Жердің және атмосфераның жылу баланстарын ашып жазыңыз

.Кү ндiз тө селме беткей ө зiне келетiн жиынтық радиация (Q) мен атмосфераның қ арсы сә улешашуын (Еа) жұ тады жә не ұ зынтолқ ынды сә улешашу (Еж) арқ ылы энергия жоғ алтады. Тү нде кү ннiң радиациясы болмайтындық тан жер бетi нә тижелi сә улешашу (Ен) арқ ылы жылу жоғ алтады. Тө селме беткейдiң қ абылдайтын жылуы оның тө менгi қ абаттарына жә не атмосферағ а берiледi, сонымен қ атар булануғ а жұ мсалады. Тө селме беткейге келетiн жә не кететiн энергиялардың алгебралық қ осындысын жылу балансы дейдi

–

В + +

А LE

+ – –

P

+

4.3-сурет. Тө селме беткейдiң жылу балансы схемасы

Тө селме беткейдiң жылу балансы мынадай тең деумен сипатта

B + A + P + LE = 0 немесе B = P + A + LE, мұ нда: B – тө селме беткейдiң радиациялық балансы;

A – жерге жақ ын ауадағ ы турбуленттiк жылу ағ ыны;

P – топырақ тағ ы немесе су қ оймасындағ ы жылу ағ ыны;

LE – булану немесе конденсация процесiндегi жылу ағ ыны. L – булану жылуы. E – бiрлiк беткейден буланғ ан су мө лшерi.

Бұ л тең деуде кейбiр қ осалқ ы процестер ескерiлмеген. Мысалы: жауын тамшысымен жылудың топырақ қ а таралуы, қ ардың еруiне жә не фотосинтезге жұ мсалатын жылу, су қ атқ анда бө лiнетiн жылу, жер қ ыртысынан жылудың келуi, ө ндiрiс орындарының жылу бө луi жә не т.б.

Жылу балансының ең ү лкен мә ндi қ ұ раушысы радиациялық баланс (В) болып табылады. Ол актинометриялық бақ ылау нә тижесiнде анық талады. Радиациялық баланстан басқ а тең деу мү шелерi, егер олар жылудың жұ мсалуын (кетуiн) сипаттаса. оң таң балы болады. Кү ндiз радиациялық баланстың мә нi тең деудегi басқ а қ ұ раушылар мә ндерiнен ү лкен болады жә не ол ү шеуiнiң қ осындысына тең болады. Ол тек Кү н шығ арда жә не батарда, яғ ни таң басы ауысатын кезде басқ а қ ұ раушылардан кiшi болады. Тү нде радиациялық баланс терiс таң балы жә не мә нi онша ү лкен болмайды.

Турбуленттiк жылу ағ ыны (А) тө селме беткей мен атмосфера арасындағ ы турбуленттiк жылуалмасумен анық талады. Ол, градиенттiк бақ ылау нә тижесiнде анық талғ ан ауаның температурасы, ылғ алдылығ ы (парциальді қ ысымы) жә не жел жылдамдығ ы мә ндерi бойынша есептелiп табылады. Турбуленттiк жылу ағ ыны кү ндiз тө селме беткейден атмосферағ а бағ ытталады (оң таң балы), ал тү нде керiсiнше атмосферадан жерге бағ ытталады (терiс таң балы), бiрақ мә нi ө те кiшi болады. Жалпы, бiр тә улiк iшiнде орташа алғ анда ол оң таң балы болады (қ ыс айларынан басқ а кезде), бiр жыл iшiнде орташа алғ анда да оң таң балы, яғ ни ол жерден атмосферағ а бағ ытталады. Турбуленттiк жылу ағ ынының жылдық жиынтығ ы ендiк ө скен сайын кемидi, тропиктiк шө лдерде максимумы байқ алса, ылғ алды жә не суық климатты жерлерде нольге жақ ындайды.Топырақ та немесе су қ оймасындағ ы жылу ағ ыны (Р) беткей мен тө менгi қ абаттар арасындағ ы жылуалмасумен анық талады жә не де олардың жылулық қ асиеттерiне бағ ынышты болады. Топырақ та, оның ә ртү рлi терең дiктерiндегi температурасы мен ылғ алдылығ ы бойынша анық талады. Су қ оймасындағ ы жылу ағ ыны тек вертикальдi бағ ыттағ ы жылу алмасумен емес, сонымен қ атар су массасының ағ ысымен байланысты горизонтальдi бағ ыттағ ы жылу алмасумен анық талады. Топырақ тағ ы жылу ағ ыны кү ндiз тө мен бағ ытталса (оң таң балы), тү нде жоғ ары бағ ытталады (терiс таң балы) жә не де радиациялық балансқ а тiкелей бағ ынышты болады. Оның орташа жылдық мә нi тө менгi ендiктерде оң таң балы, жоғ арғ ы ендiктерде терiс таң балы болады. Топырақ тағ ы жылу ағ ынына қ ар жамылғ ысы да қ атты ә сер етедiБулану немесе конденсация процестерiндегi жылу ағ ыны (LE) буланғ ан немесе конденсацияланғ ан су мө лшерiмен анық талады. Су буланғ анда жылуды жұ тады, ал су буы тамшығ а айналғ анда сол жұ тқ ан жылу тө селме бетке (атмосферағ а) қ айтарылып берiледi. Жер бетiне қ арасты конденсация жылу ағ ыны ө те аз болатындық тан, негiзiнен тек булану нә тижесiндегi жылу ағ ыны қ арастырылады. Яғ ни, жылу балансының бұ л қ ұ раушысы да тә улiк жә не жыл бойында оң таң балы болады.

Жылу балансын қ ұ раушылардың максимальдi мә ндерi тә улiк iшiнде тал тү с маң ында (4.4-сурет), жыл бойы маусым-шiлде айларында байқ алады. Минимальдi мә ндерi тә улiк iшiнде тү н ортасында, жыл iшiнде желтоқ сан-қ аң тар айларында байқ алады.

4.4-сурет. Жылу балансын қ ұ раушылардың тә улiктiк жү рiсi

Қ ұ рлық та тө селме беттiң жылу балансының жылдық орташа мә нiн анық тағ анда топырақ тағ ы жылу ағ ынын ескермесе де болады, ө йткені топырақ тағ ы жылу алмасудың бiр жыл iшiндегi орташа мә нi шамамен нольге тең болады (Р = 0):

Bқ = A + LE

Тең iздегi жылуалмасуда ағ ыспен келетiн (кететiн) жылу – мұ хиттық адвекция ү лкен орын алады, сондық тан тең iз ү шiн жылдық жылу балансы тең деуiн былай жазуғ а болады:

Bт = A + Фма + LE

мұ нда: Фма – мұ хиттық адвекция.

Жер бетiнiң (қ ұ рлық пен тең iз ү шiн) жылдық жылу балансы тең деуi мынадай тү рде болады:

Bж = A + Фма + LE

Ендi атмосфераның (ауа бағ анының) жылдық орташа жылу балансын қ арастырайық. Атмосфера тiкелей Кү н сә улесiн жұ ту арқ ылы ө те аз жылу алатыны бiзге белгiлi. Атмосферағ а жылу жер бетiнiң ұ зынтолқ ынды сә улешашуы, атмосферадағ ы су буының конденсациясы, жер бетiнен келетiн турбуленттiк жылу ағ ыны жә не де жылу адвекциясы нә тижесiнде келедi. Сонымен қ атар атмосфера ұ зынтолқ ынды сә улешашу жә не керi адвекция ретiнде жылу жоғ алтады. Атмосфераның радиациялық балансы терiс таң балы болады. Себебi атмосфера кү н радиациясын аз мө лшерде жә не жер бетiнен келетiн ұ зынтолқ ынды радиацияны жұ тады, ал ө зi жерге қ арай да, кең iстiкке қ арай да ұ зынтолқ ынды сә уле шашады. Жылу адвекциясының негiзiнде жылудың тө менгi ендiктен жоғ арғ ы ендiкке қ арай тасымалдануы жатыр. Яғ ни, адвекция нә тижесiнде тө менгi ендiктерде атмосфера жылу жоғ алтады, ал биiк ендiктерде жылу қ абылдайды. Сонымен, қ орыта келе, атмосфераның (ауа бағ анының) жылдық жылу балансы тең деуiн былайша сипаттауғ а болады:

–Bа = A + Lr – Фаа

мұ нда: Lr –су буының конденсациясы нә тижесiнде келетiн жылу; r – конденсацияланғ ан су мө лшерi Фаа– атмосфералық горизонтальдi жылу адвекциясы.