Термодинамические параметры состояния атмосферы: колебания температуры воздуха

Одним из термодинамических параметров состояния атмосферы является температура воздуха. Его нагревание происходит при попадании лучей солнца на поверхность земли, а от нее происходит нагревание приповерхностного воздуха.
Изменение температуры воздуха происходит в течение года, суток и других промежутков времени. Воздух нагретый на день, остывает в течение ночи, это приводит к тому, что самые низкие температуры приходятся на 4.00 - 6.00 часов утра. Утренние солнечные лучи прогревают остывший в течение ночи воздух, к 14.00 – 16.00 часам температура воздуха поднимается до максимальной отметки за счёт лучей солнца и нагретой поверхности Земли.
Суточный ход температуры выражает ее изменение в течение суток. Он определяется соответствующим ходом температуры деятельной поверхности. Изменение температуры воздуха на протяжении суток легко наблюдать при постоянной погоде. Но амплитуда суточного хода температуры над сушей всегда меньше амплитуды суточного хода температуры поверхности почвы. Амплитуда суточного хода -разность наибольшего и наименьшего значения температуры зависит от ряда факторов, указанных в таблице 1 [1].
Наименование Описание.
Полуденная высота Солнца Широта места Амплитуда уменьшается с увеличением широты места. В субтропических широтах наблюдаются наибольшие амплитуды.
Главная причина изменения температуры воздуха -угол падения лучей солнца. Наибольшее прогревание земли возникает при более перпендикулярном углу падения солнечных лучей на поверхность [2].
Продолжительность дня и ночи Время года Наименьшие амплитуды умеренных широт наблюдаются зимой, а наибольшие - летом. А осенью они меньше, чем весной. Амплитуда зависит от дневного максимума, от ночного минимума.
Большая амплитуда наблюдается в умеренных и высоких широтах, где за летние ночи температура не успевает сильно упасть.
Амплитуда суточного хода в полярных областях = 1 °С в условиях круглосуточного полярного дня. В полярную ночь колебания температуры воздуха практически не наблюдаются.
Местные условия Рельеф Формы рельефа - ложбины и долины имеют большую площадь взаимодействия с воздухом, который днем задерживается в них, а ночью остывает над скосами и стекает на дно. В связи с этим увеличивается дневное нагревание и ночное охлаждение воздуха по сравнению с равнинной местностью. Таким образом увеличиваются амплитуды суточных колебаний [3].
В формах рельефа – холмах и возвышенностях влияние рельефа на температуру уменьшается, поскольку поверхность контакта с почвой меньше чем в предыдущем случае.
Так же южные склоны нагреваются больше чем северные, и потому, имеют большую амплитуду.
Облачность Амплитуда в облачные дни меньше, чем в ясные, поскольку колебания температуры воздуха зависят от колебаний температуры деятельного слоя, а они в свою очередь связаны с количеством и характером облаков.
Растительность Растительный покров, задерживая солнечную радиацию днем и земное излучение ночью, уменьшает амплитуду суточных колебаний температуры воздуха

.
Лес заметно снижает суточные амплитуды.
Наличие водоемов Над сушей амплитуда суточного хода температуры воздуха больше, чем над водной поверхностью [4].
Характер почвы Максимальная температура почвы наблюдается, около 13.00 местного времени; минимальная -перед восходом Солнца.
Под влиянием разных факторов максимум и минимум могут смещаться.
Чем меньше теплоемкость и теплопроводность почвы, тем больше ее амплитуда.
Темные почвы лучше поглощают и излучают радиацию и поэтому имеют большую амплитуду, чем светлые [5].
Высота над уровнем моря С увеличением высоты места амплитуда суточного хода температуры воздуха уменьшается, а время наступления максимума и минимума сдвигается на позднее время.
Таб.1. Факторы, влияющие на суточный ход температуры.
Влияние колебания температуры на строительные конструкции и материалы.
Колебания температуры в строительных конструкциях отражаются в отклонениях геометрических размеров.
Ежесуточные перепады температуры могут представлять опасность для некоторых строительных материалов, особенно в районах с мягкой и влажной зимой, где большое внимание уделяется водопоглощению влага накапливается в его порах, а при отрицательных - замерзая и расширяясь, деформирует структуру материала. К образованию трещин приводит прогрессирующее разрушение материала.
Со временем в конструктивных элементах накапливается влага, несмотря на средства для предотвращения ее проникновения или выведения уже проникшей влаги. Если температура падает ниже нуля, то вода замерзает, ее объем увеличивается и разрушается материал в который она проникла [6,7,8].
Дерево Имеет низкий коэффициент линейного температурного расширения.
Положительные температуры одинаково влияют как на сухую, так и на насыщенную водой древесину