnofizikalne lastnosti talgostota . Z zmanjšanjem gostote se zmanjšata toplotna kapaciteta in toplotna prevodnost suhih tal. Zato so zrahljana tla v orni plasti podnevi toplejša od zgoščenih, ponoči pa hladnejša. Poleg tega ima zrahljana prst večjo specifično površino kot gosta prst, zato podnevi absorbira več sevanja, ponoči pa intenzivneje oddaja toploto.
Merjenje temperature in globine zmrzovanja tal
Za merjenje temperature tal se uporabljajo tekočinski (živosrebrni, alkoholni, toluenski), termoelektrični, uporovni elektrotermometri in deformacijski termometri.
nujni termometer TM-3, živo srebro, se uporablja za merjenje temperature površine tal v ta trenutek(izraz).
Maksimalni termometer TM-1, živo srebro, služi za merjenje najvišje površinske temperature med opazovanji.
Najvišji termometer se od nujnega razlikuje po tem, da tanek zatič, spajkan na dno rezervoarja, vstopi v kapilarni kanal neposredno blizu rezervoarja. Posledično se živo srebro zlomi na zožitvi in tako se zabeleži najvišja vrednost temperature za določeno časovno obdobje.
Minimalni termometer TM-2, alkohol, se uporablja za merjenje najnižje temperature površine tal za obdobje med obdobji opazovanja. Značilnost naprave tega termometra je, da je v kapilaro nameščen majhen zatič iz temnega stekla. Ko se temperatura zniža, se površinski film meniskusa premakne proti rezervoarju in premakne zatič za njim. Ko se temperatura dvigne, alkohol, ki se razširi, prosto teče okoli zatiča. Slednji ostane na mestu, kar kaže na koncu, oddaljenem od rezervoarja, najnižjo temperaturo med obdobji opazovanj.
Komolčni termometri (Savinova) TM-5, živo srebro, za merjenje temperature tal v toplem obdobju na globinah 5, 10, 15 in 20 cm.
Termometer s sondo AM-6, toluen, se uporablja za terenske meritve temperature tal v globinah 3...40 cm.
Tranzistorski elektrotermometer TET-2 se uporablja za merjenje temperature obdelovalne plasti v toplem obdobju. Prav tako lahko izmerijo temperaturo v kupih korenin, krompirja, v žitni masi v zarezah.
Agronomska palica PITT-1 je namenjen merjenju temperature zgornje plasti tal in merjenju globine oranja. Njegov princip delovanja temelji na merjenju ohmskega upora kot funkcije temperature.
Ekstrakcijski termometri TPV-50, živo srebro, so zasnovani za merjenje temperature tal na globinah 20...320 cm skozi vse leto. Uporabljajo se lahko tudi na kmetijah za merjenje temperature v kupih, silosih itd.
Nedavno so bile razvite metode za brezkontaktno določanje temperature površine tal iz satelitov, letal in helikopterjev, ki omogočajo pridobivanje povprečnih temperaturnih vrednosti za pomembna območja zemeljske površine.
Merilnik permafrosta AM-21 se uporablja za merjenje globine zmrzovanja tal. Ta naprava je sestavljena iz ebonitne cevi, na vrhu katere so nanesene razdelke v centimetrih za določanje višine snežne odeje. V to cev je nameščena gumijasta cev z razdelki skozi 1 cm, napolnjena z destilirano vodo.
Temperatura po mednarodni praktični lestvici se meri v stopinjah Celzija (°C). Stopnja na tej lestvici je 1/100 intervala med tališčem ledu (0 °C) in vreliščem vode (100 °C).
Pomen temperature tal za rastline
Temperatura tal je eden najpomembnejših dejavnikov v življenju rastlin. Kalitev semen, razvoj koreninskega sistema, vitalna aktivnost talne mikroflore, absorpcija mineralnih hranil s koreninami itd. so v veliki meri odvisni od temperature tal. Ko se temperatura tal dvigne, se vsi ti procesi aktivirajo. Znatno znižanje temperature tal povzroči smrt zimskih posevkov, trajnih trav in sadnega drevja.
Semena večine kmetijskih rastlin v srednjem pasu kalijo pri temperaturi 3...5 °C, medtem ko semena, kot so riž, bombaž itd., potrebujejo veliko višje temperature - 13...15 °C.
S povišanjem temperature tal na optimalno se stopnja kalitve semen poveča, kar vodi do skrajšanja trajanja obdobja od setve do kalitve.
Temperaturni režim tal neposredno vpliva na stopnjo rasti koreninskega sistema. Pri nizkih in povišane temperature stopnje rasti se slabšajo.
Po kalitvi temperatura tal ne izgubi pomena za rastline. Bolje rastejo in se razvijajo, če so njihove korenine v okolju z nekoliko nižjo (za 5 ... 10 ° C) temperaturo v primerjavi z nadzemnimi organi.
Temperatura tal ima velik vpliv na vitalno aktivnost mikroorganizmov in posledično na oskrbo rastlin z elementi mineralne prehrane, hitrostjo razgradnje organskih snovi, sintezo humusnih snovi itd.
Temperaturni režim določa kopičenje mobilnih hranila v zemlji. Z vplivom na hitrost gibanja vode in topnih soli temperatura vpliva na hitrost vnosa hranil v rastline iz tal in uporabljenih gnojil. Pri nizkih temperaturah (8 ... 10 ° C) se na primer vstop dušika v korenine in gibanje od korenin do nadzemnih organov zmanjša, njegova poraba za tvorbo organskih dušikovih spojin pa oslabi. Pri nižjih temperaturah (5 ... 6 ° C in nižje) se absorpcija dušika in fosforja s koreninami močno zmanjša. Hkrati se zmanjša tudi absorpcija kalija.
Razširjenost in škodljivost bolezni in škodljivcev kmetijskih rastlin sta tesno povezana tudi s temperaturnim režimom tal. Pri številnih toploljubnih rastlinah (koruza, bombaž) se pri nizkih temperaturah (v hladni pomladi), ko toplotne razmere za rastline niso ugodne, pojavijo bolezni sadik in plesni na semenu.
Rastlinski škodljivci, katerih ličinke so v tleh, lahko glede na temperaturo povzročijo večjo ali manjšo škodo.
1. Procesi segrevanja in hlajenja tal.
2. Toplotnofizikalne lastnosti tal
3. Dnevne in letne spremembe temperature tal. Fourierjevi zakoni.
4. Odvisnost temperature tal od reliefa, snega in vegetacijskega pokrova.
6. Pomen temperature tal za rastline. Optimizacija temperaturnega režima tal.
1. Procesi segrevanja in ohlajanja tal
Sončno sevanje, ki ga absorbira zemlja, se pretvori v toploto in del tega prihaja vročina za ogrevanje tal.
Temperaturni režim tal je odvisen od sevalne bilance. Če je pozitiven, se površina tal segreje; in če je negativen, potem se ohladi.
Poleg tega na temperaturni režim tal vplivajo procesi izhlapevanje in kondenzacija vodna para na površini tal:
Kondenzacija sprošča toploto, ki segreva zemljo.
Izhlapevanje sprošča toploto in ohlaja zemljo.
Med površino tal in njenimi spodnjimi plastmi poteka stalna izmenjava toplote.
Če je sevalna bilanca pozitivna, je toplotni tok usmerjen od površine tal navznoter.
Če je sevalna bilanca negativna in je površina tal hladnejša od spodnjih plasti, potem je toplotni tok usmerjen navpično navzgor.
kjer je d gostota tal v kg/m³.
Toplotna kapaciteta različnih tal ni odvisna od njihove mineralne sestave, temveč od razmerja vode in zraka v njihovih porah. Ker je toplotna kapaciteta vode približno 3,5 tisočkrat večja od toplotne kapacitete zraka, imajo torej suha tla manjša toplotna zmogljivost; to pomeni, da se ob enakem vnosu toplote segrejejo, s sproščanjem toplote pa ohladijo močneje kot vlažna tla.
4. Toplotna prevodnost tal je sposobnost tal za prenos toplote iz plasti v plast.
λ - koeficient toplotne prevodnosti[J s/m ºС].
Največja toplotna prevodnost mineralnega dela tal (to je pesek, glina), manj - voda v tleh in najmanj - v zraku v tleh.
Toplotna difuzivnost - označuje hitrost širjenja toplote v tleh (večja kot je, višja je stopnja).(≈0,1 - 0,2 m²/s)
Izmerjeno v [m²/s]
Toplotnofizikalne lastnosti tal so odvisne od njihove vlažnosti. S povečanjem vlažnosti tal se toplotna kapaciteta nenehno povečuje.
Toplotna prevodnost tal narašča, dokler ne postane enaka toplotni prevodnosti vode [≈ 5,5∙ 10 4 J/s] in potem se ne spremeni.
V zvezi s tem se koeficient toplotne difuzivnosti s povečanjem vlažnosti tal najprej močno poveča, nato pa zmanjša.
Poleg tega je temperaturni režim tal odvisen od:
1. Barve tal (temne se bolje segrejejo).
2. Gostota zemljin (goste imajo večjo toplotno kapaciteto in toplotno prevodnost kot rahle).
3. Namakanje in padavine povečajo izhlapevalno toploto in s tem ohladijo zemljo.
3. Dnevne in letne spremembe temperature tal. Fourierjev zakon
Sprememba temperature tal čez dan se imenuje dnevne spremembe temperature tal.
Najvišjo temperaturo tal čez dan opazimo približno ob 13:00 po lokalnem času; najmanj - pred sončnim vzhodom. Toda pod vplivom padavin, oblačnosti in drugih dejavnikov se lahko maksimum in minimum premakneta.
Spremembe temperature tal skozi vse leto letni potek temperature tal.
največ - julija, najmanj januarja, februarja.
"Razlika med največjo in najmanjšo vrednostjo v dnevnem ali letnem hodu se imenuje amplituda gibanja temperature tal."
Amplituda dnevnih in letnih nihanj temperature tal je odvisna od:
1. Relief (severna pobočja se segrejejo manj kot južna, zato imajo manjšo amplitudo).
2. Vegetacije s snežno odejo zmanjšajo amplitudo, saj zmanjšajo segrevanje in ohlajanje tal pod njimi.
3. Večja kot je toplotna kapaciteta in toplotna prevodnost tal, manjša je njena amplituda.
4. Oblačnost - zmanjša amplitudo temperature tal.
5. Temna tla imajo večjo amplitudo kot svetla tla, saj bolje absorbirajo in oddajajo sevanje.
6. Poleg tega je amplituda dnevnega nihanja temperature tal odvisna od letnega časa (največja je poleti in najmanjša pozimi).
Fourierjev zakon
Porazdelitev toplote globoko v tla poteka v skladu s Fourierjevimi zakoni:
1).Obdobje nihanja temperature tal se z globino ne spreminja(to je interval med dvema zaporednima najvišjima in najnižjima vrednostima, 24 ur, 12 mesecev)
2). Amplituda nihanja se zmanjšuje z globino.
« Imenuje se plast zemlje, v kateri se temperatura čez dan ne spremeni
plast konstantne dnevne temperature tal.
(v naših zemljepisnih širinah se začne z globine 70 - 100 cm)
"Sloj zemeljska skorja, v kateri se temperatura skozi vse leto ne spreminja - plast stalne letne temperature.« (Pri nas se začne iz globine 15 - 20 metrov)
»Sloj tal, v katerem opazimo dnevne in letne temperaturne spremembe, imenujemo aktivni sloj oz
aktivni sloj.
3) Temperaturni maksimumi in minimumi v globinah so pozni v primerjavi s površino tal.
Dnevne najvišje in najnižje vrednosti se zamaknejo za približno 2,5 do 3,5 ure na vsakih 10 centimetrov globine. Letni vzponi in padci, pribl.
20-30 dni na 1 meter globine.
4. Odvisnost temperature tal od reliefa, snega in vegetacijskega pokrova
1. V primerjavi z vodoravnimi območji se južna pobočja močneje segrejejo, severna pa šibkeje. Zahodna pobočja so nekoliko toplejša od vzhodnih (čeprav so enako obsijana s soncem, a na vzhodni del toplota se porabi za izhlapevanje rose, saj so osvetljene v prvi polovici dneva, zahodne pa v drugi, ko ni več rose).
2. Gola prst čez dan se bolj segreje kot pokrita z rastlinami, ki absorbirajo del sončnega sevanja. Toda hkrati rastline zmanjšajo nočno ohlajanje tal, ki ga povzroča toplotno sevanje Zemlje. Zato so ponoči tla pod rastlinskim pokrovom toplejša od golih tal.
3. Snežna odeja ima zelo nizko toplotno prevodnost. S tem se zmanjša izmenjava toplote med tlemi in ozračjem ter prepreči globoko zmrzovanje tal. (Večja kot je višina snežne odeje, manjša je globina zmrzovanja tal. Z višino snega več kot 30 centimetrov ozimni posevki v najhujših zmrzali ne zmrznejo).
5. Zamrzovanje in odmrzovanje tal
Tla vsebujejo različne soli, zato zmrzne ne pri 0ºС, ampak pri -0,5; -1,5ºС.
Zamrzovanje se začne od zgornjih plasti, pozimi pa se pomakne globoko v tla.
Globina zamrzovanja je odvisna od:
1. Resnost in trajanje zime.
2. Višina snega
3. Prisotnost ali odsotnost vegetacijskega pokrova.
4. Vlažnost tal (suha zmrznejo globlje)
Na severni polobli so območja, kjer se zemlja niti poleti popolnoma ne odmrzne. To so okrožja permafrost (permafrost). Debelina zmrznjene plasti prsti je od 1 - 2 metra na jugu, do 500 ali več metrov na severu. Poleti se zgornja plast permafrosta odmrzne do globine nekaj deset centimetrov, zato je tukaj mogoče gojiti nekatere zelenjave in žitarice. Ker pa zmrznjena tla ne prepuščajo vlage, je odmrznjena zemlja običajno preveč mokra. Zato je na severu naše regije veliko močvirij (nastajajo hidromorfna tla).
6. Pomen temperature tal za rastline
Kalitev semen se pojavi le pri določeni temperaturi.
Absorpcija mineralov se povečuje s temperaturo tal.
Neoptimalno ohlajanje tal zavira rast podzemnih organov in zmanjšuje donos.
Ampak tudi toplota(nad optimalnim) negativno vpliva (npr.: razvoj semena se upočasni).
Optimizacija temperaturnega režima tal.
1. Uporaba toplotnoizolacijskih in pokrivnih materialov (polietilen, stekleni okvirji itd.)
2. Spreminjanje albeda tal z mulčenjem (prekritje s šoto, premogovim prahom, apnom)
3. Vlaženje ali drenaža tal (v tem primeru se spremeni poraba toplote za izhlapevanje).
TEMA: TEMPERATURA ZRAKA
1. Procesi ogrevanja in hlajenja zraka.
2. Sprememba temperature zraka z višino.
3. Stabilnost ozračja.
4. Temperaturne inverzije.
5. Dnevni in letni potek zraka.
6. Značilnosti režima temperature zraka.
1. Postopki ogrevanja in hlajenja zraka
Nižje plasti ozračja slabo absorbirajo sončno sevanje, zato se zrak segreva predvsem zaradi toplote zemeljskega površja.
Podnevi, ko je sevalna bilanca pozitivna, ima kopno najvišjo temperaturo, zrak nižjo, voda pa je še hladnejša; ki ima zelo visoko toplotno kapaciteto.
Ponoči se zemlja hitro ohladi in je ima največ nizka temperatura, zrak se izkaže za toplejši, voda, ki se počasi ohlaja, pa ima najvišjo temperaturo.
Prenos toplote v atmosferi, pa tudi med atmosfero in podlago, poteka zaradi naslednjih procesov:
1. Toplotna konvekcija - prenos posameznih volumnov zraka navpično. Nad toplejšimi območji postane zrak toplejši in zato lažji od okoliškega zraka. Torej gre gor. In njegovo mesto prevzame hladnejši sosednji zrak, ki se tudi segreje in dvigne.
Nad kopnim se podnevi pojavi toplotna konvekcija topel čas leto, nad morji pa ponoči in v hladni sezoni; ko je vodna gladina toplejša od sosednjih plasti zraka.
2. Turbulenca - vrtinčna kaotična gibanja, majhne količine zraka v splošnem toku vetra. Nastane, ker se posamezne količine zraka v splošnem toku vetra gibljejo neenakomerno. Posledica turbulence je intenzivno mešanje zraka.
3. Molekularni prenos toplote - izmenjava toplote med zemeljsko površino in sosednjo plastjo atmosfere, zaradi molekularne toplotne prevodnosti mirnega zraka. To je zelo počasen proces.
4. Sevalna toplotna prevodnost - prenos toplote z dolgovalovnimi tokovi sevanja iz zemeljske površine v atmosfero (E 3) ali v nasprotni smeri (E a).
5. Kondenzacija vodne pare - v tem primeru se sprošča toplota, ki segreva zrak. To še posebej velja za tiste plasti ozračja, kjer nastajajo oblaki.
2. Sprememba temperature zraka z višino
"Spremembe temperature zraka na sto metrov nadmorske višine imenujemo navpični temperaturni gradient (VGT)"
|
t n - t in - razlika v temperaturi zraka na spodnji in zgornji ravni (v stopinjah Celzija).
Z in - Z n - višinska razlika dveh nivojev (v metrih).
1. Če je temperatura na zgornjem nivoju nižja od temperature na spodnjem nivoju, potem temperatura pada z višino in VGT je pozitiven. To je normalno stanje troposfere. ( troposfera- to je najnižja plast ozračja do višine 10-12 kilometrov od zemeljske površine).
2. Če je temperatura na zgornjem nivoju enaka temperaturi na spodnjem nivoju, potem je VGT 0ºС/100m, to pomeni, da se temperatura ne spreminja z višino. To stanje imenujemo izotermija.
3. Če je temperatura na zgornjem nivoju višja od temperature na spodnjem nivoju, potem temperatura narašča z višino. To stanje imenujemo temperaturna inverzija. VGT je negativen.
Največjo vrednost WGT dosežemo nad kopnim v jasnih, poletnih dneh, ko je temperatura zraka ob površini tal lahko 10 ali več stopinj višja od temperature na višini 2 metrov; to je v dani dvometrski plasti zraka, izraženo v 100 metrih, več kot 500ºС/100m.
Nad to plastjo se VGT znatno zmanjša. Poleg tega v kateri koli plasti zraka oblačnost, padavine, pa tudi mešanje zračnih mas z vetrom prispevajo k opaznemu zmanjšanju VGT.
3. Stabilnost ozračja
Stabilnost atmosfere - sposobnost atmosfere, da povzroči gibanje volumnov zraka v navpični smeri.
Če se velika količina zraka dvigne, vstopi v plasti z manj zračni tlak. Zaradi tega se ta zrak razširi, njegov tlak in temperatura pa se zmanjšata. Ko se zrak spusti, pride do obratnega procesa.
1. Če VGT okolica zrak bo manj kot 1ºС/100m, potem bo dvigajoči se zrak na vseh višinah hladnejši od okoliškega zraka in zato težji. Zato se bo kmalu začela spuščati. To stanje imenujemo stabilno ravnovesje ozračja.
2. Če je VGT zunanjega zraka
enaka 1ºС/100m, nato pa naraščajoča
zrak bo imel vedno enak
temperatura, pa tudi okolica
zrak. Torej se bo kmalu ustavilo
vzpon, pa tudi padec, tudi, ne
Bo. To stanje ozračja
imenovan ravnodušen. Stabilno ravnovesje atmosfer.
3. Če je VGT zunanjega zraka večji od 1ºС/100m, kar se pogosto zgodi poleti, ko
močno segrevanje zemeljske površine, potem bo dvigajoči se zrak na vseh višinah toplejši od okoliškega zraka in se bo nenehno dvigoval do zgornjih meja troposfere; kjer običajno tvori oblake, predvsem kumulonimbuse, iz katerih padajo močni nalivi, toča.
To stanje ozračja imenujemo nestabilno ravnotežje. Pogostejša je v vročem, sončnem vremenu.
Indiferentno stanje ozračja. Nestabilno ravnovesje atmosfere
4. Temperaturne inverzije
Inverzija - naraščanje temperature zraka z višino.
Glede na pogoje izobraževanja so:
1. Radiacijske inverzije – nastanejo pri radiacijskem ohlajanju zemeljskega površja.
Obstajata dve vrsti sevalnih inverzij:
AMPAK). Noč - nastane v topli sezoni v jasnem, mirnem vremenu. Ponoči se okrepijo in dosežejo maksimum ob zori. Po sončnem vzhodu se inverzija začne sesedati. Višina inverzijske plasti je več deset metrov, v zaprtih gorskih dolinah - do 200 metrov.
B). Zima - nastane ponoči in podnevi; vendar le v hladni sezoni, ko v anticiklonskem vremenu pride do dolgega (pogosto več tednov zapored) ohlajanja zemeljske površine. Višina inverzijske plasti je do 2-3 kilometre. Posebej močne inverzije opazimo v zaprtih kotlinah, kjer hladen zrak. To je značilno za Vzhodna Sibirija(na primer: Oymyakon in Verkhoyansky - do -71ºС - hladni pol severne poloble).
2. Advektivne inverzije - nastanejo pri advekciji, (to je horizontalnem napredovanju) toplega zraka na hladno površino, ki ohladi spodnje plasti tega zraka.
Če pride do gibanja toplega zraka nad površino snega, se takšne advektivne inverzije imenujejo snežne inverzije.
5. Dnevna in letna nihanja temperature zraka
V dnevnem poteku temperature zraka (na višini 2 metra) - največ 14 - 15 ur po lokalnem času; najmanj pred sončnim vzhodom.
Amplituda dnevnega nihanja temperature zraka je odvisna od letnega časa in oblačnosti tako kot amplituda temperature tal.
Poleg tega na amplitudo dnevnega nihanja temperature zraka vpliva narava spodnje površine; Prvič, to vključuje površinsko topografijo:
AMPAK). AT konkavne oblike relief (kotanje, gorske doline, grape) čez dan zrak stagnira in se segreje; ponoči pa teče hladen zrak po pobočjih do dna. Posledično se amplituda poveča maksimum in minimum sta bolj izrazita.
B). Konveksne reliefne oblike (hribi, griči) veter prosto piha, zrak nad njimi ne zastaja. Čez dan se zrak segreje manj kot v kotlini, ponoči pa ohlajen teče navzdol.
Potem sta maksimum in minimum tu izražena šibkeje, amplituda je zato manjša.
Poleg tega na amplitudo dnevnega nihanja temperature zraka vpliva snežna in vegetacijska odeja - zmanjša amplitudo v primerjavi z golo zemljo; ker se taka zemlja bolje segreje in bolj ohladi, iz nje pa spodnja plast zraka.
V letnem poteku temperature zraka v naših zemljepisnih širinah je največja vrednost julija, najmanjša pa januarja.
Amplituda letnega nihanja temperature zraka je odvisna predvsem od geografske širine kraja (narašča od ekvatorja do polov), pa tudi od oddaljenosti območja od morja (bližje morju, manjša je amplituda tudi na isti zemljepisni širini).
Večja kot je amplituda letnega nihanja temperature zraka, bolj je podnebje celinsko.
6. Značilnosti režima temperature zraka
1.Povprečne temperature:
a). Povprečna dnevna temperatura je aritmetična sredina temperatur, izmerjenih v vseh opazovalnih obdobjih dneva (gre za 8 meritev).
b). Povprečna mesečna temperatura je aritmetično povprečje povprečnih dnevnih temperatur za ves mesec.
v). Povprečna letna temperatura je aritmetično povprečje povprečnih mesečnih temperatur za celotno leto.
(vendar povprečna letna temperatura ne more v celoti označiti podnebja; na primer: na Irskem in v Kalmikiji je +10ºС, na Irskem pa je povprečna januarska temperatura +7ºС, v Kalmikiji pa -6ºС. povprečna temperatura Julij +15ºС, v Kalmikiji +24ºС. Zato se v geografiji kot najhladnejši in najtoplejši mesec najpogosteje uporabljajo povprečne temperature januarja in julija).
2. Bistveno dopolni podatke o povprečnih temperaturah, najvišjih in najnižjih temperaturah.
a). Obstajajo samo najvišje in najnižje temperature.
(na primer: najvišja in najnižja dnevna temperatura, desetdnevna temperatura itd.) tj to je najvišja ali najnižja temperatura za celotno merilno obdobje (dan, mesec, leto itd.).
b). In obstajajo absolutne najvišje in najnižje temperature - to je najnižja ali najvišja temperatura, opažena v večletnem obdobju na določen dan, mesec ali v celem letu (na primer: 24. julija, ali februarja, ali za eno leto kot celota).
3. Temperaturne vsote - indikator, ki pogojno označuje količino toplote na določenem območju za določeno obdobje.
a). Vsota aktivnih temperatur je vsota povprečnih dnevnih temperatur nad +10ºС
b). Vsota efektivnih temperatur je vsota povprečnih dnevnih temperatur, štetih od biološkega minimuma določenega pridelka.
biološki minimum – najnižja povprečna dnevna temperatura, pri kateri se rastline določenega pridelka lahko razvijejo. (na primer: jara pšenica +5ºС; koruza, kumare +10ºС).
