Годовая амплитуда температур это кратко

Обновлено: 05.07.2024

Годовой амплитудой температур является разница между большей и меньшей среднемесячной температурой. Для того, чтобы найти годовую амплитуду, нужно рассчитать среднемесячную температуру каждого месяца, затем найти месяцы, в которые она была самой высокой и самой низкой, затем из большей температуры вычесть меньшую. Например, в Москве в июле в среднем было: +25 – это самая высокая среднемесячная температура, а в январе: -15 – это самая низкая среднемесячная температура. Производим вычисления: 25 - (-15) = 40 годовая амплитуда температур.

Температурный режим указывает, насколько прогрелся атмосферный воздух. Солнечные лучи попадают на поверхность земли, она прогревается, наполняя теплом воздушные массы, находящиеся в максимальной близости к Земле. Нагревание в различных регионах планеты неравномерное. Его степень зависит от широты, где расположен район, климатических особенностей и других факторов. Большое значение имеет угол падения лучей солнца на Землю.

Что значит амплитуда температур

Амплитуда температур — это разница между самым высоким и наиболее низким показателем температуры воздуха, которые были зафиксированы в определенной местности за исследуемый период времени. Для Российской Федерации наибольшие колебания столбика термометра характерны в весенний и летний период, причем при условии ясной погоды.

Ученые доказали, что основное влияние на изменение погодных условий оказывает угол попадания солнца на земную поверхность. Для хорошего и интенсивного прогрева необходимо отвесное падение солнечного света. Амплитуда температуры зависит не только от воздействия солнца. Регион, откуда воздушный поток приходит на определенную территорию, также сказывается на температурном режиме.

Если воздушные массы направляются со стороны Антарктиды, Арктики, температура воздуха в районе снизится на несколько градусов. Нельзя исключать влияние подстилающей поверхности, особенностей рельефа, степени отдаленности от океанов и морей, сезонности. При подъемах на горы с каждым километром воздух становится холоднее на один градус. Для измерения температурного режима используется термометр.

Суточная годовая амплитуда воздуха различна на разных континентах. Как показывают исследования, более низкая амплитуда отмечается ниже над океаническими водами и выше – над континентами. Чем больше расстояние от океанов до страны, тем выше амплитуда колебания температуры. Самая большая амплитуда была замечена в тропическом лесу и тропической пустыне. Суточный показатель превысил сорок градусов Цельсия.

Системы измерения температуры воздуха

Годовая амплитуда – это разность среднемесячной температуры в самый холодный и самый теплый месяц года. Для России наиболее теплым месяцем принято считать июль, а самым холодным – февраль или январь. Например, средний показатель июльской температуры +20 градусов, в феврале отмечается среднее значение — -4 градуса. Чтобы рассчитать годовую амплитуду, необходимо 20-(-4). Получается, что годовая амплитуда равна 24 градуса. Расчет других типов амплитуды:

Все мы знаем о том, что жители земного шара живут в совершенно разных климатических зонах. Именно поэтому с наступлением холодов в одном полушарии, начинается потепление в другом. Многие едут в отпуск погреться под солнцем в других странах и даже не задумываются о годовой амплитуде температур. Как вычислить этот показатель, дети узнают еще со школьной скамьи. Но с возрастом часто просто забывают о его важности.

Определение

Перед тем, как вычислить годовую амплитуду температур по графику, необходимо вспомнить, что представляет собой данное определение. Итак, амплитуда, сама по себе, определяется как разность максимального и минимального показателя.

В случае вычисления годовой температуры амплитудой будут служить показания термометра. Для точности результатов важно, чтобы термометр всегда использовался только один. Это позволит самостоятельно в конкретном регионе определить график хода температур. Как вычислить годовую амплитуду в климатологии? Специалисты используют для этого средние показания месячных температур за прошедшие годы, поэтому их показатели всегда отличаются о тех, что вычислены самостоятельно для своего населенного пункта.

Факторы изменения

Итак, перед тем, как вычислить годовую амплитуду температуры воздуха, следует учесть несколько важных факторов, оказывающих влияние на ее показатели.

В первую очередь это географическая широта необходимой точки. Чем ближе регион расположен к экватору, тем меньше будет и годовое колебание показателей термометра. Ближе к полюсам земного шара материки ощущают сезонную смену климата сильнее, а, следовательно, и годовая амплитуда температур (как вычислить - дальше в статье) будет пропорционально расти.

Также на показатели нагрева воздуха влияет и приближенность региона к крупным водоемам. Чем ближе побережье моря, океана или даже озера, тем климат мягче, и смена температур не так ярко выражена. На суше же показатели разницы температур очень высокие, причем, как годовые, так и суточные. Конечно, изменить такую ситуацию могут часто приходящие с моря воздушные массы, как, к примеру, в Западной Европе.

Зависит амплитуда температур и от высоты региона над уровнем моря. Чем выше располагается нужная точка, тем меньше будет разница. С каждым километром она сокращается приблизительно на 2 градуса.

Перед тем, как вычислить годовую амплитуду температур нужно учитывать и сезонные климатические изменения. Такие как муссоны или засухи.

Расчеты суточной амплитуды

Осуществить такие вычисления каждый владелец термометра и свободного времени может самостоятельно. Чтобы получить максимальную точность для определенного дня, следует фиксировать показания термометра каждые 3 часа, начиная с полуночи. Таким образом, из полученных 8 замеров необходимо выделить максимальный и минимальный показатели. После этого от большего отнимается меньшее, и полученный результат является суточной амплитудой конкретного дня. Именно так проводят вычисления на метеостанциях специалисты.

Важно при этом помнить элементарное правило математики, что минус на минус дает плюс. То есть, если вычисления проводятся в холодное время года, и суточная температура колеблется от положительной днем до отрицательной ночью, то вычисление будет выглядеть примерно так:

+5 - (-3) = 5 + 3 = 8 – суточная амплитуда.

Годовая амплитуда температур. Как вычислить?

Расчеты по определению годовых колебаний в показаниях термометра осуществляются аналогичным образом, только за максимальное и минимальное значение берутся средние показания термометров самого жаркого и самого холодного месяцев в году. Они же, в свою очередь, вычисляются благодаря получению среднесуточных температур.

Получение среднего показания

Чтобы определить средние показания для каждого дня, необходимо сложить в единое число все показания, зафиксированные за данный промежуток времени, и разделить результат на количество сложенных значений. Максимальную точность получают при вычислении среднего показателя из большего количества замеров, но чаще всего достаточно снятия данных с термометра каждые 3 часа.

Аналогичным образом из уже высчитанных среднесуточных показателей вычисляются и данные о средних температурах за каждый месяц года.

Осуществление расчета

Перед тем, как определить годовую амплитуду температуры воздуха в конкретном регионе, следует найти максимальный и минимальный средний месячный показатель температуры. От большего необходимо отнять меньшее, также учитывая правила математики, и полученный результат считать той самой искомой годовой амплитудой.

Важность показателей

Помимо вычисления температуры воздуха для различных географических целей, разность температур важна и в других науках. Так, палеонтологи изучают жизнедеятельность вымерших видов, вычисляя амплитуды температурных колебаний в целых эпохах. Для этого им помогают различные пробы грунтов и другие методы термографии.

Исследуя работу двигателей внутреннего сгорания, специалисты определяют периоды как определенные интервалы времени, составляющие доли секунд. Для точности измерений в таких ситуациях применяют специальные электронные регистраторы.

В географии изменения температур тоже могут фиксироваться в долях, но для этого необходим термограф. Такой прибор представляет собой механическое устройство, непрерывно фиксирующее данные о температуре на ленту или цифровой носитель. Он же определяет и амплитуду изменений, учитывая выставленные интервалы времени. Такие точные приборы применяются в тех областях, куда закрыт доступ человеку, к примеру, в зонах ядерных реакторов, где важны каждые доли градусов, и следить за их изменениями необходимо постоянно.

Заключение

Из всего вышесказанного понятно, как можно определить годовую амплитуду температуры, и для чего нужны эти данные. Эксперты для облегчения задачи делят атмосферу всей планеты на определенные климатические зоны. Связано это еще и с тем, что разброс температур по планете настолько широк, что определить средний показатель для нее, который отвечал бы действительности, невозможно. Разделение климата на экваториальный, тропический, субтропический, умеренный континентальный и морской, позволяет создать более реалистичную картину с учетом всех факторов, влияющих на показатели температуры в регионах.

Благодаря такому распределению зон можно определить, что амплитуда температур растет в зависимости от отдаленности от экватора, приближенности крупных водоемов и множества других условий, в том числе и периода летнего и зимнего солнцестояния. Интересно, что в зависимости от типа климата меняется продолжительность и переходных сезонов, а также пики жарких и холодных температур.

Температура воздуха повышается с рассвета до \(12\) часов и достигает максимума в \(14\)–\(15\) часов. Далее температура постепенно снижается и достигает своего минимума перед восходом Солнца.

Наименьшая суточная амплитуда температуры наблюдается в экваториальных широтах (\(2\)–\(4\) °С), наибольшая — в тропических широтах (до \(40\) °С),

В Северном полушарии самая низкая температура воздуха в январе, самая высокая — в июле. В Южном полушарии всё наоборот — самая высокая в январе, самая низкая в июле. Над Мировым океаном минимум и максимум температур наблюдается на месяц позже (в феврале и в августе), так как вода остывает и нагревается медленнее.

Наименьшая годовая амплитуда температур наблюдается в экваториальных широтах (\(1\)–\(2\) °С), а наибольшая — в умеренных и полярных широтах (до \(60\) °С).

Температура с высотой понижается в среднем на \(6\) °С на каждые \(1000\) метров. Это позволяет определить температуру воздуха на определённой высоте.

Температура воздуха изменяется в зависимости от широты. Это связано с углом падения солнечных лучей. Температура воздуха постепенно убывает в направлении от экватора к полюсам.

На основании различий в освещённости солнечными лучами и в температуре воздуха земная поверхность разделена на \(7\) тепловых поясов: жаркий , два умеренных , два холодных и два пояса мороза .

Из-за неоднородности подстилающей поверхности и рельефа границы тепловых поясов оказались неровными и не везде совпадают с границами поясов освещённости.

Климат — почти неизменный и повторяющийся ежегодно режим погоды. В свою очередь, погода в каждой конкретной точке земного шара определяется разными параметрами. Один из них — температура воздуха. За ее изменениями постоянно наблюдают метеорологи на специальных станциях, собирая информацию для последующего составления прогнозов погоды.

Определение термина и общие сведения

Показателем степени нагревания воздуха является его температура. Характер ее изменения и распределения в слоях атмосферы называется тепловым режимом. Основной фактор, определяющий его параметры, — теплообмен между разными слоями атмосферы и окружающей средой. Верхние слои нагреваются за счет солнечной радиации довольно слабо. Основным источником повышения температуры приповерхностных воздушных слоев служит тепло, получаемое при попадании солнечных лучей в литосферу и гидросферу.

Влияние широты

В разных широтах воздушные массы нагреваются неодинаково. Значение температуры определяется углом падения солнечных лучей на земную поверхность в исследуемой зоне. Чем более отвесно они падают, тем сильней прогревают нижние слои атмосферы. Как температура воздуха зависит от географической широты:

В жарких климатических поясах, близких к экватору (нулевая широта), угол освещения имеет значение, приближающееся к 90°.
По мере отдаления от экватора по направлению к тропикам — уменьшается к 60°.
Для пояса умеренных широт характерен угол падения лучей в диапазоне от 60 до 30°.
В холодных поясах продолжается уменьшение его значения вплоть до 0° в самых высоких широтах Арктики и Антарктики.

Таким образом, чем выше широта, тем ниже температура. Угол падения солнечных лучей в определенной местности можно найти так: отнять от 90° значение широты, на которой она расположена. Температурный режим зависит от расстояния между точкой измерения и уровнем моря. Поэтому верно утверждение: с высотой температура воздуха изменяется, уменьшаясь на один градус при подъеме на один километр. Эта взаимосвязь определяется двумя причинами:

удаление от поверхности земли;
уменьшение угла падения солнечного света.

Земля вращается вокруг Солнца, поэтому в течение разных промежутков времени (сутки, месяц, год) ее поверхность освещается под разными углами. Помимо солнечной радиации, большое влияние на температурные значения оказывает география перемещений воздушных масс. Например, от холодного арктического воздуха температура будет понижаться, а от теплого с Гольфстрима — повышаться.

Подстилающая поверхность

Важным фактором при понимании, от чего зависит температура воздуха, является понятие подстилающей поверхности. Это один из внутренних климатообразующих факторов, включающий в себя соотношение океана и суши на местности, ее рельеф, структуру деятельного слоя климатической зоны. Он влияет на эффективность излучения с поверхности и количество тепла, затраченного на испарение.

Кроме того, вид поверхности играет важную роль в формировании и перемещении воздушных масс. Температура воздуха изменяется неодинаково над водной поверхностью и над сушей.

Способы и единицы измерения

Единица измерения температуры в СИ (общепринятая международная система единиц измерения) — Кельвин. Начало шкалы Кельвина совпадает с абсолютным нулем — точкой прекращения всех термодинамических процессов, которая считается недостижимой. Замерзание воды по этой шкале начинается при +273°К.

Измеряться температурные данные могут разного типа термометрами. Для бытовых измерений используются жидкостные стеклянные термометры, в которых рабочей жидкостью может быть спирт или ртуть. Для точных метеорологических измерений термометр помещается в специальную будку, расположенную на высоте двух метров над землей. Прибор обязательно должен находиться в тени, иначе он будет измерять температуру солнечных лучей, а не воздуха.

Для непрерывного измерения и регистрации степени нагрева воздушных масс метеорологами используются термографы, основной элемент которого — биметаллический термометр.

Средние значения и амплитуда температур

Одна из характеристик климата географической точки — среднесуточная температура. Ее можно определить как среднее арифметическое от замеров, сделанных 4 раза за сутки:

в час ночи;
в семь часов утра;
в 13 часов;
в 19 часов.

Среднегодовая температура является средним арифметическим от суммы температур всех месяцев года. Соответственно, среднемесячная определяется по сумме ежедневных данных за месяц, разделенной на число дней в месяце.

Температурные колебания в каком-либо регионе характеризуются амплитудой температуры, т. е. разницей между самым высоким и самым низким значением, зафиксированным за определенный промежуток времени. Обычно говорят о суточной, месячной или годичной амплитуде.

В России самые большие амплитуды имеют суточные температурные колебания, происходящие в ясную погоду весной и летом.

Амплитуда колебаний зависит от многих факторов. Прежде всего — это температурные изменения на подстилающей поверхности, чем шире их диапазон, тем больше амплитуда температуры воздуха. Она зависит и от облачности: в ясную погоду колебания сильнее, чем в пасмурную. Сезонные показатели длительного воздействия также отличаются — зимой они меньше, чем летом. С увеличением широты амплитуда температуры воздушных масс идет на убыль, поскольку убывает высота, на которую поднимается солнце к полудню.

Суточная амплитуда неодинакова на разных формах рельефа земной поверхности. На склонах и вершинах холмов и гор она меньше, чем на равнинных территориях. Это объясняется тем, что у выпуклых рельефных форм площадь соприкосновения воздуха и подстилающей поверхности меньше, чем у плоских. Кроме того, на них воздушные массы быстро сменяются на новые.

В оврагах и лощинах форма рельефа вогнутая. Здесь происходит более сильный нагрев воздуха от поверхности и застаивание его в дневные часы. Ночью большие массы холодного воздуха стекают по стенкам вниз. Поэтому в таких местах наблюдается повышенная амплитуда температуры. Но в очень узких ущельях, где приток солнечной радиации небольшой, этот показатель даже меньше, чем в широких долинах.

На материковой широте 20—30° суточная амплитуда, взятая в среднем за год, составляет около двенадцати градусов Цельсия. На широте 60° — примерно 6 °C, а на широте 70° — всего 3 °C.

Имеет значение и почвенный покров: в местности, где он густой и обширный, суточный разброс температур небольшой, а в сухом климате пустынь, полупустынь и степей может достигать 30 °C. Расположение климатической зоны вблизи морей и океанов уменьшает амплитуду.

Суточный ход на суше

Изменения температуры воздуха происходят вместе с изменением температуры подстилающей поверхности с задержкой примерно 15 минут. В течение суток самые низкие показания у термометра наблюдаются в 4−6 часов утра. Так происходит потому, что воздушные массы, нагретые за дневные часы, в ночные постепенно остывают.

Пик процесса понижения приходится как раз на время перед восходом Солнца. С раннего утра солнечные лучи начинают постепенно нагревать воздух, успевший остыть за ночь. Днем солнце достигает зенита, согревая не только воздушные массы, но и поверхность земли. Самое большое значение термометр показывает в 14−16 часов.

К этому времени атмосфера начинает получать тепло и от солнечной энергии, и от нагретой подстилающей поверхности, а температурный показатель достигает своего максимального значения. Потом начинается постепенное остывание и земли, и воздуха. Правильные наблюдения за суточным ходом температуры желательно проводить при ясной погоде.

Закономерности суточного хода лучше прослеживаются в средних значениях при большом числе наблюдений. В виде графиков они представляют собой плавные кривые, сходные с синусоидами. В самых высоких широтах солнце не заходит или не восходит неделями, там регулярного суточного хода температуры нет.

Особенности теплообмена над водными поверхностями

Суточные амплитуды над поверхностью морей и океанов больше значений на самой поверхности. Их диапазон колебаний небольшой — в пределах десятых долей градуса. В нижних слоях атмосферы над океанами колебания достигают 1−1,5 °C, над внутренними морями — до 5 °C. Это происходит потому, что днем солнечная радиация поглощается водяным паром в самых нижних слоях воздуха, а ночью от них исходит длинноволновое тепловое излучение.

Отличия условий прогревания воды и суши обусловлены тем, что теплоемкость твердой поверхности в два раза меньше, чем у водной. Одинаковое количество тепла нагревает сушу в два раза быстрее воды. При охлаждении наблюдается обратный процесс. Кроме того, тепло над водными поверхностями расходуется на испарение воды и на прогревание водных масс на значительную глубину. При этом происходит перемешивание воды в вертикальном направлении.

Все это причины того, что в океанах накапливается намного больше тепла, чем на материках. Вода удерживает его долгое время и расходует равномерней суши. Можно утверждать, что температура воздуха над океанами повышается и понижается значительно медленней, чем на суше.

Годовые и ежемесячные изменения

Изменение температурных показателей по месяцам называют годовым ходом температуры и характеризуют годовой амплитудой, т. е. разностью между средней температурой самого теплого месяца и самого холодного.

Климат называется морским, если для него характерны небольшие годовые колебания температуры. Большая амплитуда определяет континентальный климат. Таким образом, климатические изменения происходят не только от экватора к полюсам, но и вдоль широт при удалении от берегов океанов вглубь материков.

На годовой ход оказывают влияние широта и континентальное месторасположение географических зон. Увеличение высоты над уровнем моря приводит к уменьшению температурных колебаний за год. Определение средней многолетней амплитуды и времени наступления минимальной и максимальной температуры позволяет выделить четыре типа годового хода:

Экваториальный тип. Он характеризуется двумя слабовыраженными максимумами температурных значений — после весеннего и осеннего равноденствия, и двумя минимумами — после зимнего и летнего солнцестояния. Годовая амплитуда небольшая. Над океанами около градуса, над материками — до 10 °C.
Тропический тип. На широтах, относящихся к нему, преобладает простой годовой ход. Крайние значения приходятся на время летнего и зимнего солнцестояний. Амплитуда над побережьями порядка 5°, а внутри материков достигает 1—20 °C. Для муссонных областей характерен максимум перед летними муссонами, с приходом которых температура снижается.
Тип умеренного пояса. Максимально и минимально прогревается воздух в этих широтах примерно через месяц после солнцестояний. Для континентального климата характерны большие колебания в 25—40 °C, в Азии они могут доходить до 60 °C. Для морского составляют 10—15 °C. Включает в себя несколько подтипов — собственно умеренный, субтропический и субполярный.
Полярный тип. В Северном полушарии максимум температуры приходится на июль, в Южном — на январь. Минимум наступает перед появлением Солнца после полярной ночи. Имеет большой диапазон амплитуды даже над океанической поверхностью.

Тема изменения температуры очень важна для определения метеорологических условий в каждой из географических зон земной поверхности. Температурная климатическая норма — это среднее значение, вычисленное за тридцатилетний период. При отслеживании погоды для наглядности применяются такие статистические величины, как отклонения от нормы или аномалии за сутки, месяц, сезон или год.

Читайте также: