Temperatūra dirvos paviršiuje svyruoja per parą. Jo minimumas stebimas praėjus maždaug pusvalandžiui po saulėtekio. Iki to laiko dirvožemio paviršiaus spinduliuotės balansas tampa lygus nuliui - šilumos perdavimas iš viršutinio dirvožemio sluoksnio efektyvia spinduliuote subalansuojamas padidinus bendros spinduliuotės srautą. Ne spinduliuotės šilumos mainai šiuo metu yra nereikšmingi.
Tada temperatūra dirvos paviršiuje pakyla iki 13–14 val. ir pasiekia maksimumą paros cikle. Po to temperatūra pradeda kristi. Radiacijos balansas po pietų ir vakare išlieka teigiamas. Tačiau dienos metu šiluma perduodama iš viršutinio dirvožemio sluoksnio į atmosferą ne tik dėl efektyvios spinduliuotės, bet ir dėl padidėjusio šilumos laidumo, taip pat dėl padidėjusio vandens išgaravimo. Taip pat tęsiasi šilumos perdavimas į dirvos gelmes. Šie šilumos nuostoliai pasirodo daug didesni už radiacijos pritekėjimą, todėl temperatūra dirvos paviršiuje nukrenta nuo 13-14 valandų iki ryto minimumo.
Dienos maksimalios ir minimalios temperatūros skirtumas vadinamas paros temperatūros amplitude.
Maskvos srityje, pasak S.P. Khromova ir M.A. Petrosyants (2004), žiemos mėnesiais ilgalaikė vidutinė paros temperatūros amplitudė dirvos (sniego) paviršiuje yra 5–10 ° С, vasaros mėnesiais - 10–20 ° С. Kai kuriomis dienomis paros amplitudės gali būti ir didesnės, ir mažesnės už ilgalaikes vidutines vertes, priklausomai nuo daugelio veiksnių, pirmiausia debesuotumo. Esant be debesų, saulės spinduliuotė yra puiki dieną, o efektyvi spinduliuotė taip pat yra puiki naktį. Todėl dienos (dienos) maksimumas yra ypač didelis, o dienos (naktinis) minimumas yra mažas, todėl paros amplitudė yra didelė. Esant debesuotam orui, dienos maksimumas sumažinamas, nakties minimumas padidinamas, o paros amplitudė mažesnė.
Dirvožemio paviršiaus temperatūra, žinoma, taip pat keičiasi kasmet. Atogrąžų platumose jo metinė amplitudė (šilčiausio ir šalčiausio metų mėnesių ilgalaikių vidutinių temperatūrų skirtumas) yra maža ir didėja didėjant platumai. Šiaurės pusrutulyje 10 ° platumos yra apie 3 ° C, 30 ° platumos apie 10 ° C, 50 ° platumos vidutiniškai apie 25 ° C.
Ekstratropinėse platumose neperiodiniai oro temperatūros pokyčiai yra tokie dažni ir reikšmingi, kad paros temperatūros kitimas aiškiai pasireiškia tik santykinai stabilaus mažo debesuoto anticikloninio oro laikotarpiais. Likusį laiką jį slepia neperiodiniai pokyčiai, kurie gali būti labai intensyvūs. Pavyzdžiui, vėsinimas žiemą, kai temperatūra bet kuriuo paros metu (žemyninėmis sąlygomis) per valandą gali nukristi 10–20 °C.
Atogrąžų platumose neperiodiniai temperatūros pokyčiai yra mažiau reikšmingi ir taip netrukdo paros temperatūros svyravimui.
Neperiodiniai temperatūros pokyčiai daugiausia susiję su oro masių advekcija iš kitų Žemės regionų. Ypač reikšmingi šalčio spūsčiai (kartais vadinami šalčio bangomis) įvyksta vidutinio klimato platumose dėl šalto oro masių invazijos iš Arkties ir Antarktidos. Europoje stiprūs žiemos šalčiai taip pat būna, kai šaltos oro masės skverbiasi iš rytų, o Vakarų Europoje - iš europinės Rusijos teritorijos. Šaltos oro masės kartais prasiskverbia į Viduržemio jūros baseiną ir net pasiekia Šiaurės Afriką bei Vakarų Aziją. Tačiau dažniau jie tvyro prieš Europos kalnų grandines, esančias platumos kryptimi, ypač priešais Alpes ir Kaukazą. Todėl Viduržemio jūros baseino ir Užkaukazės klimato sąlygos labai skiriasi nuo gretimų, bet labiau šiaurinių regionų sąlygų.
Azijoje šaltas oras laisvai prasiskverbia į kalnų grandines, besiribojančias su Vidurinės Azijos respublikų teritorija iš pietų ir rytų, todėl žiemos Turano žemumoje yra gana šaltos. Tačiau tokios kalnų grandinės kaip Pamyras, Tien Šanis, Altajaus, Tibeto plynaukštė, jau nekalbant apie Himalajus, yra kliūtis toliau skverbtis šalto oro masėms į pietus. Tačiau retais atvejais Indijoje pastebimi dideli advekciniai šalčiai: Pendžabe vidutiniškai 8–9 ° C, o 1911 m. kovo mėn. temperatūra nukrito 20 ° C. Tuo pačiu metu aplink kalnų grandines iš vakarų teka šaltos masės. Lengviau ir dažniau šaltas oras prasiskverbia į Azijos pietryčius, pakeliui nesusidurdamas su reikšmingomis kliūtimis (S.P.Khromovas ir M.A.Petrosyants).
Šiaurės Amerikoje platumos keterų nėra. Todėl šaltos Arkties oro masės gali netrukdomai plisti į Floridą ir Meksikos įlanką.
Per vandenynus šalto oro masių invazijos gali prasiskverbti giliai į tropikus. Žinoma, šaltas oras palaipsniui įšyla virš šilto vandens, tačiau jis vis tiek gali sukelti pastebimus temperatūros kritimus.
Jūros oro invazijos iš Atlanto vandenyno vidutinių platumų į Europą sukelia atšilimą žiemą ir vėsinimą vasarą. Kuo toliau į Eurazijos gelmes, tuo mažesnis Atlanto oro masių dažnis ir tuo labiau keičiasi jų pradinės savybės žemyne. Nepaisant to, invazijų iš Atlanto įtaka klimatui gali būti siejama su Vidurio Sibiro plynaukšte ir Centrine Azija.
Atogrąžų oras žiemą ir vasarą veržiasi į Europą iš Šiaurės Afrikos ir žemųjų Atlanto platumų. Vasarą oro masės, artimos tropikų oro masėms, todėl dar vadinamos tropiniu oru, susidaro Europos pietuose arba į Europą atkeliauja iš Kazachstano ir Centrinės Azijos. Azijinėje Rusijos teritorijoje vasarą stebimi atogrąžų oro įsiveržimai iš Mongolijos, Šiaurės Kinijos, iš pietinių Kazachstano regionų ir iš Centrinės Azijos dykumų.
Kai kuriais atvejais stiprus temperatūros kilimas (iki + 30 ° C) vasaros tropinio oro invazijos metu išplito į Tolimąją Rusijos šiaurę.
Atogrąžų oras įsiveržia į Šiaurės Ameriką tiek iš Ramiojo, tiek iš Atlanto vandenynų, ypač iš Meksikos įlankos. Pačioje žemyninėje dalyje virš Meksikos ir JAV pietų susidaro atogrąžų oro masės.
Net Šiaurės ašigalio regione žiemos temperatūra kartais pakyla iki nulio dėl advekcijos iš vidutinio klimato platumų, o atšilimą galima atsekti visoje troposferoje.
| Turinys |
|---|
| Klimatologija ir meteorologija |
| DIDAKTINIS PLANAS |
| Meteorologija ir klimatologija |
| Atmosfera, oras, klimatas |
| Meteorologiniai stebėjimai |
| Kortelių taikymas |
| Meteorologijos tarnyba ir Pasaulio meteorologijos organizacija (WMO) |
| Klimato formavimo procesai |
| Astronominiai veiksniai |
| Geofiziniai veiksniai |
| Meteorologiniai veiksniai |
| Apie saulės spinduliuotę |
| Žemės šiluminė ir spinduliavimo pusiausvyra |
| Tiesioginė saulės spinduliuotė |
| Saulės spinduliuotės pokyčiai atmosferoje ir žemės paviršiuje |
| Radiacijos sklaidos reiškiniai |
| Bendra spinduliuotė, saulės spinduliuotės atspindys, sugertoji spinduliuotė, PAR, Žemės albedas |
| Spinduliuotė iš žemės paviršiaus |
| Priešinga spinduliuotė arba priešinga spinduliuotė |
| Žemės paviršiaus radiacijos balansas |
| Geografinis radiacijos balanso pasiskirstymas |
| Atmosferos slėgis ir barinis laukas |
| Barinės sistemos |
| Slėgio svyravimai |
| Oro pagreitis esant slėgio gradientui |
| Žemės sukimosi nukreipimo jėga |
| Geostrofinis ir gradientinis vėjas |
| Barinis vėjo įstatymas |
| Frontai atmosferoje |
| Atmosferos terminis režimas |
| Žemės paviršiaus šiluminis balansas |
| Kasdienis ir metinis temperatūros pokytis dirvos paviršiuje |
| Oro masės temperatūros |
| Metinė oro temperatūros amplitudė |
| Žemyninis klimatas |
| Debesuotumas ir krituliai |
| Garavimas ir prisotinimas |
| Drėgmė |
| Geografinis oro drėgmės pasiskirstymas |
| Kondensacija atmosferoje |
| Debesys |
| Tarptautinė debesų klasifikacija |
| Debesuotumas, jo dienos ir metinė kaita |
| Krituliai iš debesų (kritulių klasifikacija) |
| Kritulių režimo charakteristikos |
| Metinis kritulių kiekio pokytis |
| Sniego dangos klimato reikšmė |
| Atmosferos chemija |
| Žemės atmosferos cheminė sudėtis |
| Debesų cheminė sudėtis |
| Cheminė kritulių sudėtis |
| Kritulių rūgštingumas |
Temperatūra dirvos paviršiuje paros metu skiriasi. Dienos kreivė laiko ir temperatūros grafike yra sinusoidės formos (6.3 pav.). Jo minimumas stebimas praėjus maždaug pusvalandžiui po saulėtekio, kai radiacijos balansas tampa teigiamas, o šilumos perdavimas iš viršutinio dirvožemio sluoksnio efektyvia spinduliuote blokuojamas viso spinduliuotės srauto. Didžiausia dirvožemio temperatūra būna nuo 13 iki 14 valandų, esant maksimaliam radiacijos balansui. Po to temperatūra nukrenta iki minimumo. Temperatūros sumažėjimas po pietų esant teigiamam radiacijos balansui yra susijęs su padidėjusiu šilumos suvartojimu ne tik dėl efektyvaus tyrimo, bet ir dėl šilumos laidumo bei padidėjusio vandens išgaravimo. Šiluma grąžinama į dirvos gelmes. Pasirodo, šie nuostoliai yra didesni už radiacijos antplūdį, o temperatūra po pietų pradeda kristi iki ryto minimumo. Pažymėtina, kad rytinės temperatūros minimumai dirvos paviršiuje yra žemesni nei ore, o tai paaiškina dirvožemį pereinamaisiais sezonais vidutinio klimato platumose.
Paros temperatūros kitimo kreivė atskirą dieną gali gerokai nukrypti nuo teisingos sinusoidės, priklausomai nuo debesuotumo, kritulių ar advekcinių oro temperatūros pokyčių.
Skirtumas tarp minimalios ir didžiausios paros temperatūros vadinamas paros temperatūros amplitude.
Ryžiai. 6.2. Vidutinės paros temperatūros svyravimai dirvos paviršiuje (P) ir ore 2 laipsnių aukštyje m(V).
Maskvos regione dienos amplitudės vasarą yra 10-20 0 С, žiemą 5-10 ° С. Dienos dirvožemio temperatūros amplitudės priklauso nuo kelių veiksnių:
· Debesuotumas (be debesuotu oru dienos metu yra daug saulės spindulių, o naktį - didelė efektyvioji spinduliuotė);
· Šlaitų atodanga (pietinės atodangos šlaitai, nukreipti į saulę, gauna daugiau spinduliuotės nei šiauriniai šlaitai, o naktinis spinduliavimas nepriklauso nuo poveikio).
· Dirvožemio dangos pobūdis (augalinė danga apskritai vėsina dirvožemį, neleidžia jam įkaisti radiaciniu būdu, mažina paros amplitudes). Sniego danga apsaugo dirvą nuo perteklinio šilumos nuostolių žiemą, mažėja ir paros dirvos po sniegu amplitudė. Vidutinio klimato platumose, kai sniego dangos aukštis yra 40–50 cm, dirvožemio paviršiaus temperatūra po juo yra 6–7 ° aukštesnė už pliko dirvožemio temperatūrą. Bendras augalinės dangos poveikis vasarą ir sniego dangos poveikis žiemą sumažina metinę temperatūros amplitudę dirvos paviršiuje apie 10 °, palyginti su pliko dirvožemio temperatūros amplitudė.
Metinė dirvožemio temperatūros amplitudė, t.y. šilčiausių ir šalčiausių mėnesių ilgalaikių vidutinių temperatūrų skirtumas, labai priklauso nuo platumos. Šiauriniame pusrutulyje 10 ° platumos yra apie 3 ° С, 30 ° platumoje - apie 10 ° С, 50 ° platumoje - vidutiniškai apie 25 ° С.
Kasdieniai ir metiniai temperatūrų svyravimai stebimi pagal dirvožemio profilį (6.4, 6.5 pav.). Stebėjimai nustatė, kad temperatūrų svyravimų periodas didėjant gyliui nekinta, tik mažėja amplitudė.
Ryžiai. 6.4. Metinis dirvožemio temperatūros svyravimas skirtinguose gyliuose nuo 3 iki 753 cm.
Eksperimentiniai duomenys rodo, kad temperatūros pokyčius dirvožemio gylyje gana tiksliai apibūdina Furjė pasiūlyti ir Furjė dėsniais vadinami molekulinio šilumos laidumo teorijos dėsniai.
Ryžiai. 6.5. Dienos temperatūros svyravimai dirvožemyje skirtinguose gyliuose nuo 1 iki 80 cm.
Pirmasis Furjė dėsnis- temperatūros svyravimų laikotarpis nesikeičia gyliu. Tai reiškia, kad bet kuriame gylyje (iki pastovių temperatūrų sluoksnio) dirvožemiuose išlaikomas paros ir metinis temperatūros svyravimas.
Antrasis Furjė dėsnis- aritmetinės progresijos gylio padidėjimas lemia geometrinės progresijos amplitudės sumažėjimą.
Amplitudės sumažėjimas kartu su gyliu lemia tai, kad tam tikrame gylyje (mažesnis paros ir didesnis metinės amplitudės) temperatūros svyravimai praktiškai sustoja. Tai dienos arba metinės pastovios temperatūros sluoksnis. Priklausomai nuo konkrečių sąlygų (dirvožemio tipo, jo drėgnumo), sluoksnio pastovus kasdien temperatūra yra 70-100 cm gylyje Sluoksnis pastovus metinis temperatūra yra apie 30 m gylyje poliarinėse platumose, 15-20 m - vidutinėse platumose ir apie 10 m - tropikuose.
Trečiasis Furjė dėsnis teigia, kad didžiausios ir minimalios temperatūros atsiradimo laikas tiek paros, tiek metinio kurso metu proporcingai gylio padidėjimui atsilieka nuo gylio.
Dienos kraštutinumai vėluoja 2,5-3,5 valandos, o metiniai - 20-30 dienų. Pagal šį dėsnį vertikalus temperatūros pasiskirstymas dirvožemyje skirtingais metų laikais skiriasi. Vasarą temperatūra nuo dirvos paviršiaus nukrenta iki gylio (insoliacijos režimas), žiemą auga (radiacinis režimas), pavasarį iš pradžių pakyla, paskui krenta (tarpinis pavasaris), rudenį, atvirkščiai, pirmiausia sumažėja, tada padidėja (tarpinis ruduo).
Pagal ketvirtasis Furjė dėsnis Pastovios paros (1 paros) ir metinės (365 dienos) temperatūros sluoksnių gyliai yra susiję vienas su kitu kaip svyravimų periodų kvadratinės šaknys, t.y. kaip 1:19.
Vandens telkiniuose šildymas ir vėsinimas nusidriekia iki storesnio sluoksnio nei dirvose, tačiau temperatūros svyravimų amplitudės (tiek paros, tiek metinės) yra daug mažesnės. Vidutinės platumos paros temperatūros amplitudės yra 0,1–0,2 °, o tropikuose - apie 0,5 °. Metinės temperatūros svyravimų amplitudės vandenyno paviršiuje yra daug didesnės nei kasdieninės, bet mažesnės nei dirvos paviršiuje. Tropikuose yra 2-3 0, 40 ° Š platumos. - 10 °, o esant 40 ° S plat. -5°. Dienos temperatūros svyravimai aptinkami iki 15-20 m gylio, metiniai - iki 150-400 m.
Dirvožemio paviršiaus temperatūros paros ir metinės kaitos
| Parametrų pavadinimas | Reikšmė |
| Straipsnio tema: | Dirvožemio paviršiaus temperatūros paros ir metinės kaitos |
| Kategorija (teminė kategorija) | Geografija |
Dirvos paviršiaus temperatūros pokytis per dieną vadinamas paros norma. Kasdienis dirvožemio paviršiaus pokytis vidutiniškai per daugelį dienų reiškia periodinius svyravimus su vienu didžiausiu ir vienu minimumu.
Minimalus laikomasi prieš saulėtekį, kai radiacijos balansas yra neigiamas, o ne spinduliuotės šilumos mainai tarp paviršiaus ir gretimų dirvožemio bei oro sluoksnių yra nežymūs.
Saulei tekant, dirvos paviršiaus temperatūra pakyla ir pasiekia aukščiausią maždaug 13 valandų. Be to, jis pradeda mažėti, nors radiacijos balansas vis dar yra teigiamas. Tai paaiškinama tuo, kad po 13 valandų šilumos perdavimas iš dirvožemio paviršiaus į orą padidėja dėl turbulencijos ir dėl garavimo.
Skirtumas tarp didžiausios ir minimalios dirvožemio temperatūros per dieną vadinamas amplitude dienos norma. Tam įtakos turi daugybė veiksnių˸
1.Sezonas. Amplitudė didžiausia vasarą ir mažiausia žiemą;
2.Svetainės platuma. Kadangi amplitudė yra susijusi su saulės aukščiu, ji mažėja didėjant vietos platumai;
3. Debesuota. Esant debesuotam orui, amplitudė mažesnė;
4. Grunto šiluminė talpa ir šilumos laidumas. Amplitudė yra atvirkščiai susijusi su dirvožemio šilumos talpa. Pavyzdžiui, granitinė uoliena turi gerą šilumos laidumą ir į ją gerai perduodama šiluma. Dėl to granito paviršiaus kasdienių svyravimų amplitudė nedidelė. Smėlingo grunto šilumos laidumas yra mažesnis nei granito, todėl smėlio paviršiaus temperatūros kitimo amplitudė yra apie 1,5 karto didesnė nei granito;
5. Dirvožemio spalva. Tamsių dirvožemių amplitudė yra daug didesnė nei šviesių, nes tamsiuose dirvožemiuose yra didesnė absorbcijos ir spinduliuotės geba;
6. Augalija ir sniego danga. Augalinė danga sumažina amplitudę, nes neleidžia įkaisti dirvožemio saulės spindulių. Amplitudė nėra labai didelė net esant sniego dangai, nes dėl didelio albedo sniego paviršius šiek tiek įkaista;
7. Šlaitų ekspozicija. Pietiniai kalvų šlaitai yra šiltesni nei šiauriniai, o vakariniai - daugiau nei rytiniai, todėl pietinių ir vakarinių kalvų paviršių amplitudė yra reikšmingesnė.
Metinis dirvožemio paviršiaus temperatūros pokytis
Metinė norma, kaip ir paros norma, yra susijusi su šilumos atgabenimu ir suvartojimu ir daugiausiai lemia radiacijos veiksniai. Patogiausia sekti šį kursą pagal vidutines mėnesines dirvožemio temperatūros vertes.
Šiauriniame pusrutulyje maksimali vidutinė mėnesio dirvožemio paviršiaus temperatūra stebima liepos–rugpjūčio mėnesiais, o minimali – sausio–vasario mėnesiais.
Skirtumas tarp aukščiausios ir žemiausios vidutinės mėnesio temperatūros per metus vadinamas metinės dirvožemio temperatūros eigos amplitude. Tai labiausiai priklauso nuo vietos platumos poliarinėse platumose, amplitudė yra didžiausia.
Kasdieniai ir metiniai dirvožemio paviršiaus temperatūros svyravimai palaipsniui plinta į gilesnius jo sluoksnius. Vadinamas dirvožemio arba vandens sluoksnis, kurio temperatūra kasdien ir kasmet svyruoja aktyvus.
Temperatūros svyravimų plitimas gilyn į dirvožemį apibūdinamas trimis Furjė dėsniais
Kasdienis ir metinis dirvožemio paviršiaus temperatūros kitimas – samprata ir rūšys. Kategorijos „Dirvožemio paviršiaus temperatūros dienos ir metinis kitimas“ klasifikacija ir ypatumai 2015, 2017-2018 m.
Dienos oro temperatūros svyravimai šalia žemės paviršiaus
1. Oro temperatūra keičiasi kasdien, atsižvelgiant į žemės paviršiaus temperatūrą. Kadangi oras šildomas ir vėsinamas nuo žemės paviršiaus, paros temperatūros kitimo amplitudė meteorologinėje kabinoje yra mažesnė nei dirvos paviršiuje, vidutiniškai maždaug trečdaliu. Virš jūros paviršiaus sąlygos yra sudėtingesnės, tai bus aptarta vėliau.
Oro temperatūros kilimas prasideda pakilus dirvožemio temperatūrai (po 15 minučių) ryte, po saulėtekio. 13-14 val., kaip žinome, pradeda kristi dirvožemio temperatūra. 14-15 valandą oro temperatūra taip pat pradeda kristi. Taigi, minimalus paros oro temperatūros kitimas prie žemės paviršiaus nukrenta netrukus po saulėtekio, o didžiausias - 14-15 val.
Dienos oro temperatūros svyravimai gana teisingi tik esant stabiliems giedriems orams. Vidutiniškai tai atrodo dar natūraliau iš daugybės stebėjimų: ilgalaikės paros temperatūros kitimo kreivės yra lygios kreivės, panašios į sinusoidus.
Tačiau kai kuriomis dienomis dienos oro temperatūros svyravimai gali būti labai klaidingi. Tai priklauso nuo debesuotumo pokyčių, kintančių radiacijos sąlygų žemės paviršiuje, taip pat nuo advekcijos, tai yra nuo skirtingos temperatūros oro masių antplūdžio. Dėl šių priežasčių minimali temperatūra gali svyruoti net ir dienos metu, o maksimali – naktį. Dienos temperatūros svyravimai gali visiškai išnykti arba paros kitimo kreivė įgaus sudėtingą formą. Kitaip tariant, reguliarų paros svyravimą blokuoja arba užmaskuoja neperiodiniai temperatūros pokyčiai. Pavyzdžiui, Helsinkyje sausio mėnesį su 24% tikimybe paros maksimali temperatūra nukrenta nuo vidurnakčio iki vienos nakties ir tik 13% patenka į laiko intervalą nuo 12 iki 14 valandų.
Net tropikuose, kur neperiodiniai temperatūros pokyčiai yra silpnesni nei vidutinio klimato platumose, maksimali temperatūra po pietų būna tik 50 % visų atvejų.
Klimatologijoje paprastai atsižvelgiama į paros oro temperatūros svyravimą, vidutinį per ilgą laikotarpį. Esant tokiam vidutiniam dienos kursui, neperiodiniai temperatūros pokyčiai, vykstantys daugiau ar mažiau vienodai visomis paros valandomis, yra abipusiai panaikinami. Dėl to ilgalaikė dienos normos kreivė yra paprasto pobūdžio, artima sinusoidinei.
Kaip pavyzdį pateikiame fig. 22 paros oro temperatūros svyravimai Maskvoje sausio ir liepos mėnesiais, apskaičiuoti pagal ilgalaikius duomenis. Kiekvienai sausio ar liepos dienos valandai buvo skaičiuojama ilgalaikė vidutinė temperatūra, o vėliau, remiantis gautomis vidutinėmis valandinėmis reikšmėmis, nubraižytos ilgalaikės sausio ir liepos mėnesio paros kreivės.
Ryžiai. 22. Kasdienis oro temperatūros kitimas sausio (1) ir liepos (2) mėnesiais. Maskva. Vidutinė mėnesio temperatūra liepos mėnesį yra 18,5 ° С, sausį -10 ° С.
2. Oro temperatūros paros amplitudė priklauso nuo daugelio įtakų. Pirmiausia tai lemia paros temperatūros dirvos paviršiuje amplitudė: kuo didesnė amplitudė dirvos paviršiuje, tuo daugiau jos yra ore. Tačiau paros temperatūros diapazonas dirvos paviršiuje daugiausia priklauso nuo debesuotumo. Vadinasi, paros oro temperatūros amplitudė glaudžiai susijusi su debesuotumu: giedru oru ji daug didesnė nei debesuota. Tai aiškiai matyti iš fig. 23, kuriame parodytas oro temperatūros svyravimas Pavlovske (prie Leningrado) paros, vidutinis visoms vasaros sezono dienoms ir atskirai giedroms ir debesuotoms dienoms.
Oro temperatūros paros amplitudė kinta ir pagal metų laikus, pagal platumą, taip pat priklausomai nuo dirvožemio ir reljefo pobūdžio. Žiemą jis mažesnis nei vasarą, taip pat ir apatinio paviršiaus temperatūros amplitudė.
Didėjant platumai, paros oro temperatūros amplitudė mažėja, nes mažėja vidurdienio saulės aukštis virš horizonto. 20–30 ° platumose sausumoje vidutinė dienos temperatūros amplitudė per metus yra apie 12 ° C, 60 ° platumos apie 6 ° C, 70 ° platumos tik 3 ° C. Aukščiausiose platumose, kur saulė nekyla arba nenusileidžia daug dienų iš eilės, įprastos paros temperatūros svyravimai apskritai nėra.
Taip pat svarbu dirvožemio ir dirvožemio dangos pobūdis. Kuo didesnė paties dirvožemio paviršiaus temperatūros paros amplitudė, tuo didesnė virš jo esančios oro temperatūros paros amplitudė. Stepėse ir dykumose vidutinė paros amplitudė
Ten jis pasiekia 15-20 ° С, kartais 30 ° С. Virš tankios augmenijos jo mažiau. Paros amplitudei įtakos turi ir vandens baseinų artumas: pajūrio zonose ji mažesnė.
Ryžiai. 23. Kasdienis oro temperatūros svyravimas Pavlovske priklausomai nuo debesuotumo. 1 - giedros dienos, 2 - debesuotos dienos, 3 - visos dienos.
Išgaubtose reljefo formose (kalnų ir kalvų viršūnėse ir šlaituose) oro temperatūros paros amplitudė sumažinama, palyginti su plokščiu reljefu, o įgaubtose reljefo formose (slėniuose, daubose ir įdubose) - padidinama (Voeikovo dėsnis). Priežastis ta, kad išgaubtose žemės paviršiaus formose oras turi sumažintą sąlyčio su apatiniu paviršiumi plotą ir greitai nunešamas nuo jo, pakeičiamas naujomis oro masėmis. Įdubusiose reljefo formose oras labiau įšyla nuo paviršiaus, o dieną labiau sustingsta, o naktį labiau atšąla ir teka šlaitais. Tačiau siauruose tarpekliuose, kur sumažėja ir radiacijos įtekėjimas, ir efektyvioji spinduliuotė, paros amplitudės mažesnės nei plačiuose slėniuose.
3. Akivaizdu, kad mažos paros temperatūros amplitudės jūros paviršiuje taip pat lemia mažas paros oro temperatūros amplitudes virš jūros. Tačiau šios pastarosios vis dėlto yra didesnės nei paros amplitudės pačiame jūros paviršiuje. Paros amplitudės atviro vandenyno paviršiuje matuojamos tik dešimtosiomis laipsnio dalimis, tačiau apatiniame oro sluoksnyje virš vandenyno siekia 1 - 1,5 °C (žr. 21 pav.), o virš vidaus jūrų – dar daugiau. Oro temperatūros amplitudės yra padidintos, nes jas veikia oro masių advekcijos įtaka. Taip pat svarbų vaidmenį vaidina tiesioginis saulės spinduliuotės sugėrimas apatiniuose oro sluoksniuose dieną ir spinduliuotės juose naktį.
Kasmetinis ir paros temperatūros svyravimas
Dirvos paviršiaus temperatūros ir temperatūros skirtinguose gyliuose stebėjimai kai kuriose meteorologijos stotyse vykdomi daugiau nei 70-80 metų. Šių duomenų apdorojimas leido nustatyti dirvožemio temperatūros pokyčių tendencijas per dieną ir metus.
Dirvožemio temperatūros pokytis per dieną vadinamas paros norma. Dienos temperatūros svyravimas paprastai turi vieną didžiausią ir vieną minimumą. Minimali dirvos paviršiaus temperatūra giedru oru stebima prieš saulėtekį, kai radiacijos balansas dar neigiamas, o šilumos mainai tarp oro ir dirvožemio nežymūs. Tekant Saulei, keičiantis radiacijos balanso ženklui ir dydžiui, kyla dirvožemio paviršiaus temperatūra, ypač giedru oru. Aukščiausia temperatūra stebima apie 13 valandų, vėliau temperatūra pradeda mažėti, o tai tęsiasi iki ryto minimumo.
Kai kuriomis dienomis dėl debesuotumo, kritulių ir kitų veiksnių sutrinka nurodytas paros dirvožemio temperatūros svyravimas. Tokiu atveju maksimumas ir minimumas gali pereiti į kitą laiką. Gerai apibrėžtas ir reguliarus paros svyravimas stebimas šiltuoju periodu su giedru oru.
Dirvožemio temperatūros pokytis per metus vadinamas metine norma. Paprastai metinio kurso grafikas sudaromas pagal vidutinę mėnesio dirvožemio temperatūrą. Kasmetinį dirvožemio paviršiaus temperatūros kitimą daugiausia lemia nevienodas saulės spinduliuotės atskleidimas per metus. Didžiausia vidutinė mėnesinė dirvožemio paviršiaus temperatūra šiaurinio pusrutulio vidutinio klimato platumose dažniausiai stebima liepos mėnesį, kai šilumos srautas į dirvą yra didžiausias, o minimali – sausio – vasario mėnesiais.
Skirtumas tarp maksimumo ir minimumo kasdieniame arba metiniame kurse vadinamas amplitudė temperatūros kursas.
Veiksniai, įtakojantys paros ir metinio dirvožemio temperatūros svyravimų amplitudę
Kasdienio dirvožemio temperatūros kitimo amplitudę įtakoja:
1) sezonas; vasarą amplitudė didžiausia, žiemą – mažiausia;
2) geografinė platuma; amplitudė siejama su vidurdienio Saulės aukščiu, kuris tą pačią dieną didėja kryptimi nuo ašigalio iki pusiaujo; todėl poliariniuose regionuose amplitudė yra nereikšminga, o atogrąžų dykumose, kur efektyvi radiacija yra didelė, ji siekia 50-60 ° C;
3) reljefo reljefas; lyginant su lyguma, pietiniai šlaitai įšyla labiau, šiauriniai – silpnesni, o vakariniai – kiek stipresni nei rytiniai; atitinkamai kinta amplitudė;
4) augmenija ir sniego danga; paros kitimo amplitudė po šiais dangčiais yra mažesnė nei jų nesant;
5) grunto šiluminė talpa ir šilumos laidumas; amplitudė yra atvirkščiai susijusi su šilumos talpa ir šilumos laidumu;
6) dirvožemio spalva; tamsių dirvožemių paviršiaus temperatūros paros kitimo amplitudė yra didesnė nei šviesių, nes spinduliuotės ir jos spinduliuotės sugertis ant tamsių paviršių yra didesnė nei ant šviesių; sausų ir purių dirvožemių paviršiai turi didesnę amplitudę nei drėgnų ir tankių dirvožemių paviršiai;
7) debesuotumas: debesuotu oru amplitudė daug mažesnė nei giedru oru.
Dirvožemio paviršiaus temperatūros metinio kitimo amplitudę įtakoja tie patys veiksniai, kaip ir paros kitimo amplitudę, išskyrus sezoną. Metinio ciklo amplitudė, priešingai nei paros, didėja didėjant platumai. Pusiaujo zonoje jis vidutiniškai siekia 2–3 ° C, o žemynų poliariniuose regionuose viršija 70 ° C (Jakutija).
Pliko dirvožemio paviršiaus metinės temperatūros kitimo amplitudė yra daug didesnė nei augalija ar sniegu padengto paviršiaus.
Šilumos pasiskirstymo dirvožemyje dėsningumai
Kasdieniai ir metiniai dirvožemio paviršiaus temperatūros svyravimai dėl šilumos laidumo persikelia į gilesnius jo sluoksnius. Dirvožemio sluoksnis, kuriame stebimas dienos ir metinis temperatūrų kaita, vadinamas aktyviuoju sluoksniu. Temperatūros svyravimų plitimas giliai į dirvožemį (su homogenine dirvožemio sudėtimi) vyksta pagal šiuos Furjė dėsnius.
1. Virpesių periodas Su gylis nesikeičia, t. y. tiek dirvos paviršiuje, tiek visuose gyliuose intervalas tarp dviejų vienas po kito einančių temperatūros minimumų arba maksimumų dienos cikle yra 24 valandos, o metiniame cikle – 12 mėnesių.
2. Jei gylis didėja aritmetine progresija, tai amplitudė mažėja eksponentiškai, tai yra, didėjant gyliui, amplitudė greitai mažėja.
Dirvožemio sluoksnis, kuriame temperatūra per dieną nekinta, vadinamas pastovios paros temperatūros sluoksniu.
Dirvožemio temperatūra __67
Vidutinėse platumose šis sluoksnis prasideda 70-100 cm gylyje. Pastovios metinės temperatūros sluoksnis vidutinėse platumose pasitaiko giliau nei 15-20 m.
3. Didžiausia ir mažiausia temperatūra gylyje atsiranda vėliau nei dirvos paviršiuje (15 lentelė). Šis atsilikimas yra tiesiogiai proporcingas gyliui. Kas 10 cm gylio paros aukštumos ir žemumos atsilieka vidutiniškai 2,5-3,5 val., o metinės kiekvienam gylio metrui vėluoja 20-30 dienų.
15 lentelė
Vidutinis paros dirvožemio temperatūros pokyčių maksimumų ir minimumų atsiradimo laikas (birželio mėn.)
| Gylis cm | Minimalus, h min | Maksimalus, h min | Temperatūros svyravimų amplitudė, ° С |
| Nukus (prie Aralo jūros, dykuma) |
|||
| Leningradas |
|||
Pateiktus Furjė dėsnius iliustruoja dirvožemio paviršiaus temperatūros ir temperatūros skirtinguose gyliuose dienos (12 pav.) ir metinės (13 pav.) eigos grafikai. Šie skaičiai aiškiai rodo amplitudės sumažėjimą gylyje, maksimumų ir minimumų atsiradimo laiko vėlavimą didėjant gyliui ir svyravimų laikotarpio nepriklausomybę nuo gylio.
Remiantis Furjė teoriniais skaičiavimais, gylis, iki kurio pasireiškia metinis dirvožemio temperatūros kitimas, turėtų būti maždaug 19 kartų didesnis nei kasdienių svyravimų pasireiškimo gylis. Realiai pastebimi dideli nukrypimai nuo teorinių skaičiavimų ir daugeliu atvejų metinių svyravimų įsiskverbimo gylis pasirodo didesnis nei apskaičiuotasis. Taip yra dėl dirvožemio drėgmės gylio ir laiko skirtumo, dirvožemio šiluminės difuzijos pokyčio su gyliu ir kitų priežasčių. 68
Šiaurinėse platumose kasmetinio dirvožemio temperatūros kurso įsiskverbimo gylis yra vidutiniškai 25 m, vidutinėse platumose - 15-20 m, pietinėse platumose - apie 10 m.
Dirvožemio temperatūros režimas
Ryžiai. 12. Dienos dirvožemio temperatūros kitimas birželio mėnesį Tbilisyje.
Skaičiai prie kreivių yra gylis metrais.
// /// IV - V VIUGVIIIKAM-"X XI XII
Ryžiai. 13. Vidutinės mėnesinės dirvožemio ir natūralaus paviršiaus temperatūros metinis pokytis Tbilisyje. Skaičiai prie kreivių yra gylis metrais.
Termoizopletai
Ilgalaikių dirvožemio temperatūros stebėjimų įvairiuose gyliuose medžiagas galima pateikti grafiškai (14 pav.). Tokiame grafike dirvožemio temperatūra, gylis ir laikas yra susieti. Norint nubraižyti grafiką, vertikalioje ašyje vaizduojami gyliai, o horizontalioje – laikas (dažniausiai mėnesiai). Grafike pavaizduota vidutinė mėnesio dirvožemio temperatūra skirtinguose gyliuose. Tada taškai su vienoda temperatūra sujungiami lygiomis linijomis, kurios vadinamos termoizopletai. Termoizopletai kiekvieną mėnesį vizualiai atvaizduoja aktyvaus dirvožemio sluoksnio temperatūrą bet kuriame gylyje. Tokie grafikai naudojami, pavyzdžiui, norint nustatyti gylį
kritinių temperatūrų nipas, pažeidžiantis vaismedžių šaknų sistemą.
"/ III V"JTIX XI -1
Ryžiai. 14. Dirvožemio temperatūros izopletės (Tbilisis).
Šie grafikai taip pat naudojami komunalinėse tarnybose, pramonėje ir kelių tiesime, melioracijoje.
Klojant kanalizaciją rekultivuotose vietose, reikia atsižvelgti į užšalusio sluoksnio storį.