Температура атмосферы — это мера температуры на разных уровнях атмосферы Земли . Она зависит от многих факторов, включая поступающую солнечную радиацию , влажность и высоту . Аббревиатура MAAT часто используется для обозначения среднегодовой температуры воздуха в географическом месте.
Температура воздуха у поверхности Земли измеряется в метеорологических обсерваториях и на метеостанциях , обычно с помощью термометров, помещенных в укрытие, например, экран Стивенсона — стандартизированное, хорошо проветриваемое, окрашенное в белый цвет укрытие для приборов. Термометры должны располагаться на высоте 1,25–2 м над землей. Детали этой установки определяются Всемирной метеорологической организацией (ВМО).
Истинное дневное среднее значение может быть получено с помощью непрерывно записывающего термографа . Обычно оно аппроксимируется средним значением дискретных показаний (например, 24-часовых показаний, четырех 6-часовых показаний и т. д.) или средним значением дневных минимальных и максимальных показаний (хотя последнее может привести к средним температурам до 1 °C ниже или выше истинного среднего значения в зависимости от времени наблюдения). [2]
Средняя температура воздуха у поверхности Земли составляет около 14 °C.
Температура сильно различается на разных высотах относительно поверхности Земли ; именно это изменение характеризует четыре слоя, которые существуют в атмосфере. Эти слои — тропосфера , стратосфера , мезосфера и термосфера .
Тропосфера является самым нижним из четырех слоев и простирается от поверхности Земли примерно до 11 км (6,8 миль) в атмосферу, где находится тропопауза (граница между тропосферой и стратосферой). Ширина тропосферы может меняться в зависимости от широты: например, тропосфера толще в тропиках (около 16 км (9,9 миль)), потому что тропики, как правило, теплее, и тоньше на полюсах (около 8 км (5,0 миль)), потому что полюса холоднее. Температура в атмосфере уменьшается с высотой со средней скоростью 6,5 °C (11,7 °F) на километр. Поскольку тропосфера испытывает самые высокие температуры ближе к поверхности Земли, происходит большое вертикальное движение тепла и водяного пара, вызывающее турбулентность. Эта турбулентность, в сочетании с наличием водяного пара, является причиной того, что погода происходит внутри тропосферы. [3] [4]
За тропопаузой следует стратосфера. Этот слой простирается от тропопаузы до стратопаузы, которая находится на высоте около 50 км (31 миля). Температура остается постоянной с высотой от тропопаузы до высоты 20 км (12 миль), после чего она начинает увеличиваться с высотой. Это называется инверсией , и именно из-за этой инверсии стратосфера не является турбулентной. Стратосфера получает свое тепло от солнца и озонового слоя, который поглощает ультрафиолетовое излучение.
Следующий слой, мезосфера, простирается от стратопаузы до мезопаузы (расположенной на высоте 85 км (53 мили)). Температура в мезосфере уменьшается с высотой, и она является самой холодной в атмосфере Земли. [5] Это снижение температуры можно объяснить уменьшением излучения, получаемого от Солнца, после того как большая его часть уже поглощена термосферой. [3]
Четвертый слой атмосферы известен как термосфера и простирается от мезопаузы до «вершины» столкновительной атмосферы. Здесь можно найти некоторые из самых высоких температур из-за приема им сильного ионизирующего излучения на уровне радиационного пояса Ван Аллена .
Изменение температуры, которое происходит от дневных максимумов до ночных прохлад, называется суточными колебаниями температуры . Диапазоны температур также могут быть основаны на периодах месяца или года.
Величина диапазонов температур атмосферы на уровне земли зависит от нескольких факторов, таких как:
На рисунке слева показан пример ежемесячных температур, зарегистрированных в городе Кампинас , Бразилия, который находится примерно в 60 км к северу от тропика Козерога на 22 градусах широты . Средняя годовая температура составляет 22,4 °C, варьируясь от среднего минимума 12,2 °C до максимума 29,9 °C. Средний диапазон температур составляет 11,4 °C. [6] Изменчивость в течение года невелика (стандартное отклонение 2,31 °C для максимального месячного среднего значения и 4,11 °C для минимального). На графике также показано типичное явление увеличения диапазонов температур зимой.
Например, в Кампинасе суточный диапазон температур в июле (самом холодном месяце года) обычно может варьироваться от 10 до 24 °C (диапазон 14 °C), а в январе — от 20 до 30 °C (диапазон 10 °C).
Влияние широты, тропического климата, постоянного слабого ветра и расположения на побережье показывает меньшие средние диапазоны температур, меньшие колебания температуры и более высокую среднюю температуру (график справа, взятый за тот же период, что и Кампинас, в Аракажу , также в Бразилии и расположенном на широте 10 градусов, ближе к экватору ). Средняя максимальная годовая температура составляет 28,7 °C, а средняя минимальная — 21,9 °C. Средний диапазон температур составляет всего 5,7 °C. Изменение температуры в течение года в Аракажу очень затухает, со стандартным отклонением 1,93 °C для максимальной температуры и 2,72 °C для минимальной температуры. [6]
Минимальная температура в тихие, ясные ночи наблюдается не на земле, а на высоте нескольких десятков сантиметров над землей. Самый низкий температурный слой называется слоем Рамдаса в честь Лакшминараянапурама Анантакришнана Рамдаса , который впервые сообщил об этом явлении в 1932 году на основе наблюдений на разных высотах экрана в шести метеорологических центрах по всей Индии. [7] [8] Явление объясняется взаимодействием эффектов теплового излучения на атмосферных аэрозолях и конвективного переноса вблизи земли.
Концепция глобальной температуры обычно используется в климатологии и обозначает среднюю температуру Земли на основе поверхностных, [9] приповерхностных или тропосферных измерений. Эти температурные записи и измерения обычно получаются с использованием спутниковых или наземных инструментальных измерений температуры, а затем компилируются с использованием базы данных или компьютерной модели . Долгосрочные глобальные температуры в палеоклимате определяются с помощью косвенных данных .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )