Добовий і річний ходи температури ґрунту на поверхні та на глибинах

Добовий хід температури ґрунту. Добове нагрівання та нічне охолодження поверхні ґрунту називають безперервну зміну температури протягом доби, тобто добовим ходом поверхні ґрунту.

Добовий хід температури поверхні ґрунту являє собою періодичні коливання температури з одним максимумом і одним мінімумом протягом доби. Максимальна температуру на поверхні ґрунту спостерігається о 13 годині, а мінімальна – перед сходом сонця. Пояснюється це тим, що, як уже згадувалось, основним джерелом нагрівання ґрунту є сонячна радіація, інтенсивність якої в сонячні дні спостерігається біля полудня. Мінімум спостерігається перед сходом сонця, тому що до цього часу завдяки випромінюванню протягом ночі земна поверхня найбільш охолола. В окремі дні на такий правильний хід можуть накладатися неперіодичні коливання, ускладнюючи простий хід зміни температури.

Амплітуда добових коливань температури поверхні ґрунту значно більша, ніж повітря, та залежить від багатьох причин:

1) від пори року - влітку амплітуда значно більша, ніж зимою; літом вона складає 20⁰ і більше, а зимою 10 -11⁰ і менше, в залежності від широти місцевості;

2) від хмарності - при ясному небі амплітуда коливань ґрунту значно більша, ніж в похмуру погоду, так як хмарність зменшує інсоляцію вдень і ефективне випромінювання вночі;

3) від теплових властивостей ґрунту – його теплопровідності та теплоємності. Чим більша теплоємність ґрунту, тим менше нагрівається він вдень і охолоджується вночі та тим менша амплітуда його температурних коливань. Чим більша теплопровідність ґрунту, тим менше денне нагрівання та нічне охолодження його поверхні, а значить, і амплітуда коливань;

4) від кольору ґрунту - амплітуда на темних ґрунтах більш значна, ніж на світлих;

5) від природного покриву - рослинний покрив зменшує коливання температури ґрунту, так як він перешкоджає нагріванню його сонячним промінням і разом з тим захищає від сильного випромінювання вночі. Так, наприклад, влітку в полудень оголений ґрунт буває на 10⁰ тепліший, ніж покритий рослинністю. Взимку аналогічний вплив здійснює сніговий покрив, який завдяки своїй малій теплопровідності добре захищає ґрунт від охолодження. Оголений ґрунт на глибині 40 см є на 12⁰ холоднішим, ніж під сніжним покривом товщиною 47 см.

6) на розподіл температур, а відповідно, і на амплітуду температурних коливань також впливає експозиція схилів. На рис. 6.2. зображено розподіл максимальних температур на різних схилах правильної конічної форми висотою 60 м.

Рис. 6.2 Розподіл максимальних температур на схилах

Як видно з рис 6.2, максимум температури спостерігається на південних схилах, але трохи зміщений на захід. Це пояснюється тим, що нагрівання Сонцем східних схилів відбувається зранку при низькій температурі повітря. Крім того, в ранні ранкові години значна кількість тепла використовується на випаровування роси. Нагрівання західних схилів відбувається після полудня та при високих температурах повітря і сухому ґрунті.

Добові коливання температури поверхні ґрунту передаються на його глибину по законах, які розглянуті вище. Чисельними спостереженнями по термометрах, що встановлені на різних глибинах, встановлено, що глибина проникнення добових коливань залежить від властивостей ґрунту та коливання відбуваються в межах від 35 до 100 см. У ґрунтах, які мають найбільшу теплопровідність, коливання температури передаються на більші глибини.

На рис. 6.3. приводяться криві добового ходу температури ґрунту на поверхні та на різних глибинах. З цього рисунка видно зменшення амплітуди та запізнення крайніх температур з глибиною.

Рис. 6.3 Добовий хід температури ґрунту на поверхні та на глибинах 5, 10, 20 см

Річний хід температури ґрунту. Річний хід температури ґрунту пов’язаний з річною зміною в приході сонячної радіації. В північній півкулі максимальні температури на поверхні ґрунту спостерігаються в липні-серпні, а мінімальні – в січні-лютому.

Чим більша широта місцевості, тим більша амплітуда річних коливань. У середніх широтах величина річної амплітуди на континентах біля 30⁰, на островах і берегах – менше.

На величину річної амплітуди температури ґрунту великий вплив вказує природний покрив ґрунту: влітку – рослинний, а зимою – сніговий.

Річні амплітуди температури оголеного ґрунту більші, ніж ґрунтів, які знаходяться і влітку, і зимою під природним покривом. Цю різницю добре видно на рис. 6.4, де показано графік річного ходу температури поверхні оголеного ґрунту та покритого природнім покривом за спостереженнями в Ленінграді.

Рис. 6.4 Річний хід температури поверхні ґрунту (1) оголеної та (2) покритої природнім покривом.

Амплітуда річних коливань, так само як і добових, з глибиною зменшується та на деякій глибині розпочинається шар постійної річної температури. Шар постійної річної температури починається в середньому на глибині в 19 раз більшій, ніж глибина шару постійної добової температури.

В залежності від характеру ґрунту й амплітуди температури на поверхні ґрунту річні коливання загасають на різних глибинах. Можна припустити, що в середніх широтах шар постійної річної температури починається на глибині 15-20 м. У середніх широтах, де амплітуда річних коливань температури поверхні ґрунту порівняно велика, річні коливання проникають глибше та шар постійної річної температури починається на глибині біля 25 м. Навпаки, у тропічних країнах, де річна амплітуда порівняно невелика, шар постійної річної температури розміщений на меншій глибині, а саме біля 5-10 м.

Час настання найбільших і найменших річних температур з глибиною запізнюється в середніх широтах на 20-30 діб на кожний метр. Наприклад, якщо максимум на поверхні ґрунту спостерігається в липні, то на глибині 1 м він настає в серпні.

Лекція 7

Тема 4. Температура ґрунту та водних поверхонь

Дата добавления: 2014-01-11