Типы распределения тепла

1.4 Рельеф и высота местности

Рельеф весьма существенно влияет на радиационный режим. Приход и расход радиации в горах зависит как от изменения высоты, так и от изменения крутизны, экспозиции склонов, от закрытости горизонта и характера подстилающей поверхности склонов. Всё это обусловливает различие радиационного баланса внутри горных стран и вне гор в свободной атмосфере, на соответствующем уровне (1, с. 98).

С увеличением высоты, как вне гор, так и в горах путь солнечных лучей через атмосферу уменьшается. Уменьшается также плотность воздуха и его запыленность, поэтому на больших высотах солнечные лучи оказываются менее ослабленными и интенсивность прямой солнечной радиации с увеличением высоты растёт. Наиболее существенные изменения радиации происходят в нижней половине тропосферы. Это связано с быстрым уменьшением концентрации водяного пара и аэрозольных примесей. Далее темп увеличения интенсивности прямой солнечной радиации уменьшается (1, с. 99).
Суточный ход интенсивности солнечной радиации в горах, как и на равнинах, следует, прежде всего, за изменением высоты Солнца. Однако наряду с этим под влиянием высоты рельефа и климатических особенностей ход солнечной радиации в горах может испытывать различные деформации. Чаще всего в суточном ходе появляются асимметрия, при которой дополуденные величины интенсивности солнечной радиации превышают соответственные послеполуденные величины (1, с. 101).
Такой тип суточного хода особенно характерен для гор, находящихся во влажных климатах, и объясняется уменьшением прозрачности атмосферы в послеполуденные часы вследствие развития конвекции, поставляющей водяной пар и другие примеси вплоть до средней и верхней тропосферы (1, с. 101–102).
В годовом ходе прямой солнечной радиации в горах, также как и на равнинах, наибольшие интенсивности приходятся на зимние и весенние месяцы, отличающиеся малой мутностью атмосферы, и наименьшие – на летнее время. Однако с увеличением высоты межсезонные различия околополуденных величин солнечной радиации сокращаются (1, с. 102).
Суточные суммы прямой солнечной радиации в горах, также как и на равнинах, можно подразделять на возможные (при отсутствии облачности) и действительные (при реальных условиях погоды). Первые определяются астрономическими факторами и прозрачностью атмосферы. Вторые, кроме того, зависят еще и от облачности, нередко полностью экранирующей земную поверхность от прямых лучей, а также от закрытости горизонта (1, с. 102–103).
Большое влияние на суточные суммы прямой солнечной радиации оказывает закрытость горизонта, уменьшающая продолжительность солнечного слияния. Рост закрытости горизонта обусловливает потери в приходе прямой солнечной радиации. В отдельных же формах рельефа (котловины, долины широтного простирания) приход радиации зимой и даже в переходные сезоны уменьшается до нуля (1, с. 103–104).
Под влиянием облачности изменение солнечной радиации с высотой в горах становится многообразным и существенно отличается от изменения возможных сумм. Средние многолетние суточные суммы солнечной радиации обычно увеличиваются с высотой лишь в холодную половину года, и уменьшаются в летнее полугодие, отличающееся большой облачностью (1, с. 105).
Интенсивность рассеянной радиации с увеличением высоты и обеднением атмосферы рассеивающими частицами обычно уменьшается (1, с. 107).
В годовом ходе наибольшие величины рассеянной радиации при ясном небе на равнинах и в предгорьях приходятся на июнь – июль. В горах максимум рассеянной радиации смещается на весеннее время, чаще всего на апрель. В это время высота Солнца уже велика и горы повсеместно ещё заснежены и потому отличаются большой отражательной способностью, увеличивающейся во всех достаточно высоких горных системах с высотой и стимулирующей увеличение радиации через вторичное рассеяние (1, с. 108).
В соответствии с уменьшением интенсивности рассеянной радиации изменяются с высотой и ее суточные суммы при ясном небе (1, с. 108).
Действительные суточные суммы рассеянной радиации, как правило, с высотой увеличиваются. Это увеличение обязано, прежде всего, облачности, которая в горах хотя и значительна, но разрежена и тонка и потому, в отличие от равнин (исключая полярные области), увеличивает рассеяние радиации даже при 10-балльном покрытии неба (1, с. 109).
Кроме того, увеличение рассеянной радиации в горах происходит из-за заснеженности их вершин и склонов через многократность отражения и рассеяния (1, с. 109).
Увеличение прихода рассеянной радиации с высотой сравнительно невелико в зимние месяцы и резко возрастает в весенне-летнее время (1, с. 109).
Суммы солнечной радиации в горах существенно зависят от экспозиции и крутизны склонов. Северные склоны 10-градусной крутизны летом получают радиации на 10–15% меньше, чем горизонтальная поверхность. Летнее облучение южных склонов такой крутизны мало отличается от поступления радиации на горизонтальную поверхность при тех же условиях облачности. Весной приход суммарной радиации на южный склон на 15–20% больше, чем ее суммы на горизонтальной поверхности (1, с. 113–114).
Южные склоны с большой крутизной (например, 30°) в условиях Кавказа получают радиации в летние месяцы на 5–8% меньше, чем горизонтальная поверхность. Наоборот, в зимние месяцы облучение этих склонов вдвое превышает приход радиации на горизонтальную поверхность (1, с. 114).
Северные склоны крутизной в 30° в летний период получают радиации на 15–20% меньше, чем горизонтальная поверхность, а в зимнее время облучение этих склонов приближается к нулю. В Южном полушарии наблюдается обратное соотношение сумм радиации на северном и южном склонах (1, с. 114).
Эффективное излучение на больших высотах оказывается несколько больше, чем внизу. Увеличение его с высотой обусловлено быстрым уменьшением встречной радиации атмосферы главным образом вследствие уменьшения содержания в воздухе водяного пара. Эффективное излучение, действуя в течение всех суток, приводит к большой радиационной потере тепла в горах (1, с. 115).
В соответствии с изложенным радиационный баланс в горах обычно постепенно уменьшается с высотой. Этому в определённой мере способствуют увеличение облачности в горах днём и летом и уменьшение её ночью и зимой. Первое уменьшает приходную часть радиационного баланса, а второе увеличивает его расходную часть (1, с. 115).
Как известно, в тропосфере в среднем с повышением высоты на 100 м температура понижается примерно на 0,6 ̊С. Эта зависимость показана в графике, который расположен ниже: