dalam sejarah semula jadi pada 5
kelas pembetulan
Perubahan suhu udara dari ketinggian
Dibangunkan
cikgu Shuvalova O.T.
Tujuan pelajaran:
Untuk membangunkan pengetahuan tentang mengukur suhu udara dengan ketinggian, untuk memperkenalkan proses pembentukan awan dan jenis kerpasan.
Semasa kelas
Ketersediaan buku teks, buku kerja, diari, pen.
2. Menguji pengetahuan pelajar
Kami sedang mengkaji topik: udara
Sebelum kita mula mempelajari bahan baharu, mari kita ingat bahan yang kita bincangkan, apakah yang kita tahu tentang udara?
Tinjauan hadapan
Komposisi udara
Dari manakah gas-gas ini berasal dari udara: nitrogen, oksigen, karbon dioksida, kekotoran.
Sifat udara: menduduki ruang, kebolehmampatan, keanjalan.
Berat udara?
Tekanan atmosfera, perubahannya dengan ketinggian.
Memanaskan udara.
3. Mempelajari bahan baharu
Kita tahu bahawa udara yang dipanaskan naik. Adakah kita tahu apa yang berlaku kepada udara yang dipanaskan seterusnya?
Adakah anda fikir suhu udara akan berkurangan dengan ketinggian?
Topik pelajaran: perubahan suhu udara dengan ketinggian.
Objektif pelajaran: untuk mengetahui bagaimana suhu udara berubah dengan ketinggian dan apakah hasil daripada perubahan ini.
Petikan dari buku penulis Sweden "Nils's Wonderful Journey with the Wild Angsa" tentang troll bermata satu yang memutuskan "Saya akan membina rumah lebih dekat dengan matahari - biarkan ia menghangatkan saya." Dan troll itu mula bekerja. Dia mengumpul batu-batu di merata-rata dan menimbunnya di atas satu sama lain. Tidak lama kemudian gunung batu mereka naik hampir ke awan.
Sekarang, cukuplah! - kata troll itu. Sekarang saya akan membina sendiri sebuah rumah di puncak gunung ini. Saya akan tinggal di sebelah matahari. Saya tidak akan membeku di sebelah matahari! Dan troll itu naik ke atas gunung. Cuma apa itu? Semakin tinggi dia naik, semakin sejuk. Berjaya sampai ke puncak.
"Nah," dia berfikir, "ia adalah satu lontar batu dari sini ke matahari!" Dan kerana sejuk, gigi tidak menyentuh gigi. Troll ini degil: apabila ia masuk ke dalam kepalanya, tiada apa yang dapat mengetuknya. Saya memutuskan untuk membina sebuah rumah di atas gunung, dan saya membinanya. Matahari nampak sudah hampir, namun kesejukan masih menusuk ke tulang. Begitulah cara troll bodoh ini membeku.
Terangkan mengapa troll yang degil itu membeku.
Kesimpulan: semakin dekat dengan permukaan bumi udara, semakin panas, dan semakin sejuk dengan ketinggian.
Apabila naik ke ketinggian 1500m, suhu udara meningkat sebanyak 8 darjah. Oleh itu, di luar satah pada ketinggian 1000m suhu udara ialah 25 darjah, dan di permukaan bumi pada masa yang sama termometer menunjukkan 27 darjah.
Apa masalah di sini?
Lapisan bawah udara, memanaskan, mengembang, mengurangkan ketumpatannya dan, naik ke atas, memindahkan haba ke lapisan atas atmosfera. Ini bermakna haba yang datang dari permukaan bumi adalah kurang tertahan. Inilah sebabnya mengapa ia menjadi lebih sejuk, bukan lebih panas, di luar pesawat, itulah sebabnya troll yang degil itu membeku.
Demonstrasi kad: gunung rendah dan tinggi.
Apakah perbezaan yang anda lihat?
Mengapa puncak gunung yang tinggi dilitupi salji, tetapi tidak ada salji di kaki gunung? Kemunculan glasier dan salji kekal di puncak gunung dikaitkan dengan perubahan suhu udara dengan ketinggian, iklim menjadi lebih teruk, dan iklim berubah dengan sewajarnya. dunia sayur-sayuran. Di bahagian paling atas, berhampiran puncak gunung yang tinggi, terdapat kerajaan sejuk, salji dan ais. Puncak gunung di kawasan tropika dilitupi salji kekal. Sempadan salji kekal di pergunungan dipanggil garis salji.
Demonstrasi meja: gunung.
Lihat kad dengan gambar gunung yang berbeza. Adakah ketinggian garis salji sama di mana-mana? Apakah kaitan ini? Ketinggian garisan salji berbeza-beza. Di kawasan utara ia lebih rendah, dan di kawasan selatan ia lebih tinggi. Garis ini tidak dilukis di atas gunung. Bagaimanakah kita boleh mentakrifkan konsep "garisan salji".
Garisan salji ialah garisan di atasnya yang salji tidak cair walaupun pada musim panas. Di bawah garisan salji terdapat zon yang dicirikan oleh tumbuh-tumbuhan jarang; maka terdapat perubahan semula jadi dalam komposisi tumbuh-tumbuhan apabila seseorang menghampiri kaki gunung.
Apa yang kita lihat di langit setiap hari?
Mengapa awan terbentuk di langit?
Udara yang dipanaskan, naik, membawa wap air yang tidak dapat dilihat oleh mata ke lapisan atmosfera yang lebih tinggi. Apabila anda bergerak menjauhi permukaan bumi, suhu udara menurun, wap air di dalamnya menyejuk, dan titisan air kecil terbentuk. Pengumpulan mereka membawa kepada pembentukan awan.
JENIS AWAN:
Cirrus
Berlapis-lapis
kumulus
Demonstrasi kad dengan jenis awan.
Awan Cirrus adalah awan yang paling tinggi dan paling nipis. Mereka berenang sangat tinggi di atas tanah, di mana ia sentiasa sejuk. Ini adalah awan yang cantik dan sejuk. Langit biru menyinari mereka. Mereka kelihatan seperti bulu panjang burung dongeng. Itulah sebabnya mereka dipanggil pinnate.
Awan Stratus adalah pepejal, kelabu pucat. Mereka menutup langit dengan selimut kelabu yang membosankan. Awan sedemikian membawa cuaca buruk: salji, hujan gerimis selama beberapa hari.
Awan kumulus - besar dan gelap, mereka bergegas mengejar satu sama lain seolah-olah dalam perlumbaan. Kadang-kadang angin membawa mereka begitu rendah sehingga awan kelihatan menyentuh bumbung.
Awan kumulus yang jarang ditemui adalah yang paling indah. Mereka menyerupai gunung dengan puncak putih yang mempesonakan. Dan mereka menarik untuk ditonton. Awan kumulus yang ceria melintasi langit, sentiasa berubah. Mereka kelihatan sama ada seperti haiwan, atau seperti manusia, atau seperti sejenis makhluk dongeng.
Demonstrasi kad dengan pelbagai jenis awan
Tentukan awan yang manakah ditunjukkan dalam gambar?
Di bawah keadaan udara atmosfera tertentu, kerpasan turun dari awan.
Apakah jenis kerpasan yang anda tahu?
Hujan, salji, hujan batu, embun dan lain-lain.
Titisan air terkecil yang membentuk awan, bergabung antara satu sama lain, secara beransur-ansur meningkat dalam saiz, menjadi berat dan jatuh ke tanah. Pada musim panas sedang hujan, pada musim sejuk - salji.
salji diperbuat daripada apa?
Salji terdiri daripada kristal ais pelbagai bentuk - kepingan salji, kebanyakannya bintang enam sinar, jatuh dari awan apabila suhu udara di bawah sifar darjah.
Selalunya dalam masa panas Setiap tahun, semasa ribut hujan, hujan batu turun - hujan dalam bentuk kepingan ais, selalunya dalam bentuk yang tidak teratur.
Bagaimanakah hujan batu terbentuk di atmosfera?
Titisan air, jatuh ke ketinggian yang tinggi, membeku, dan hablur ais tumbuh di atasnya. Jatuh ke bawah, mereka berlanggar dengan titisan air sejuk super dan bertambah besar. Hujan batu boleh menyebabkan banyak kerosakan. Ia memusnahkan tanaman, menebang hutan, menumbangkan dedaunan, dan membunuh burung.
4.Jumlah pelajaran.
Apakah perkara baharu yang anda pelajari tentang udara dalam pelajaran?
1. Penurunan suhu udara dengan ketinggian.
2. Garisan salji.
3.Jenis-jenis kerpasan.
5. Tugasan kerja rumah.
Ketahui nota dalam buku nota anda. Memerhati awan dan melakarnya dalam buku nota.
6. Pengukuhan apa yang telah dipelajari.
Kerja bebas dengan teks. Isi ruang kosong dalam teks menggunakan kata rujukan.
Dalam bahagian pertama, kami menjadi biasa secara umum dengan struktur menegak atmosfera dan perubahan suhu dengan ketinggian.
Di sini kita akan melihat beberapa ciri menarik rejim suhu dalam troposfera dan dalam sfera di atasnya.
Suhu dan kelembapan dalam troposfera. Troposfera adalah yang paling banyak kawasan yang menarik, kerana proses pembentukan batu terbentuk di sini. Dalam troposfera, seperti yang telah ditunjukkan dalam bab saya, suhu udara berkurangan dengan ketinggian purata 6° untuk setiap kenaikan kilometer, atau sebanyak 0.6° setiap 100 m. Nilai kecerunan suhu menegak ini paling kerap diperhatikan dan ditakrifkan sebagai purata banyak ukuran. Malah, kecerunan suhu menegak masuk latitud sederhana Bumi boleh berubah. Ia bergantung pada musim tahun, masa hari, sifat proses atmosfera, dan di lapisan bawah troposfera - terutamanya pada suhu permukaan asas.
Pada musim panas, apabila lapisan udara bersebelahan dengan permukaan bumi cukup panas, suhu berkurangan dengan ketinggian. Apabila lapisan permukaan udara dipanaskan dengan kuat, magnitud kecerunan suhu menegak melebihi 1° untuk setiap 100 m menaikkan.
Pada musim sejuk, dengan penyejukan kuat permukaan bumi dan lapisan tanah udara, bukannya penurunan, peningkatan suhu diperhatikan dengan ketinggian, iaitu, penyongsangan suhu berlaku. Penyongsangan yang paling kuat dan paling kuat diperhatikan di Siberia, terutamanya di Yakutia pada musim sejuk, di mana cuaca cerah dan tenang berlaku, menggalakkan sinaran dan penyejukan lapisan permukaan udara seterusnya. Selalunya penyongsangan suhu di sini memanjang ke ketinggian 2-3 km, dan perbezaan antara suhu udara di permukaan bumi dan had atas penyongsangan selalunya 20-25°. Penyongsangan juga tipikal untuk kawasan tengah Antartika. Pada musim sejuk mereka ditemui di Eropah, terutamanya di bahagian timurnya, Kanada dan kawasan lain. Magnitud perubahan suhu dengan ketinggian (kecerunan suhu menegak) sebahagian besarnya menentukan keadaan cuaca dan jenis pergerakan udara dalam arah menegak.
Suasana yang stabil dan tidak stabil. Udara di troposfera dipanaskan oleh permukaan di bawahnya. Suhu udara berbeza mengikut ketinggian dan bergantung kepada tekanan atmosfera. Apabila ini berlaku tanpa menukar haba dengan persekitaran, proses itu dipanggil adiabatik. Udara yang meningkat menghasilkan kerja kerana tenaga dalaman, yang dibelanjakan untuk mengatasi rintangan luaran. Oleh itu, apabila udara naik, ia menjadi sejuk, dan apabila ia turun, ia menjadi panas.
Perubahan suhu adiabatik berlaku mengikut adiabatik kering Dan undang-undang adiabatik lembab. Sehubungan itu, kecerunan menegak perubahan suhu dengan ketinggian juga dibezakan. Kecerunan adiabatik kering- ialah perubahan suhu udara tak tepu kering atau lembap untuk setiap 100 m menaikkan dan menurunkannya sebanyak 1 °, A kecerunan adiabatik lembap- ialah penurunan suhu udara tepu lembap untuk setiap 100 m ketinggian kurang daripada 1°.
Apabila udara kering atau tak tepu naik atau turun, suhunya berubah mengikut hukum kering-adiabatik, iaitu, ia turun atau naik, masing-masing, sebanyak 1° setiap 100 m. Nilai ini tidak berubah sehingga udara, apabila meningkat, mencapai keadaan tepu, i.e. tahap pemeluwapan wap air. Di atas paras ini, disebabkan oleh pemeluwapan, haba pendam pengewapan mula dibebaskan, yang digunakan untuk memanaskan udara. Haba tambahan ini mengurangkan jumlah penyejukan yang diterima udara semasa ia meningkat. Peningkatan selanjutnya udara tepu berlaku mengikut hukum adiabatik lembap, dan suhunya berkurangan tidak lebih daripada 1° setiap 100 m, tetapi kurang. Oleh kerana kandungan lembapan udara bergantung pada suhunya, semakin tinggi suhu udara, semakin banyak haba dibebaskan semasa pemeluwapan, dan semakin rendah suhu, semakin kurang haba. Oleh itu, kecerunan lembapan-adiabatik dalam udara panas adalah kurang daripada di udara sejuk. Sebagai contoh, pada suhu di permukaan bumi peningkatan udara tepu +20°, kecerunan adiabatik lembap di troposfera bawah ialah 0.33-0.43° setiap 100 m, dan pada suhu tolak 20° julat nilainya. daripada 0.78° hingga 0.87° sebanyak 100m.
Kecerunan adiabatik lembap juga bergantung pada tekanan udara: semakin rendah tekanan udara, semakin rendah kecerunan adiabatik lembap pada suhu awal yang sama. Ini berlaku kerana pada tekanan rendah ketumpatan udara juga kurang, oleh itu, haba pemeluwapan yang dibebaskan pergi untuk memanaskan jisim udara yang lebih kecil.
Jadual 15 menunjukkan nilai purata kecerunan adiabatik lembap pada suhu yang berbeza dan nilai
tekanan 1000, 750 dan 500 mb, yang lebih kurang sepadan dengan permukaan bumi dan ketinggian 2.5-5.5km.
Pada musim panas, kecerunan suhu menegak adalah purata 0.6-0.7° setiap 100 m menaikkan. Mengetahui suhu di permukaan bumi, adalah mungkin untuk mengira nilai suhu anggaran pada pelbagai ketinggian. Jika, sebagai contoh, suhu udara di permukaan bumi ialah 28°, maka, dengan mengandaikan bahawa kecerunan suhu menegak adalah pada purata 0.7° setiap 100 m atau 7° setiap kilometer, kita dapati itu pada ketinggian 4 km suhu ialah 0°. Kecerunan suhu pada musim sejuk di latitud pertengahan di atas daratan jarang melebihi 0.4-0.5° setiap 100 m: Selalunya terdapat kes apabila dalam lapisan udara tertentu suhu hampir tidak berubah dengan ketinggian, iaitu, isotermia berlaku.
Dengan magnitud kecerunan menegak suhu udara, seseorang boleh menilai sifat keseimbangan atmosfera - stabil atau tidak stabil.
Pada keseimbangan yang stabil atmosfera, jisim udara tidak cenderung untuk bergerak secara menegak. Dalam kes ini, jika isipadu udara tertentu disesarkan ke atas, ia akan kembali ke kedudukan asalnya.
Keseimbangan stabil berlaku apabila kecerunan suhu menegak udara tak tepu kurang daripada kecerunan adiabatik kering, dan kecerunan suhu menegak udara tepu kurang daripada kecerunan adiabatik lembap. Jika, di bawah keadaan ini, isipadu kecil udara tak tepu dinaikkan ke ketinggian tertentu oleh pengaruh luar, maka sebaik sahaja tindakan itu berhenti kuasa luar, isipadu udara ini akan kembali ke kedudukan sebelumnya. Ini berlaku kerana isipadu udara yang meningkat, setelah menghabiskan tenaga dalaman pada pengembangannya, disejukkan sebanyak 1° untuk setiap 100 m(mengikut hukum adiabatik kering). Tetapi oleh kerana kecerunan suhu menegak udara sekeliling adalah kurang daripada adiabatik kering, ternyata isipadu udara yang dinaikkan pada ketinggian tertentu mempunyai suhu yang lebih rendah daripada udara sekeliling. Mempunyai ketumpatan yang lebih tinggi berbanding dengan ketumpatan udara sekeliling, ia mesti tenggelam sehingga ia mencapai keadaan asalnya. Mari tunjukkan ini dengan contoh.
Mari kita andaikan bahawa suhu udara di permukaan bumi ialah 20°, dan kecerunan suhu menegak dalam lapisan yang dipertimbangkan ialah 0.7° setiap 100 m. Dengan nilai kecerunan ini, suhu udara pada ketinggian 2 km akan sama dengan 6° (Rajah 19, A). Di bawah pengaruh daya luar, isipadu udara tak tepu atau kering yang dinaikkan dari permukaan bumi ke ketinggian ini, menyejukkan mengikut hukum adiabatik kering, iaitu sebanyak 1° setiap 100 m, akan menyejuk sebanyak 20° dan mengambil alih suhu bersamaan dengan 0°. Isipadu udara ini akan menjadi 6° lebih sejuk daripada udara sekeliling, dan oleh itu lebih berat kerana ketumpatannya yang lebih tinggi. Jadi dia akan mulakan
turun, cuba mencapai tahap asal, iaitu, permukaan bumi.
Keputusan yang sama akan diperolehi dalam kes peningkatan udara tepu, jika kecerunan suhu menegak persekitaran kurang daripada adiabatik lembap. Oleh itu, dalam keadaan atmosfera yang stabil dalam jisim udara yang homogen, pembentukan pesat awan kumulus dan kumulonimbus tidak berlaku.
Keadaan atmosfera yang paling stabil diperhatikan pada nilai-nilai kecil kecerunan suhu menegak, dan terutamanya semasa penyongsangan, kerana dalam kes ini udara yang lebih panas dan lebih ringan terletak di atas sejuk yang lebih rendah, dan oleh itu udara yang berat.
Pada keseimbangan atmosfera yang tidak stabil Isipadu udara yang dinaikkan dari permukaan bumi tidak kembali ke kedudukan asalnya, tetapi mengekalkan pergerakannya ke atas ke tahap di mana suhu udara meningkat dan sekelilingnya adalah sama. Keadaan atmosfera yang tidak stabil dicirikan oleh kecerunan suhu menegak yang besar, yang disebabkan oleh pemanasan lapisan bawah udara. Pada masa yang sama, jisim udara yang dipanaskan di bawah, menjadi lebih ringan, tergesa-gesa ke atas.
Katakan, sebagai contoh, udara tak tepu di lapisan bawah sehingga ketinggian 2 km berstrata tidak stabil, iaitu suhunya
berkurangan dengan ketinggian sebanyak 1.2° untuk setiap 100 m, dan di atas udara, setelah menjadi tepu, mempunyai stratifikasi yang stabil, iaitu suhunya turun sebanyak 0.6° untuk setiap 100 m peningkatan (Rajah 19, b). Apabila berada dalam persekitaran sedemikian, isipadu udara tak tepu kering akan meningkat mengikut hukum adiabatik kering, iaitu, sejuk sebanyak 1° setiap 100 m. Kemudian, jika suhunya di permukaan bumi ialah 20°, maka pada ketinggian 1 km ia akan menjadi sama dengan 10°, manakala suhu ambien ialah 8°. Menjadi 2° lebih panas, dan oleh itu lebih ringan, volum ini akan menjadi lebih tinggi. Pada ketinggian 2 km ia akan menjadi lebih panas daripada persekitaran sebanyak 4°, kerana suhunya akan mencapai 0°, dan suhu udara ambien ialah -4°. Menjadi lebih ringan lagi, isipadu udara yang dimaksudkan akan terus meningkat kepada ketinggian 3 km, di mana suhunya menjadi sama dengan suhu ambien (-10°). Selepas ini, kenaikan bebas isipadu udara yang diperuntukkan akan berhenti.
Untuk menentukan keadaan atmosfera digunakan gambar rajah aerologi. Ini adalah gambar rajah dengan paksi segi empat tepat koordinat di mana ciri-ciri keadaan udara diplot. Keluarga ditunjukkan pada rajah aerologi kering Dan adiabat basah, iaitu, lengkung secara grafik mewakili perubahan keadaan udara semasa proses adiabatik kering dan adiabatik basah.
Rajah 20 menunjukkan rajah sedemikian. Di sini, isobar digambarkan secara menegak, isoterma (garisan tekanan udara yang sama) ditunjukkan secara mendatar, garis pepejal condong ialah adiabat kering, garis putus condong ialah adiabat basah, garis putus-putus kelembapan tertentu. Rajah di bawah menunjukkan lengkung perubahan suhu udara dengan ketinggian pada dua titik pada tempoh pemerhatian yang sama - 15 jam pada 3 Mei 1965. Di sebelah kiri adalah lengkung suhu mengikut data radiosonde yang dikeluarkan di Leningrad, di sebelah kanan - dalam Tashkent. Dari bentuk lengkung kiri perubahan suhu dengan ketinggian ia mengikuti bahawa di Leningrad udara adalah stabil. Selain itu, sehingga permukaan isobarik 500 mb kecerunan suhu menegak adalah pada purata 0.55° setiap 100 m. Dalam dua lapisan kecil (pada permukaan 900 dan 700 mb) isothermia didaftarkan. Ini menunjukkan bahawa di atas Leningrad pada ketinggian 1.5-4.5 km terletak hadapan atmosfera, memisahkan jisim udara sejuk di bahagian bawah satu setengah kilometer dari udara hangat yang terletak di atas. Ketinggian tahap pemeluwapan, ditentukan oleh kedudukan lengkung suhu berhubung dengan adiabat basah, adalah kira-kira 1 km(900 mb).
Di Tashkent, udara mempunyai stratifikasi yang tidak stabil. Sehingga ketinggian 4 km kecerunan suhu menegak adalah hampir dengan adiabatik, iaitu untuk setiap 100 m Apabila suhu meningkat, suhu menurun sebanyak 1°, dan di atas itu, kepada 12 km- lebih adiabatik. Disebabkan udara kering, pembentukan awan tidak berlaku.
Di Leningrad, peralihan ke stratosfera berlaku pada ketinggian 9 km(300 mb), dan di atas Tashkent ia jauh lebih tinggi - kira-kira 12 km(200 MB).
Dengan keadaan atmosfera yang stabil dan kelembapan yang mencukupi, awan stratus dan kabus boleh terbentuk, dan dengan keadaan tidak stabil dan kandungan lembapan atmosfera yang tinggi, perolakan terma, membawa kepada pembentukan awan kumulus dan kumulonimbus. Keadaan ketidakstabilan dikaitkan dengan pembentukan hujan, ribut petir, hujan batu, vorteks kecil, badai, dsb. Apa yang dipanggil "kebodohan" pesawat, iaitu pesawat melantun semasa penerbangan, juga disebabkan oleh keadaan tidak stabil suasana.
Pada musim panas, ketidakstabilan atmosfera adalah perkara biasa pada sebelah petang, apabila lapisan udara berhampiran dengan permukaan bumi menjadi panas. Oleh itu, hujan lebat, ribut dan seumpamanya fenomena berbahaya keadaan cuaca lebih kerap diperhatikan pada sebelah petang, apabila arus menegak yang kuat timbul akibat ketidakstabilan pecah - menaik Dan menurun pergerakan udara. Atas sebab ini, pesawat terbang pada siang hari pada ketinggian 2-5 km di atas permukaan bumi, mereka lebih terdedah kepada "bumpiness" daripada semasa penerbangan malam, apabila, disebabkan oleh penyejukan lapisan permukaan udara, kestabilannya meningkat.
Kelembapan udara juga berkurangan dengan ketinggian. Hampir separuh daripada semua kelembapan tertumpu pada satu setengah kilometer pertama atmosfera, dan lima kilometer pertama mengandungi hampir 9/10 daripada semua wap air.
Untuk menggambarkan sifat pemerhatian harian bagi perubahan suhu dengan ketinggian dalam troposfera dan stratosfera bawah di kawasan berbeza di Bumi, Rajah 21 menunjukkan tiga lengkung stratifikasi sehingga ketinggian 22-25 km. Lengkung ini dibina berdasarkan pemerhatian radiosonde pada jam 3 petang: dua pada bulan Januari - Olekminsk (Yakutia) dan Leningrad, dan yang ketiga pada bulan Julai - Takhta-Bazar ( Asia tengah). Lengkung pertama (Olekminsk) dicirikan oleh kehadiran penyongsangan permukaan, dicirikan oleh peningkatan suhu dari -48° di permukaan bumi kepada -25° pada ketinggian kira-kira 1 km. Pada masa ini, tropopause di atas Olekminsk berada pada ketinggian 9 km(suhu -62°). Di stratosfera, peningkatan suhu diperhatikan dengan ketinggian, nilainya pada 22 km menghampiri -50°. Lengkung kedua, yang mewakili perubahan suhu dengan ketinggian di Leningrad, menunjukkan kehadiran penyongsangan permukaan yang kecil, kemudian isoterma dalam lapisan besar dan penurunan suhu di stratosfera. Pada tahap 25 km suhu ialah -75°. Lengkung ketiga (Takhta-Bazar) sangat berbeza dari titik utara - Olekminsk. Suhu di permukaan bumi melebihi 30°. Tropopause terletak pada ketinggian 16 km, dan ke atas 18 km Peningkatan suhu biasa dengan ketinggian untuk musim panas selatan berlaku.
- Sumber-
Pogosyan, Kh.P. Suasana Bumi / H.P. Pogosyan [dan lain-lain]. – M.: Pendidikan, 1970.- 318 hlm.
Paparan Siaran: 6,604
Pada bulan Ogos, kami bercuti di Caucasus bersama rakan sekelas saya Natella. Kami dijamu dengan barbeku yang lazat dan wain buatan sendiri. Tetapi yang paling saya ingat adalah lawatan ke pergunungan. Ia sangat hangat di bahagian bawah, tetapi hanya sejuk di bahagian atas. Saya berfikir tentang mengapa suhu udara berkurangan dengan ketinggian. Ini amat ketara apabila mendaki Elbrus.
Semasa kami mendaki laluan gunung, pemandu Zurab menerangkan kepada kami sebab-sebab penurunan suhu udara dengan ketinggian.
Udara di atmosfera planet kita berada dalam medan graviti. Oleh itu, molekulnya sentiasa bercampur. Apabila bergerak ke atas, molekul mengembang dan suhu menurun apabila bergerak ke bawah, sebaliknya, ia meningkat.
Ini dapat dilihat apabila pesawat naik ke ketinggian dan kabin serta-merta menjadi sejuk. Saya masih ingat penerbangan pertama saya ke Crimea. Saya mengingatinya dengan tepat kerana perbezaan suhu di bawah dan pada ketinggian ini. Nampaknya kami hanya tergantung di udara sejuk, dan di bawah adalah peta kawasan itu.
Suhu udara bergantung kepada suhu permukaan bumi. Udara menjadi panas dari Bumi yang dipanaskan matahari.
Semua orang tahu bahawa ia sejuk dan sukar untuk bernafas di pergunungan. Saya mengalami ini sendiri semasa perjalanan ke Elbrus.
Terdapat beberapa sebab untuk fenomena sedemikian.
Jaket itu sangat berguna kepada kami. Di pergunungan, walaupun bulan Ogos, ia sejuk. Di kaki gunung terdapat padang rumput hijau, dan di atasnya terdapat salji. Pengembala dan biri-biri tempatan telah lama menyesuaikan diri dengan kehidupan di pergunungan. Mereka tidak kisah suhu sejuk, dan ketangkasan mereka dalam bergerak di sepanjang laluan gunung hanya boleh dicemburui.
Jadi perjalanan kami ke Caucasus juga ternyata memberi pendidikan. Kami mempunyai masa yang hebat dan pengalaman peribadi mengetahui bagaimana suhu udara berkurangan dengan ketinggian.
Di troposfera, suhu udara berkurangan dengan ketinggian, seperti yang dinyatakan, dengan purata 0.6 "C untuk setiap ketinggian 100 m. Walau bagaimanapun, dalam lapisan permukaan, taburan suhu boleh berbeza: ia boleh menurun, meningkat, atau tetap malar Idea suhu pengedaran dengan ketinggian memberikan kecerunan suhu menegak (VTG):
VGT = (/„ - /B)/(ZB -
di mana /n - /v - perbezaan suhu pada paras bawah dan atas, °C; ZB - ZH - perbezaan ketinggian, m Biasanya VGT dikira setiap 100 m ketinggian.
Dalam lapisan permukaan atmosfera, VGT boleh 1000 kali lebih tinggi daripada purata untuk troposfera
Nilai VGT dalam lapisan permukaan bergantung kepada keadaan cuaca(dalam cuaca cerah ia lebih besar daripada cuaca mendung), masa dalam setahun (lebih banyak pada musim panas berbanding musim sejuk) dan masa siang (lebih banyak pada waktu siang daripada pada waktu malam). Angin mengurangkan VGT, kerana apabila udara bercampur, suhunya pada ketinggian yang berbeza disamakan. Di atas tanah lembap, VGT dalam lapisan tanah berkurangan secara mendadak, dan di atas tanah kosong (lapangan terbiar) VGT adalah lebih besar daripada di atas tanaman tebal atau padang rumput. Ini disebabkan oleh perbezaan dalam rejim suhu permukaan ini (lihat Bab 3).
Hasil daripada gabungan faktor-faktor ini, VGT berhampiran permukaan dari segi ketinggian 100 m boleh menjadi lebih daripada 100 °C/100 m Dalam kes sedemikian, perolakan terma berlaku.
Perubahan suhu udara dengan ketinggian menentukan tanda VGT: jika VGT > 0, maka suhu berkurangan dengan jarak dari permukaan aktif, yang biasanya berlaku pada siang hari dan musim panas (Rajah 4.4); jika VGT = 0, maka suhu tidak berubah dengan ketinggian; jika VGT< 0, то температура увеличивается с высотой и такое распределение температуры называют инверсией.
Bergantung pada keadaan untuk pembentukan penyongsangan dalam lapisan permukaan atmosfera, ia dibahagikan kepada radiasi dan advektif.
1. Penyongsangan sinaran berlaku semasa penyejukan sinaran permukaan bumi. Penyongsangan sedemikian terbentuk pada waktu malam semasa musim panas, dan juga diperhatikan pada siang hari pada musim sejuk. Oleh itu, penyongsangan sinaran dibahagikan kepada waktu malam (musim panas) dan musim sejuk.
Penyongsangan malam diwujudkan dalam cuaca cerah dan tenang selepas baki sinaran melepasi 0 1.0...1.5 jam sebelum matahari terbenam. Pada waktu malam mereka bertambah kuat dan mencapai kekuatan terbesar mereka sebelum matahari terbit. Selepas matahari terbit, permukaan aktif dan udara menjadi panas, yang memusnahkan penyongsangan. Ketinggian lapisan penyongsangan paling kerap beberapa puluh meter, tetapi dalam keadaan tertentu (contohnya, di lembah tertutup yang dikelilingi oleh ketinggian yang ketara) ia boleh mencapai 200 m atau lebih. Ini difasilitasi oleh aliran udara sejuk dari cerun ke lembah. Kekeruhan melemahkan penyongsangan, dan kelajuan angin lebih daripada 2.5...3.0 m/s memusnahkannya. Di bawah kanopi rumput tebal, tanaman, dan hutan pada musim panas, penyongsangan juga diperhatikan pada siang hari.
Penyongsangan sinaran waktu malam pada musim bunga dan musim luruh, dan di beberapa tempat pada musim panas, boleh menyebabkan penurunan suhu permukaan tanah dan udara kepada nilai negatif (pembekuan), yang menyebabkan kerosakan kepada banyak tumbuhan yang ditanam.
Penyongsangan musim sejuk berlaku dalam cuaca cerah dan tenang dalam keadaan hari yang singkat apabila penyejukan permukaan aktif terus meningkat setiap hari; mereka mungkin berterusan selama beberapa minggu, lemah sedikit pada waktu siang dan menjadi lebih kuat semula pada waktu malam.
Penyongsangan sinaran dipergiatkan terutamanya di bawah rupa bumi yang sangat heterogen. Udara penyejuk mengalir ke tanah pamah dan lembangan, di mana pencampuran gelora yang lemah menyumbang kepada penyejukan selanjutnya. Penyongsangan sinaran yang dikaitkan dengan ciri rupa bumi biasanya dipanggil orografik.
2. Penyongsangan advektif terbentuk apabila udara panas bergerak (bergerak) ke permukaan dasar yang sejuk, yang menyejukkan lapisan bersebelahan udara maju. Penyongsangan ini juga termasuk penyongsangan salji. Ia timbul semasa penjejakan udara yang mempunyai suhu di atas O "C ke atas permukaan yang dilitupi salji. Penurunan suhu di lapisan terendah dalam kes ini dikaitkan dengan penggunaan haba untuk mencairkan salji.
PETUNJUK REJIM SUHU DI LOKASI YANG DIBERIKAN DAN KEPERLUAN HABA UNTUK TUMBUHAN
Apabila menilai rejim suhu wilayah besar atau lokasi individu, ciri suhu selama setahun atau untuk tempoh individu (musim tumbuh, musim, bulan, dekad dan hari) digunakan. Yang utama daripada penunjuk ini adalah yang berikut.
Purata suhu harian ialah purata aritmetik suhu yang diukur dalam semua tempoh pemerhatian. Di stesen cuaca Persekutuan Russia suhu udara diukur lapan kali sehari. Dengan menjumlahkan hasil pengukuran ini dan membahagikan jumlahnya dengan 8, purata suhu udara harian diperolehi.
Purata suhu bulanan ialah purata aritmetik bagi purata suhu harian untuk sepanjang hari dalam bulan tersebut.
Purata suhu tahunan ialah purata aritmetik bagi purata suhu harian (atau purata bulanan) untuk sepanjang tahun.
Suhu udara kod purata hanya memberikan gambaran umum tentang jumlah haba; ia tidak mencirikan variasi suhu tahunan. Oleh itu, purata suhu tahunan di selatan Ireland dan di padang rumput Kalmykia, yang terletak pada latitud yang sama, adalah hampir (9°C). Tetapi di Ireland purata suhu Januari ialah 5...8 "C, dan padang rumput hijau sepanjang musim sejuk di sini, dan di padang rumput Kalmykia suhu purata Januari ialah -5...-8 °C. Pada musim panas di Ireland adalah sejuk: 14 °C, dan Purata suhu Julai di Kalmykia ialah 23...26 °C.
Oleh itu untuk lebih ciri penuh kemajuan tahunan suhu dalam tempat ini gunakan data pada suhu purata bulan paling sejuk (Januari) dan paling panas (Julai).
Walau bagaimanapun, semua ciri purata tidak memberikan gambaran yang tepat tentang variasi suhu harian dan tahunan, iaitu, keadaan yang sangat penting untuk pengeluaran pertanian. Sebagai tambahan kepada suhu purata adalah suhu maksimum dan minimum, amplitud. Sebagai contoh, mengetahui suhu minimum dalam bulan musim sejuk, seseorang boleh menilai keadaan musim sejuk pada tanaman musim sejuk dan penanaman buah-buahan dan beri. Data tentang suhu maksimum tunjukkan pada musim sejuk kekerapan pencairan dan keamatannya, dan pada musim panas - bilangan hari panas apabila kerosakan pada biji mungkin semasa tempoh pengisian, dsb.
Suhu melampau dibezakan: maksimum mutlak (minimum) - suhu tertinggi (paling rendah) untuk keseluruhan tempoh pemerhatian; purata maksimum mutlak (minimum) - min aritmetik bagi ekstrem mutlak; purata maksimum (minimum) - purata aritmetik semua suhu melampau, contohnya, untuk sebulan, musim, tahun. Selain itu, ia boleh dikira untuk tempoh pemerhatian jangka panjang dan untuk bulan, tahun, dsb.
Amplitud variasi suhu harian dan tahunan mencirikan tahap iklim benua: lebih besar amplitud, lebih banyak iklim benua.
Rejim suhu di kawasan tertentu untuk tempoh tertentu juga dicirikan oleh jumlah purata suhu harian di atas atau di bawah had tertentu. Contohnya, dalam buku rujukan iklim dan atlas jumlah suhu melebihi 0, 5, 10 dan 15 °C diberikan, serta di bawah -5 dan -10 °C.
Perwakilan visual taburan geografi penunjuk suhu disediakan oleh peta di mana isoterma dilukis - garisan nilai suhu yang sama atau jumlah suhu (Rajah 4.7). Peta, sebagai contoh, jumlah suhu digunakan untuk mewajarkan penempatan tanaman (penanaman) tumbuhan budaya dengan keperluan haba yang berbeza.
Untuk menjelaskan keadaan terma yang diperlukan untuk tumbuhan, jumlah suhu siang dan malam juga digunakan, kerana purata suhu harian dan jumlahnya meratakan perbezaan terma dalam variasi harian suhu udara.
Mempelajari rejim terma secara berasingan untuk siang dan malam mempunyai kepentingan fisiologi yang mendalam. Adalah diketahui bahawa semua proses yang berlaku di dunia tumbuhan dan haiwan tertakluk kepada irama semula jadi yang ditentukan oleh keadaan luaran, iaitu, ia tertakluk kepada undang-undang yang dipanggil jam "biologi". Sebagai contoh, menurut (1964), untuk keadaan pertumbuhan yang optimum tumbuhan tropika perbezaan antara suhu siang dan malam hendaklah 3...5°C, untuk tumbuhan zon sederhana-5...7, dan untuk tumbuhan padang pasir - 8 °C atau lebih. Kajian suhu siang dan malam memperoleh makna khusus untuk meningkatkan produktiviti tumbuhan pertanian, yang ditentukan oleh hubungan antara dua proses - asimilasi dan pernafasan, yang berlaku pada waktu terang dan gelap hari yang berbeza secara kualitatif untuk tumbuhan.
Purata suhu siang dan malam serta jumlahnya secara tidak langsung mengambil kira kebolehubahan latitudin bagi panjang siang dan malam, serta perubahan dalam benua iklim dan pengaruh pelbagai bentuk pelepasan pada rejim suhu.
Jumlah purata suhu udara harian, dekat untuk sepasang stesen cuaca yang terletak pada lebih kurang latitud yang sama, tetapi berbeza secara ketara dalam longitud, iaitu, terletak dalam keadaan iklim benua yang berbeza, diberikan dalam Jadual 4.1.
Di kawasan timur yang lebih banyak benua, jumlah suhu siang hari adalah 200...500 °C lebih tinggi, dan jumlah suhu malam adalah 300 °C kurang daripada di barat dan terutamanya kawasan maritim, yang menjelaskan dahulu. fakta yang diketahui- pecutan pembangunan tanaman pertanian dalam iklim benua yang tajam.
Keperluan haba tumbuhan dinyatakan sebagai jumlah suhu aktif dan berkesan. Dalam meteorologi pertanian, suhu aktif ialah purata suhu udara (atau tanah) harian melebihi minimum biologi untuk pembangunan tanaman. Suhu berkesan ialah purata suhu udara (atau tanah) harian yang dikurangkan dengan nilai minimum biologi.
Tumbuhan berkembang hanya jika purata suhu harian melebihi minimum biologinya, iaitu, sebagai contoh, 5 °C untuk gandum musim bunga, 10 °C untuk jagung, 13 °C untuk kapas (15 °C untuk jenis kapas selatan). Jumlah suhu aktif dan berkesan ditetapkan untuk kedua-dua tempoh antara fasa individu dan untuk keseluruhan musim penanaman pelbagai jenis dan kacukan tanaman pertanian utama (Jadual 11.1).
Jumlah suhu aktif dan berkesan juga menyatakan keperluan untuk kehangatan organisma poikilotermik (berdarah sejuk) semasa tempoh ontogenetik dan sepanjang abad. terdapat kitaran biologi.
Apabila mengira jumlah purata suhu harian yang mencirikan keperluan haba tumbuhan dan organisma poikilotermik, adalah perlu untuk memperkenalkan pembetulan untuk suhu balast yang tidak mempercepatkan pertumbuhan dan perkembangan, iaitu, mengambil kira tahap suhu atas untuk tanaman dan organisma. Bagi kebanyakan tumbuhan dan perosak zon sederhana ini akan menjadi purata suhu harian melebihi 20...25 "C.
Perubahan suhu udara dengan ketinggian
Pengagihan menegak suhu dalam atmosfera adalah asas untuk membahagikan atmosfera kepada lima lapisan utama (lihat bahagian 1.3). Bagi meteorologi pertanian, corak perubahan suhu dalam troposfera, terutamanya dalam lapisan permukaannya, adalah yang paling menarik.
Kecerunan suhu menegak
Perubahan suhu udara bagi setiap ketinggian 100 m dipanggil kecerunan suhu menegak (VTG)
VGT bergantung pada beberapa faktor: masa dalam setahun (kurang pada musim sejuk, lebih banyak pada musim panas), masa siang (kurang pada waktu malam, lebih pada siang hari), lokasi jisim udara(jika pada beberapa ketinggian di atas lapisan udara sejuk terdapat lapisan udara yang lebih panas, maka VGT menukar tanda ke sebaliknya). Nilai purata VGT dalam troposfera ialah kira-kira 0.6 °C/100 m.
Dalam lapisan permukaan atmosfera, VGT bergantung pada masa hari, cuaca dan sifat permukaan dasar. Pada siang hari, VGT hampir sentiasa positif, terutamanya pada musim panas di atas darat, tetapi dalam cuaca cerah ia adalah berpuluh kali ganda lebih besar daripada cuaca mendung. Pada petang musim panas yang cerah, suhu udara di permukaan tanah boleh menjadi 10 °C atau lebih tinggi daripada suhu pada ketinggian 2 m Akibatnya, VGT dalam lapisan dua meter tertentu dari segi 100 m adalah lebih daripada 500 °C/100 m Angin mengurangkan VGT, kerana pada Apabila udara bercampur, suhunya pada ketinggian yang berbeza adalah sama. Kekeruhan dan kerpasan mengurangkan VGT. Pada tanah basah VGT dalam lapisan permukaan atmosfera berkurangan secara mendadak. Di atas tanah kosong (ladang terbiar) VGT lebih besar daripada di atas tanaman atau padang rumput yang dibangunkan. Musim sejuk berakhir penutup salji VGT dalam lapisan permukaan atmosfera adalah kecil dan selalunya negatif.
Dengan ketinggian, pengaruh permukaan dasar dan cuaca pada VGT menjadi lemah dan VGT berkurangan berbanding dengan nilainya -
mi dalam lapisan permukaan udara. Di atas 500 m, pengaruh variasi harian suhu udara pudar. Pada ketinggian dari 1.5 hingga 5-6 km, VGT berada dalam lingkungan 0.5-0.6 ° C/100 m Pada ketinggian 6-9 km, VGT meningkat dan 0.65-0.75 ° C/100 m. lapisan atas Di troposfera, VGT berkurangan semula kepada 0.5-0.2° C/100 m.
Data mengenai VGT dalam pelbagai lapisan atmosfera digunakan dalam ramalan cuaca, dalam perkhidmatan meteorologi untuk pesawat jet dan dalam melancarkan satelit ke orbit, serta dalam menentukan keadaan pelepasan dan penyebaran sisa industri dalam suasana. VGT negatif dalam lapisan permukaan udara pada waktu malam pada musim bunga dan musim luruh menunjukkan kemungkinan fros.
4.3.2. Pengagihan suhu udara menegak
Taburan suhu di atmosfera dengan ketinggian dipanggil stratifikasi atmosfera. Kestabilannya, iaitu, keupayaan untuk menggerakkan isipadu udara individu dalam arah menegak, bergantung pada stratifikasi atmosfera. Pergerakan volum besar udara sedemikian berlaku dengan hampir tiada pertukaran haba dengan persekitaran, i.e. secara adiabatik. Pada masa yang sama, tekanan dan suhu isipadu udara yang bergerak berubah. Jika isipadu udara bergerak ke atas, ia bergerak ke dalam lapisan dengan tekanan yang lebih rendah dan mengembang, menyebabkan suhunya berkurangan. Apabila udara turun, proses sebaliknya berlaku.
Perubahan suhu udara tak tepu dengan wap (lihat bahagian 5.1) ialah 0.98 ° C dengan pergerakan menegak adiabatik 100 m (hampir 1.0 ° C / 100 m). Bilakah VGT< 1,0° С/100 м, то поднимающийся под влиянием внешнего импульса объем воздуха при охлаждении на 1°С на высоте 100 м будет холоднее окружающего воздуха и как более плотный начнет опускаться в исходное положение. Такое состояние атмосферы характеризует imbangan yang stabil.
Pada VGT = 1.0° C/100 m, suhu isipadu udara yang meningkat pada semua ketinggian akan sama dengan suhu udara ambien. Oleh itu, isipadu udara yang dinaikkan secara buatan ke ketinggian tertentu dan kemudian dibiarkan begitu sahaja tidak akan naik atau turun lebih jauh. Keadaan atmosfera ini dipanggil acuh tak acuh.
Jika VGT> 1.0°C/100 m, maka isipadu udara yang meningkat, menyejukkan hanya 1.0°C bagi setiap 100 m, ternyata lebih panas daripada persekitaran pada semua ketinggian, dan oleh itu pergerakan menegak yang terhasil berterusan. Ia dicipta di atmosfera imbangan tidak stabil. Keadaan ini berlaku apabila permukaan dasar dipanaskan dengan kuat, apabila VGT meningkat dengan ketinggian. Ini menyumbang kepada perkembangan lanjut perolakan, yang dis-84
memanjang kira-kira ke ketinggian di mana suhu udara yang meningkat menjadi sama dengan suhu ambien. Dengan ketidakstabilan yang besar, awan kumulonimbus yang kuat timbul, dari mana hujan dan hujan batu turun, berbahaya untuk tanaman.
Di latitud sederhana hemisfera utara, suhu di sempadan atas troposfera, iaitu pada ketinggian kira-kira 10-12 km, adalah kira-kira -50 ° C sepanjang tahun Pada ketinggian 5 km pada bulan Julai ia berbeza-beza dari -4 ° C (hingga 40° U) hingga -12° C (pada 60° U), dan pada bulan Januari pada latitud yang sama dan ketinggian yang sama ialah -20 dan -34° C, masing-masing (Jadual 20). Dalam lapisan troposfera yang lebih rendah (sempadan), suhu lebih berbeza bergantung pada latitud geografi, masa dalam setahun dan sifat permukaan dasar.
Jadual 20
Purata taburan suhu udara (°C) mengikut ketinggian di troposfera pada bulan Januari dan Julai melebihi 40 dan 60° U latitud.
Suhu udara
| Ketinggian, km | ||||
Untuk pertanian Yang paling penting ialah rejim suhu bahagian bawah lapisan permukaan atmosfera, sehingga kira-kira ketinggian 2 m, di mana kebanyakan tumbuhan yang ditanam terletak dan haiwan ternakan hidup. Dalam lapisan ini, kecerunan menegak hampir semua kuantiti meteorologi adalah sangat tinggi; besar berbanding dengan lapisan lain. Seperti yang telah disebutkan, IGT dalam lapisan permukaan atmosfera biasanya dalam< много раз превышает ВП в остальной тропосфере В ясные тихие дни, когд< турбулентное перемешива
23 °C
nasi. 18. Taburan suhu dalam lapisan permukaan udara dan dalam lapisan tanah yang boleh ditanam pada siang hari (1) dan pada waktu malam (2).
tion dilemahkan, perbezaan suhu udara antara
permukaan tanah dan pada ketinggian 2 m boleh melebihi 10 ° C. Pada malam yang cerah dan tenang, suhu udara meningkat ke ketinggian tertentu (penyongsangan) dan VGT menjadi negatif.
Akibatnya, terdapat dua jenis taburan suhu menegak dalam lapisan permukaan atmosfera. Jenis di mana suhu permukaan tanah paling tinggi, dan meninggalkan permukaan kedua-dua naik dan turun dipanggil insolasi. Ia diperhatikan pada siang hari apabila permukaan tanah dipanaskan secara langsung sinaran suria. Taburan suhu songsang dipanggil sinaran taip, atau taip sinaran(Gamb. 18). Jenis ini biasanya diperhatikan pada waktu malam, apabila permukaannya sejuk sebagai hasilnya sinaran berkesan dan daripadanya lapisan udara yang bersebelahan disejukkan.
