Особливості теплового режиму на поверхні грунту та водойм

Існують різкі відмінності в нагріванні й теплових особливостях поверхневих шарів грунту і верхніх шарів водних басейнів. В грунті тепло поширюється по вертикалі шляхом молекулярної теплопровідності, а в легкорухомій воді - також і внаслідок турбулентного перемішування водних шарів, тому набагато більш ефективно. Турбулентність у водоймах обумовлена течіями й хвилюваннями. Але в нічний час доби та в холодний період року до турбулентності додається ще й термічна конвекція: охолоджена на поверхні вода опускається донизу внаслідок збільшеної густини і заміщується більш теплою водою з нижніх шарів. В океанах і морях деяку роль в перемішуванні шарів і пов'язаної з цим передачі тепла відіграє також і випаровування. При значному випаровуванні з поверхні моря верхній шар води стає більш солоним і щільним, внаслідок чого вода опускається з поверхні вглиб. Крім того, радіація проникає глибше у воду в порівнянні з грунтом. Насамкінець, теплоємність води в 3-4 рази більша за теплоємність грунту, тому одна й та сама кількість тепла нагріє масу води до меншої температури, ніж таку саму масу грунту.

В результаті, добові коливання температури у воді поширюються на глибину 15-20 м, а в грунті - на глибини до 1 м. Річні коливання температури у воді поширюються на глибину сотень метрів, а в грунті - лише на 10-20 м.

Таким чином, тепло, що надходить вдень і влітку на поверхню води, проникає до значної глибини і нагріває потужну товщу води. Температура верхнього шару і самої поверхні води підвищується при цьому мало. В грунті же тепло, що надходить, поширюється в тонкому верхньому шарі, який через це сильно нагрівається. Член А (теплообмін між поверхнею ландшафту та підстилаючими шарами ландшафту) у рівнянні теплового балансу R = LE + P + А для води значно більший, ніж для грунту, а член P (теплообмін між поверхнею ландшафту та прилеглим шаром повітря), відповідно, менший.

Вночі та взимку вода втрачає тепло з поверхневого шару, але замість нього приходить накопичене тепло з нижчих шарів. ТОму температура на поверхні води знижується повільно. На поверхні ж грунту температура при віддачі тепла падає швидко: тепло, накопичене в тонкому верхньому шарі, швидко ним втрачається без підтримки знизу.

В результаті, вдень і влітку температура на поверхні грунту вища, ніж температура на поверхні води. Це значить, що добові та річні коливання температури на поверхні грунту більші, причому значно більші, ніж на поверхні води.

Внаслідок цього, водний басейн за теплу пору року накопичує в досить потужному шарі води велику кількість тепла, яке віддає в атмосферу в холодний сезон. А грунт, навпаки, протягом теплого сезону віддає ночами велику кількість того тепла, яке одержує вдень, і мало накопичує його до зими. Тому температура повітря над морем влітку нижча, а взимку вища, ніж над суходолом.