Egidijus Rimkus „<strong>Meteorologijos</strong> įvadas“0,400,350,300,250,200,150,100,050,00-0,05-0,10kW/m 2 1valandos1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 233.12 pav. Vidutinis spinduliuotės balanso kaita Kaune sausio (1), balandžio (2), liepos (3) <strong>ir</strong> spalio(4) mėnesiaisRyte spinduliuotės balansas tampa teigiamas, kai Saulė pakyla v<strong>ir</strong>š horizonto apie 10–15°, oneigiamas – tokiame pačiame Saulės aukštyje vakare. Dienos metu spinduliuotės balansas kintakartu su Saulės aukščiu, t. y. didžiausios jo reikšmės dažniausiai fiksuojamos vidurdienį (3.12pav.). Vidutinės spinduliuotės balanso reikšmės vasaros vidurdienį Lietuvoje v<strong>ir</strong>šija 0,30 kW/m 2 .Naktį, kai Saulės spinduliai nepasiekia žemės pav<strong>ir</strong>šiaus, spinduliuotės balansas yra neigiamas <strong>ir</strong>lygus efektyviajam spinduliavimui. Naktį jis kinta mažai, nebent įvyksta didelių debesuotumopokyčių.Žiemą, kai labai didelis sniego albedas, spinduliuotės balansas tampa teigiamas tik tada, kaiSaulė pakyla 20–25° v<strong>ir</strong>š horizonto. Todėl žiemos mėnesiais ypač sutrumpėja paros metas, kaibalansas yra teigiamas. Lietuvoje jis trunka vos porą valandų, o trumpiausiomis metų dienomis gali<strong>ir</strong> išlikti neigiamas visą parą.Debesys mažina <strong>ir</strong> bendrąją Saulės spinduliuotę, <strong>ir</strong> efektyvųjį spinduliavimą. Tačiauabsoliutus poveikis bendrajai spinduliuotei yra didesnis, todėl apsiniaukusiomis dienomis šiltuojumetų laiku spinduliuotės balansas sumažėja. Kai balansas neigiamas, didelis debesuotumas lemiabalanso reikšmių artėjimą prie 0.Žinių patikrinimasKontroliniai klausimai1. Kodėl dieną matomas Saulės diskas yra balkšvai geltonas?2. Kaip kūno spinduliavimo intensyvumas priklauso nuo jo pav<strong>ir</strong>šiaus temperatūros?3. Kodėl Saulės konstantos dydis turi metinį kaitos ciklą?4. Kuo sk<strong>ir</strong>iasi Reilio <strong>ir</strong> Mi sklaida?5. Ką reiškia frazė „optinė masė lygi 2“?6. Kodėl metinis sugertosios spinduliuotės maksimumas labiausiai tikėtinas b<strong>ir</strong>želio mėnesį?7. Kokie veiksniai daugiausia lemia efektyviosios spinduliuotės intensyvumą?Uždaviniai1. Žemiausia oro temperatūra 1983 metais užfiksuota „Vostok“ stotyje Antarktidoje – –89,2°C, aukščiausia 1922 metais Libijoje – 57,8 °C. Kokiame diapazone kinta priežeminio orospinduliuotės spektro maksimumo bangos ilgis?2. Apskaičiuokite, kiek procentų susilpnės tiesioginės Saulės spinduliuotės srautas, optineiatmosferos masei nuo 1,5 padidėjus iki 2,5. Atmosferos skaidrumo koeficientas lygus 0,7.23441
Egidijus Rimkus „<strong>Meteorologijos</strong> įvadas“4. ŠILUMOS APYKAITA ATMOSFEROJE IR PAKLOTINIAMEPAVIRŠIUJEOro temperatūros kaitos priežastys. Adiabatiniai procesai ore. Sausaadiabatiniaitemperatūros pokyčiai. Drėgnaadiabatiniai procesai. Potenciali temperatūra.Pseudoadiabatinis procesas. Turbulencija. Atmosferos konvekcija. Inversijos. Periodiniaitemperatūros svyravimai d<strong>ir</strong>vos pav<strong>ir</strong>šiuje <strong>ir</strong> ore. Šalna. Šilumos sklidimas į d<strong>ir</strong>vos gilumą.Paklotinio pav<strong>ir</strong>šiaus šilumos balansas.Oro temperatūros kaitos priežastysOro temperatūros kaita daugiausia lemia spinduliuotės prietakos prie žemės pav<strong>ir</strong>šiausintensyvumas. Dieną paklotinis pav<strong>ir</strong>šius dėl Saulės spinduliuotės poveikio įšyla, naktįspinduliuotės balanse pradėjus vyrauti ilgabangiam žemės spinduliavimui – atvėsta.Kaip minėta, troposferoje oras silpnai sugeria trumpabangę Saulės spinduliuotę – dėl šiospriežasties oro temperatūra per parą kinta ne daugiau kaip 1°C. Pagrindinė apatinių atmosferossluoksnių įšilimo priežastis – šiluma, gaunama nuo paklotinio pav<strong>ir</strong>šiaus. Dieną paklotinis pav<strong>ir</strong>šiusdažniausiai yra šiltesnis <strong>ir</strong> šiluma nuo jo perduodama į orą. Naktį paklotinis pav<strong>ir</strong>šius stipriauatvėsta <strong>ir</strong> šilumos srautas yra nukreiptas žemyn. Oro temperatūra pradeda kristi. Šilumos apykaitatarp atmosferos <strong>ir</strong> paklotinio pav<strong>ir</strong>šiaus vyksta šiais būdais:1) spinduliniu;2) molekuliniu;3) turbulenciniu (konvekciniu);4) vandens fazinių v<strong>ir</strong>smų metu.Vykstant šilumos apykaitai spinduliniu būdu, atmosfera sugeria <strong>ir</strong> pati spinduliuoja Saulės,Žemės <strong>ir</strong> kitų atmosferos sluoksnių spinduliuojamą energiją. Molekuliniu būdu šilumos apykaitavyksta tarp žemės pav<strong>ir</strong>šiaus <strong>ir</strong> oro, o turbulenciniu būdu – tarp sk<strong>ir</strong>tingų atmosferos sluoksnių.Šilumos apykaita tarp paklotinio pav<strong>ir</strong>šiaus <strong>ir</strong> atmosferos bei atsk<strong>ir</strong>ų atmosferos sluoksnių vyksta <strong>ir</strong>vandens fazinių v<strong>ir</strong>smų metu: šiluma, sunaudojama garinimui, į aplinką išsisk<strong>ir</strong>ia kondensacijosmetu.Oro temperatūra gali kisti <strong>ir</strong> nepriklausomai nuo šilumos apykaitos, t.y. adiabatiškai. Tadatemperatūros pokyčiai yra susiję su atmosferos slėgio kitimu (ypač vertikalių oro judesių metu).Advekcija – oro <strong>ir</strong> jo savybių pernaša horizontalia kryptimi.Temperatūra vietovėje gali keistis <strong>ir</strong> dėl oro judėjimo horizontalia kryptimi (advekcinėkaita). Vykstant šilumos advekcijai, į vietovę patenka aukštesnės, o šalčio advekcijos metu –žemesnės temperatūros oras. Šilumos (arba šalčio) advekcija yra labai svarbus temperatūros kaitąlemiantis faktorius.Adiabatiniai procesai oreAdiabatiniai procesai – tai procesai, vykstantys be šilumos apykaitos su supančia aplinka.Grynai adiabatinių procesų gamtoje nepasitaiko, tačiau kadangi oras pasižymi blogu šilumoslaidumu, o atmosfera yra beveik visiškai skaidri trumpabangei saulės spinduliuotei, kai kuriuosatmosferoje vykstančius procesus sąlygiškai galima vadinti adiabatiškais.P<strong>ir</strong>masis termodinamikos (arba energijos tvermės) dėsnis teigia, jog termodinaminėssistemos vidinės energijos pokytis dU, ats<strong>ir</strong>adęs keičiantis sistemos būsenai, lygus išorinių jėgųatliekamo darbo A <strong>ir</strong> sistemai suteikto šilumos kiekio Q sumai:dU = dQ – dA. (4.1)Minuso ženklas formulėje rodo, jog atliekant darbą energija sistemoje prarandama. Pagalp<strong>ir</strong>mąjį termodinamikos dėsnį idealiosioms dujom (dėsnį šiuo atveju taikome sausam <strong>ir</strong>neprisotintam orui), šilumos prietaka (dQ) į vienetinį oro tūrį yra naudojama vidinei dujų energijaididinti (todėl išauga oro temperatūra dU = c v dT) <strong>ir</strong> mechaninio darbo, nukreipto prieš išorinį slėgį,42