3. Зміни температури повітря. Добовий і річний хід температури повітря, води, грунту.

З того, що тепловий баланс дорівнює нулю, не значить, що температура поверхні не змінюється. В певні фази, коли передача тепла направлена дони-зу, тепло іде вглиб і накопичується в самому верхньому тонкому шарі грунту, так званому діяльному шарі. Температура цього шару, а відповідно і земної поверхні збільшується. При передачі тепла через земну поверхню в атмосфе-ру, тепло в першу чергу витрачається із діяльного шару, внаслідок чого тем-пература поверхні зменшується. Від доби до доби і від року до року, середня температура земної поверхні коливається мало. Це означає, що за добу в глибину грунту надходить вдень стільки тепла, скільки витрачається вночі. Але все ж за літню добу тепла вниз надходить трохи більше ніж приходить знизу. Тому верхні шари грунту нагріваються, Взимку відбувається зворотній процес. Ці сезоні зміни надходження і втрат тепла в грунті і воді за рік майже урівноважуються, і середня річна температура земної поверхні і діяльного шару мало змінюється від року до року.

Існують значні відмінності в нагріванні верхніх шарів грунту, води і приземного шару атмосфери. В грунті тепло поширюється по вертикалі шля-хом молекулярної теплопровідності, а в легко рухомій воді – також шляхом

Турбулентного перемішування водних шарів, яке більш ефективне. Турбу-лентність зумовлена хвилюванням і течією. Але в нічні години і холодну пору року до турбулентності приєднується термічна конвекція (переміщен-ня води за температурними умовами). Таким чином радіація глибше прони-кає у воду порівняно із грунтом, а теплоємкість води більша ніж грунту. Одна і та ж кількість тепла нагріває масу води до меншої температури ніж таку ж масу грунту.

Як результат добові коливання температури у воді поширюються на глибину на десятки метрів, а у грунті менше одного метра. Річні коливання температури в воді поширюються в глибину на сотні метрів, а в грунті на 10-20 метрів.

Тепло, яке надходить вдень і влітку на водну поверхню нагріває більшу товщу (шар) води, причому температура підвищується дуже повільно.

В той же час, тепло яке надходить на грунт, розподіляється в тонкому верхньому шарі, який сильно нагрівається.

Вночі і зимою вода втрачає тепло з поверхневого шару, але на заміну його надходить накопичене тепло з нижніх шарів. Тому температура води знижується повільно. На поверхні грунту температура, при віддачі тепла, швидко падає, тепло накопичене в тонкому верхньому шарі не поповнюється знизу. Як наслідок вдень і літом температура на поверхні грунту вища ніж температура на поверхні води, а вночі і зимою – нижча. Це означає, що добо-ві і річні коливання температури на поверхні грунту більші ніж на поверхні води.

Внаслідок вказаних відмінностей у поширені тепла водні об’єкти (озера, моря, океани) в теплий період року накопичують велику кількість тепла, яке віддають у холодний період.

Грунт, який влітку у нічні години віддає значну частину того тепла , що отримав вдень, мало накопичує його до зими і тому вистигає скоріше.

В середніх широтах грунт накопичує влітку 1,5 –3 ккал /см² і стільки ж віддає атмосфері взимку. Величина  1,5 –3 ккал /см² в рік складає річний теплооберт грунту. Річний теплооберт великих водойм в 20 разів більший і становить для Балтійського моря  52 ккал /см² в рік, для Чорного -  42 ккал /см² в рік.

У эв’язку з зміною кількості сонячної радіації, яка надходить на протязі доби і року, змінюється температура грунту, повітря і водної поверхні.

Температура має добовий хід. Мінімальні температури поверхні грун-ту спостерігаються приблизно через 30 хвилин після сходу Сонця. До цього часу радіаційний баланс поверхні грунту дорівнює нулю. Нерадіаційний же обмін тепла в цей час незначний. З надходженням сонячної радіації темпе-ратура грунту поступово збільшується і досягає максимальних значень в 13-14 годин. Після цього часу температура починає падати. Радіаційний баланс залишається додатним, але відбувається віддача тепла атмосфері, передача вглиб і втрати тепла на випаровування вологи. Температура грунту знижуєть-ся до ранішнього мінімуму. Все це відноситься до поверхні грунту, тому що в глибині грунту інші закони поширення тепла .

Підвищення температури повітря ранком починається на 15 хвилин піз-ніше після росту температури грунту. Максимум температури повітря спо-стерігається в 14-15 год. Добовий хід температури достатньо правильно проявляється при умові ясної, стійкої погоди. В окремі дні хід температури може бути неправильним, що пов’язано із хмарністю, а також адвекцією. Як результат, мінімум температури може спостерігатися вдень, а максимум - вночі. В кліматології розглядається добовий хід осереднений за багаторічний період, при якому неперіодичні зміни взаємно урівноважуються і крива зміни температури має вигляд наближений до синусоїди.

Як відмічалося раніше, тепло у воді розповсюджується переважно шля-хом турбулентного перемішування і на більшу глибину, але зміна температу-ри на поверхні води незначна. Максимум температури на водній поверхні відмічається в 15-16 годин, а мінімум – через 2-3 години після сходу Сонця.

В річному ході температури грунту, повітря і води виділяється максимум і мінімум. Максимальні температури грунту і повітря (для північної півкулі) спостерігаються влітку (червень-липень), мінімальні - взимку (грудень- січень). Максимальні температури води у морях і океанах - в серпні-вересні, а мінімальні – в лютому-березні.