5.3: Пояснення закономірностей температури повітря

Last updated
Save as PDF

Page ID: 38424

Michael E. Ritter
University of Wisconsin-Stevens Point via The Physical Environment

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Пояснення закономірностей температури повітря

Глобальні закономірності температури повітря є відображенням відносної важливості кута сонця та інтенсивності інсоляції, тривалості дня та розташування по відношенню до водойм. Ми виявили, що місця з низькою широтою відчувають меншу зміну кута сонця та довжини дня, ніж у місцях середньої та високої широти. Місця, розташовані поблизу великих водойм, як правило, мають більш помірні температури, ніж ті, що знаходяться далі вглиб країни.

Картографічні закономірності температури повітря

Ізотерми, лінії, що з'єднують точки однакової температури повітря, використовуються для відображення географічної картини температури по всій земній поверхні. Інтервал ізотерм зображує градієнт температури на ділянці поверхні Землі. Широко розташовані ізотерми (лінія А-В на малюнку\(\PageIndex{1}\)) вказують на невелику зміну температури на відстані, а близько розташовані ізотерми (лінія C-D на малюнку\(\PageIndex{1}\)) вказують на великі зміни температури.

На форму ізотерм, як вони з'являються на карті, впливають розподіл великих сухопутних мас і водойм і пори року. Дотримуйтесь ізотерми 10 ^C (50F) зліва направо по малюнку\(\PageIndex{2}\). Протягом січня вода залишається теплішою, ніж земля, внаслідок чого ізотерма 10 ^С зміщується на південь. У липні (рис.\(\PageIndex{3}\)) Ізотерма 10 ^С коливається на північ, коли ми рухаємося від прохолодної води до більш теплої землі. Цей диференціальний нагрів землі та води призводить до невеликої зміни положення ізотерми 10 ^С над водою, але набагато більша варіація над землею.

Ян Темп Карта — Малюнок\(\PageIndex{2}\): Середня температура січня

Ми, безумовно, можемо побачити ефект диференціального обігріву океанів і материків в середніх січневих і липневих температурних картах, зображених на цифрах\(\PageIndex{2}\) і\(\PageIndex{3}\). Ізотерми більш лінійні (прямі поперек) в Південній півкулі. Ізотерми прогинаються набагато більше між сезонами в Північній півкулі, ніж у Південній півкулі. Південна півкуля більш рівномірно вода, ніж північна півкуля. Великі сухопутні маси в Північній півкулі змушують ізотерми нахилятися до екватора взимку та полюсів влітку, оскільки вони змінюють температуру набагато більше, ніж вода. Температура повітря над сушею коливається більше, оскільки земля змінює свою температуру набагато швидше, ніж океанська вода. Таким чином, вони зміщуються на північ і південь набагато більше над сушею протягом року, ніж над водою.

Липневий Темп Карта — Малюнок\(\PageIndex{3}\): Середня температура липня

Порівнюючи різницю значень ізотерм між сезонами, найменші діапазони температур знаходяться поблизу екватора, а найбільші - над високими широтами континентальних інтер'єрів, наприклад, Сибіру.

Різниця температур по широтах - це широтний температурний градієнт. Зимова півкуля (січень для Північної півкулі, липень для Південної півкулі) має більші градієнти температури, як показано близько розташованими ізотермами. Також зверніть увагу, що температурний градієнт найкрутіший в середній широті до субарктичних географічних зон. Ось де сильно контрастні повітряні маси тропічного і полярного типу стикаються уздовж полярного фронту.

Широтні візерунки (з півночі на південь)

Значення ізотерм підтверджують нашу загальну концепцію розподілу світових температур. Низькі широти, які відчувають найвищі сонячні кути протягом року, мають найвищі температури повітря. Найвищі температури припадають на тропічні та субтропічні пустелі Північної Африки, Австралії та південно-західної частини США. Оскільки кут сонця не сильно змінюється протягом року, а тривалість дня приблизно однакова, річні діапазони температур, як правило, невеликі, приблизно на кілька градусів. Однак добові діапазони температур можуть бути досить великими, як зазначалося раніше в цьому розділі.

Місця високої широти мають набагато нижчі річні температури, оскільки сонце ніколи не потрапляє безпосередньо над головою, а сонячні кути зовсім трохи нижчі, ніж у низьких широтах. Однак сезонний температурний діапазон великий. Холодні повітряні маси проникають на південь, знижуючи температуру повітря в зимові місяці. Влітку теплі тропічні повітряні маси струмуються в бік більш високих широт, підвищуючи температуру. Рух повітряних мас та більш різноманітні кути сонця призводить до більших діапазонів температур, ніж у низьких широтах.

Поздовжні візерунки (із заходу на схід)

Поздовжні закономірності температури відображають вплив континентальності і океанічної циркуляції. Давайте розглянемо поздовжні температурні моделі, які можна побачити в середніх широтах Північної Америки. У середніх широтах переважаючий напрямок вітру - із заходу на схід. Місця, розташовані уздовж узбережжя, отримують постійний приплив океанічного повітря протягом усього року. Оскільки океани не сильно змінюють свою температуру протягом року, повітря над ними теж не сильно змінюється. Коли океанічне повітря надходить на сушу, температура, як правило, досить м'яка.

Зміни температури повітря, які відчувають під час подорожі із заходу на схід через континент середньої широти, значною мірою відображають вплив континентальності. Температурний діапазон уздовж західного узбережжя Північної Америки має тенденцію бути невеликим через постійний приплив океанічного повітря. Температурні перепади збільшуються зі збільшенням відстані від узбережжя. У внутрішніх районах північноамериканського континенту теплі повітряні маси з Мексиканської затоки прокладають свій шлях на північ, особливо влітку. У зимовий період панують холодні континентальні полярні повітряні маси. Велика різниця в температурі цих двох повітряних мас призводить до великого температурного діапазону. Повітряні маси, що рухаються на схід від внутрішніх приміщень, як правило, теплі, але близькість до води зберігає температуру повітря м'якою, даючи східному узбережжю місцях помірні діапазони температур.

Таблиця\(\PageIndex{1}\) Захід - Схід порівняння річного діапазону температур
Місто	Температура січня	Температура липня	Діапазон температур
Сан-Франциско, Каліфорнія	9.6 ^до С (49.3 ^до Ф)	16.2 ^до С (61.1 ^о Ф)	6.6 ^до С (11.8 ^о Ф)
Додж-Сіті, Канзас	-0.4 ^о С (31.3 ^о Ф)	26.1 ^до С (79 ^з Ф)	26.5 ^до С (47.7 ^до Ф)
Атлантік-Сіті, Нью-Джерсі	0 ^до С (32 ^до Ф)	23.8 ^до С (74.84 ^о Ф)	23.8 ^до С (42.8 ^о Ф)

Температурні тенденції

Вивчення крижаного ядра — Малюнок\(\PageIndex{4}\): Геолог досліджує крижане ядро, яке використовується для вивчення змін у складі атмосфери. (Надано: Національна лабораторія льодового ядра, NOAA)

Те, що атмосферні гази сприяють нагріванню Землі, не є новим. Сто років тому шведський вчений Сванте Арреніус став першою людиною, яка дослідила вплив подвоєння атмосферного вуглекислого газу на глобальний клімат. Хоча всі атмосферні вчені сходяться на думці, що існує парниковий ефект, не всі згодні з тим, який вплив на нього надають люди. Зокрема, багато хто не може погодитися з тим, що нинішнє глобальне потепління, яке ми переживаємо, є продуктом людської діяльності. Аналіз крижаних ядер показав значну зміну вмісту вуглекислого газу в нашій атмосфері, що вплинуло на глобальні температури повітря з тих пір, як великі крижані покриви пройшли по континентах. Вимірювання концентрацій парникових газів за останні 150 років показали стійке зростання вуглекислого газу з очевидним підвищенням глобальних температур в результаті. Дослідження показали, що вміст вуглекислого газу збільшився на 30% з самого початку індустріальної епохи. Це збільшення пов'язано з низкою видів діяльності, таких як спалювання викопного палива, вирубка лісів та втрата інших «потоків» вуглекислого газу, таких як водно-болотні угіддя та ліси. Спалювання викопного палива виділяє накопичений вуглець в атмосферу, підвищуючи вміст вуглекислого газу в повітрі. Видалення лісу залишає вуглекислий газ у повітрі для посилення природного парникового ефекту.

Січень-грудень Глобальна середня температура над сушею та океаном — Малюнок\(\PageIndex{5}\): Глобальна середня температура Аномалії відносно температури 1901 - 2000 (люб'язно NCDC/NESDIS/NOAA)

Підвищення рівня парникових газів призводить до підвищення глобальних температур повітря. Середні глобальні температури поверхні збільшилися приблизно на 1,53° F (0,85ºC) з 1880 по 2012 рік. Річна тенденція середньої глобальної температури повітря до грудня 2012 року показана на малюнку\(\PageIndex{5}\). Діапазон невизначеності вимірювань позначається сірими вертикальними смугами. Температурні тенденції за останні 100 з лишком років на малюнку\(\PageIndex{6}\) чітко вказують на підвищення температури на всіх континентах і над океанами.

Глобальна зміна температури — Ілюстрація\(\PageIndex{6}\): Глобальна і континентальна зміна температури, 1900 - 2000 рр. Дані за останні сто років вже показують чіткі тенденції потепління для земної кулі та континентів. (Джерело)

Останнє десятиліття, 2000-2009, закінчилося другим найтеплішим за рахунком роком. Карта температурних аномалій (рис.\(\PageIndex{7}\)) показує відхід від «норми» за еталонний період 1951 по 1980 рік. Дуже мало землі показало похолодання в той час як більшість переживали потепління. Найбільше потепління відбулося в Арктиці, збігаючись зі змінами поверхневого альбедо, оскільки щорічний морський лід зменшується.

2000-2009 Температурна аномалія — Малюнок\(\PageIndex{7}\): 2000 - 2009 Температурна аномалія.
(Люб'язно NOAA EOS)

Відео: «Глобальне потепління 101" (люб'язно надано National Geographic)