5 лет назад
Нету коментариев

Особенности теплового режима атмосферы над Антарктидой связаны с особенностями теплового баланса на ее поверхности, физическими свойствами снежно-ледового покрова и взаимодей­ствием атмосферы с поверхностью океана и оледенения.

Несколько причин определяют изменения температуры воздуха с удалением от побережья в центральные области материка: астрономическая, связанная с уменьшением прихода тепла от солнца при увеличении широты места; топографическая, связанная с уменьшением температуры воздуха при увеличении высоты над уровнем моря; уменьшается температура воздуха и в связи с уменьшением количества тепла, приносимого с океана по мере увеличения расстояния от побережья. Сказывается на ней также и значительное отражение солнечного тепла поверхностью и вы­холаживание за счет длинноволнового излучения. Хотя и не совсем симметрично относительно географических координат, все эти причины действуют в Антарктиде в одном направлении — понижают температуру по мере удаления от побережья. Вот почему именно в центре площади оледенения наблюдаются наинизшие из наблюдаемых на земной поверхности температуры воздуха.

Своеобразен, как мы уже знаем, в Антарктиде и сезонный ход температуры воздуха, являющийся одной из основных характеристик климата.

Известно, что особенностью морского климата является малое изменение температуры в течение года. Материковый климат, наоборот, характеризуется значительными изменениями ее от сезона к сезону. Мы уже говорили, что для открытого моря эти изменения равны нескольким градусам. Для таких типичных континентальных районов, как район Верхоянска, годовые колебания даже по среднемесячным значениям температуры равны 60°. А для климата центральных областей оледенения эти колебания занимают промежуточное значение и достигают по экстремальным значениям —50°, а по среднемесячным —30°.

При объяснении особенностей тепловых характеристик различных климатов обычно рассматривают закономерности распределения тепла, поступающего от солнца на поверхность, между взаимодействующими средами: водой и воздухом, обычным материком и воздухом, и наконец, между поверхностью оледенения и воздухом, зависящие от их физических свойств и констант (теплоемкостей, теплопроводностей, плотностей, коэффициентов перемешивания, способности поверхностей поглощать и отражать солнечную радиацию). Изменения температурного режима атмос­феры будут тем больше, чем большее количество тепла, поступившего на поверхность раздела, пойдет на ее долю.

Способность океана хорошо поглощать солнечное тепло, огромная теплоемкость воды и интенсивное вертикальное перемешивание, позволяющее большой массе воды участвовать в процессе теплообмена, приводят к тому, что основная доля тепла с поверхности океана поступает в его толщу, а на долю атмосферы остается лишь ничтожная его часть. Если бы вода была абсолютно неподвижна, то при распределении тепла ей не помогла бы и большая теплоемкость: очень малая физическая теплопроводность ее привела бы к тому, что в теплообмене участвовал ничтожно малый слой воды. Над такой водой сезонный ход температуры воздуха ничем бы не отличался от континентального.

Теплоемкость вещества, слагающего верхние слои обычных материков, ничтожно мала, а теплопроводность не велика. Основная доля тепла поступает в атмосферу, чему способствует ее под­вижность и сравнительно большой коэффициент турбулентной теплопроводности в вертикальном направлении. Поэтому сезонные колебания температуры над материком велики.

Известно, что теплоемкость льда в 2—3 раза больше теплоемкости различных почв, а теплопроводности их близки. Известно также, что вследствие постоянного выхолаживания нижних слоев атмосферы, их большей плотности вертикальная устойчивость ее, и особенно в центральных областях, где ветры не очень сильны, велика, и вертикальный турбулентный обмен затруднен. Если к этому добавить, что значительная доля солнечного тепла отражается белой поверхностью материка, то станет ясным, что в атмосферу в таких условиях поступит тепла больше, чем в морских условиях, но меньше, чем в условиях обычного материка. Это и приводит к умеренной амплитуде годового хода температуры воздуха над крупным оледенением.

Влияние теплового режима подстилающей поверхности — поверхности океана или материка — на тепловой режим атмосферы хорошо согласуется с представлением о «тепловой инерции» моря, материка, оледенения. Море обладает способностью накапливать и постепенно отдавать тепло. Поэтому оно относительно теплее воздуха в зимнее время и холоднее в летнее. Подогревая атмо­сферу зимой и охлаждая летом, оно сглаживает сезонный ход температуры воздуха. Тепловая инерция обычного материка не велика, тепловая инерция оледенения больше ее, но, конечно, меньше тепловой инерции моря. (Если не учитывать процессов таяния.)

Сглаживание сезонного хода температуры воздуха хорошо иллюстрируется также ходом температуры, например в толще оледенения (см. рис. 6). Глубина, где сказываются изменения тем­пературы, наблюдаемые на поверхности, зависит от амплитуды колебаний и периода. Так, например, суточные изменения температуры не ощущаются уже на глубине около метра, в то время как сезонные колебания температуры проникают в толщу ледяного покрова до глубины около 20 м. Интересно, что при этом происходит осреднение и температура в толще покрова на этой глубине практически остается неизменной. Она равна среднегодовой температуре воздуха на поверхности. Эта особенность теплового режима позволяет определить среднегодовые температуры воздуха над оледенением, не проводя метеорологических наблюдений. Для этого необходимо лишь пробурить скважину до уровня, где температура в ледяном покрове перестанет изменяться с глубиной, и тщательно замерить ее.

Скорость распространения температурной волны сезонного изменения температуры, а следовательно, и сдвиг максимума и минимума на поверхности и некоторой глубине зависят в свою очередь от коэффициента теплопроводности и теплоемкости. Чем больше теплопроводность и меньше теплоемкость, тем этот сдвиг будет меньше.

Все это и создает такие условия температурного режима, когда в толще оледенения в зимнее время слои льда на некоторой глубине оказываются теплее, чем у поверхности, а летом наоборот— холоднее, т. е. потоки тепла зимой направлены с глубины на поверхность, а летом с поверхности в глубь оледенения. Это приводит к эффекту сглаживания сезонного хода температуры.

Условия формирования теплового режима в атмосфере над плавучими льдами оказываются иными. На поверхности плавучих льдов радиационный баланс отрицательный, как и на поверхности материкового оледенения, а тепловой баланс может оказаться положительным, так как через лед в зимних условиях идет поток тепла в атмосферу. Таким образом, в холодную половину года отепляющее влияние океана продолжает сказываться и через ледяной покров, что имеет место и в Арктике, где благодаря этому потоку тепла через лед полюс холода северного полушария «сдвинут» с географического полюса на материк Евразии.

Теплоотдача океана атмосфере резко увеличивается над полыньями, и особенно в зимнее время, когда контраст температур воды и воздуха достигает наибольших значений. Беспорядочно разбросанные в ледяном покрове небольшие полыньи увеличивают суммарный теплообмен моря с атмосферой. В районе же крупных и постоянно наблюдаемых полыней, составляющих круговую цепь заприпайных полос с открытой водой, возникает своеобразный микроклимат. Утепляющее влияние их в атмосфере сказывается до некоторой высоты и распространяется на некоторое расстояние в сторону океана в направлении господствующих юго-восточных ветров.

Для области плавучих антарктических льдов к северу от заприпайной полыньи характерны расположенные кольцом вокруг всей Антарктиды значительные пространства чистой воды. Про­исхождение их объясняют пока по-разному. Эти области близко совпадают с расположением неподвижной цепочки циклонов. Связь эта естественна, но требуется установить, что лежит в ее основе: морская циркуляция или, наоборот, система ветров. Вопрос этот пока еще не разрешен.