Процессы нагревания и охлаждения воздуха

1.2. Годовой ход температуры  воздуха 

Все воздушные  массы зимой холоднее, а летом теплее, поэтому температура воздуха в каждом отдельном месте меняется в годовом ходе: средние месячные температуры в зимние месяцы ниже, в летние - выше. Вычислив для какого-либо места средние месячные температуры по многолетнему ряду наблюдений, увидим, что они плавно меняются от одного месяца к другому, повышаясь от января или февраля к июлю или августу и затем понижаясь. 

Годовой ход  температуры воздуха определяется, прежде всего, годовым ходом температуры  деятельной поверхности. Амплитуда  годового хода представляет собой разность среднемесячных температур самого теплого и самого холодного месяцев. 

В северном полушарии  на континентах максимальная среднемесячная температура воздуха наблюдается  в июле, минимальная - в январе. На океанах и побережьях материков экстремальные температуры наступают несколько позднее: максимум - в августе, минимум - в феврале-марте. На суше амплитуды годового хода температуры воздуха значительно больше, чем над водной поверхностью. Даже над сравнительно небольшими материковыми массивами Южного полушария они превышают 15°С, а под широтой 60° на материке Азии (в Якутии) они достигают 60°С [3]. 

Не только моря, но и большие озерауменьшают годовую  амплитуду температуры воздуха  и смягчают климат. Посредине озера  Байкал годовая амплитуда температуры воздуха 30-31°С, на его берегах около 36°С, а под той же широтой на р. Енисей 42°С. Аналогичное влияние на температуру воздуха наблюдается на озерах Иссык-Куль, Ладожском, Севан и других [9]. 

Годовая амплитуда  температуры воздуха растет, с географической широтой. На экваторе приток солнечной радиации меняется в течение года очень мало. По направлению к полюсу различия в поступлении солнечной радиации между зимой и летом возрастают, а вместе с ними возрастают и годовые амплитуды температуры воздуха. Над океаном вдали от берегов широтное изменение годовой амплитуды невелико. Если бы Земля была сплошь покрыта океаном, свободным ото льда, то годовая амплитуда температуры воздуха менялась бы от нуля на экваторе до 5 - 6° С на полюсе. В действительности над южной частью Тихого океана вдали от материков годовая амплитуда между 20 и 60° ю. ш. увеличивается приблизительно с 3 до 5° С. Над более узкой северной частью Тихого океана, где больше влияние соседних материков, амплитуда между 20 и 60° с. ш. растет уже с 3 до 15° С. 

Большое влияние  оказывают на годовой ход температуры  воздуха погодные условия: туман, дождь  и главным образом облачность. Отсутствие облачности зимой приводит к понижению средней температуры  самого холодного месяца, а летом - к повышению средней температуры самого теплого месяца. 

Малые амплитудынаблюдаются и во многих областях над сушей  и даже вдали от береговой линии, если в эти области часто приходят воздушные массы с моря (Западная Европа). Повышенные амплитуды наблюдаются и над океаном, если в эти районы часто попадают воздушные массы с материка,например в западных частях океанов Северного полушария. Следовательно, величина годовой амплитуды температуры зависит не просто от характера подстилающей поверхности или от близости данного места к береговой линии, а от повторяемости в данном месте воздушных масс морского и континентального происхождения, т. е. от условий общей циркуляции атмосферы [2]. 

С высотой годовая  амплитуда температуры убывает. В горах внетропического пояса температура убывает в среднем на 2° С на каждый километр высоты, в свободной атмосфере больше. На рис. 1 видно, что над океаном к югу от Японии годовая амплитуда даже в пределах нижних 100 м. убывает вдвое. Во внетропических широтах значительный годовой ход температуры остается даже в верхней тропосфере и стратосфере. Он определяется сезонным изменением условий поглощения и отдачи радиации не только земной поверхностью, но и воздухом [10]. 
 

Рис. 1 Годовой  ход температуры воздуха над  океаном к югу Японии непосредственно над водой (1) и на высоте 100 м. (2) 

Годовой ход  температуры воздуха в разных географических зонах разнообразен. По величине амплитуды и по времени  наступления экстремальных температур выделяют четыре типа годового хода температуры  воздуха. 

1. Экваториальный  тип. В экваториальной зоне  в году наблюдаются два максимума  температуры - после весеннего  и осеннего равноденствия, когда  солнце над экватором в полдень  находится в зените, и два минимума - после зимнего и летнего солнцестояния,  когда солнце находится на наименьшей высоте. Амплитуды годового хода здесь малы, что объясняется малым изменением притока тепла в течение года. Над океанами амплитуды составляют около 1 °С, а над континентами 5-10 °С. 

2.  Тропический  тип. В тропических широтах наблюдается простой годовой ход температуры воздуха с максимумом после летнего и минимумом после зимнего солнцестояния. Амплитуды годового хода по мере удаления от экватора увеличиваются зимой. Средняя амплитуда годового хода над материками составляет 10 - 20° С, над океанами 5 - 10° С. 

3.  Тип умеренного  пояса. В умеренных широтах  также отмечается годовой ход  температуры с максимумом после  летнего и минимумом после  зимнего солнцестояния. Над материками  северного полушария максимальная  среднемесячная температура наблюдается в июле, над морями и побережьями - в августе. Годовые амплитуды увеличиваются с широтой. Над океанами и побережьями они в среднем составляют 10-15° С, а на широте 60° достигают 60° С. 

4.  Полярный  тип. Полярные районы характеризуются  продолжительной холодной зимой и сравнительно коротким прохладным летом. Годовые амплитуды над океаном и побережьями полярных морей составляют 25-40° С, а на суше превышают 65° С. Максимум температуры наблюдается в августе, минимум - в январе. 

Рассмотренные типы годового хода температуры воздуха выявляются из многолетних данных и представляют собой правильные периодические колебания. В отдельные годы под влиянием вторжений теплых и холодных масс возникают отклонения от приведенных типов [1].