Адвективные инверсии образуются как над сушей, так и над морем, когда теплая воздушная масса перемещается на холодную подстилающую поверхность. По своей интенсивности эти инверсии уступают радиационным, и их мощность редко достигает нескольких сотен метров. Характерным примером таких инверсий являются инверсии, образующиеся при перемещении теплого воздуха на холодное течение (например, Лабрадорское, Ойя-Сио) или с открытых морских районов на районы, покрытые льдом (у границы льдов). Часто эти инверсии сопровождаются адвективными туманами.
Суточный и годовой ход радиации, падающей на земную поверхность, приводит к тому, что и температура этой поверхности имеет суточные и годовые колебания. Вслед за этими изменениями происходит изменение температуры приземных слоев атмосферы. Наибольшие колебания температуры наблюдаются в самых нижних слоях тропосферы. По мере удаления от земной поверхности происходит уменьшение амплитуд колебаний температуры и запаздывание фаз этих колебаний.
Над сушей суточный ход температуры воздуха напоминает синусоиду с минимумом около времени восхода Солнца и максимумом около 14–15 часов местного времени.
Суточный ход температуры воздуха над морем обусловливается конвективными и турбулентными процессами и, следовательно, зависит от суточного хода температуры поверхности моря. Суточные колебания температуры в воде распространяются на глубину порядка десятков метров, а в почве – менее чем на 1 м. Годовые колебания температуры в воде распространяются на глубину сотен метров, а в почве – только на 10–20 м. Вместе с тем амплитуда суточных колебаний температуры поверхности воды в 10–100 раз меньше, чем поверхностных слоев почвы, и поэтому амплитуда суточных колебаний температуры воздуха над океаном также небольшая. Наименьшие амплитуды суточного хода температуры воздуха приходятся на зиму (0,2 градуса на широте 64 градуса), наибольшая – на лето (1,5 градуса на широте 36 градусов).
Годовой ход температуры воздуха над морем в среднем параллелен годовому ходу температуры поверхности моря. Отклонения наблюдаются лишь в первые летние месяцы, когда под воздействием солнечной радиации температура воздуха повышается несколько быстрее, чем температура поверхностного слоя моря. Максимум температуры наблюдается в августе, минимум – в марте (в северном полушарии), т. е. имеет место запаздывание времени наступления экстремальных температур на 1–2 месяца по сравнению с континентами. Вследствие этого весна над океаном оказывается холоднее осени, на суше – наоборот.
Амплитуда годового хода температуры воздуха примерно на 15 % больше амплитуды годового хода температуры поверхности воды. Максимум амплитуд наблюдается в широте 30–40 градусов, где амплитуда примерно равна 6–10 градусам Цельсия. По направлению к экватору от этого района годовая температура уменьшается и достигает на экваторе 1–2 градуса, однако в средних широтах западных районов океанов в результате влияния континентов и холодных воздушных масс она возрастает до 10–20 градусов Цельсия.[138]
Для наглядного представления о распределении температур на земной поверхности строят карты изотерм, т. е. линий равных температур. Изотермы на картах не совпадают с широтными кругами. В одних местах изотермы отклоняются к высоким широтам, образуя языки тепла, а в других – к низким, образуя языки холода. Главная причина отклонения изотерм от зонального положения – это неравномерное распределение суши и моря с их неодинаковыми условиями нагревания. Другая причина – распределение теплых и холодных океанических течений. Некоторое влияние на положение изотерм оказывают и горные хребты, являющиеся препятствием для проникновения теплых и холодных воздушных масс в широтном или меридиональном направлении.
В южном полушарии изотермы идут плавно и почти в широтном направлении. Это объясняется относительной однородностью подстилающей поверхности этой части земного шара (преобладают океаны). В северном же полушарии на температурный режим атмосферы оказывает сильное влияние распределение материков и океанов с их мощными течениями (Гольфстрим, Куро-Сио и пр.). Над поверхностью этих течений происходит нагрев воздуха. Частые вторжения холодного воздуха из Арктики зимой на северо-восток Азии и Северной Америки и его радиационное выхолаживание приводят к сильному понижению температуры, поэтому январские изотермы в северном полушарии над океанами искривляются к северу, а над континентами – к югу. В северо-восточной части Азии январские изотермы имеют замкнутый очаг холода.
В среднем северное полушарие более теплое, чем южное. Средняя годовая температура северного полушария равна +15,2 градуса Цельсия, а южного – +13,2 градуса. Термический экватор, под которым подразумевается параллель с наиболее высокой средней температурой воздуха, в январе совпадает с географическим экватором (средняя температура около + 26 градусов), в июле смещается на 20–25 градусов северной широты (средняя температура около +28 градусов) и в среднем годовом лежит на 10 градусов северной широты. Такое распределение температур объясняется тем, что в северном полушарии площадь поверхности суши значительно больше, чем в южном, а также и влиянием Антарктиды.
Систематические наблюдения за температурой воздуха позволяют выявить тенденции в изменении погоды, столь важные для безопасности мореплавания. Правильный суточный ход температуры воздуха – признак сохранения хорошей погоды, нарушение суточного хода – признак приближения плохой погоды. Резкое понижение температуры днем после ненастной погоды – признак близкого улучшения погоды, повышение температуры воздуха вечером предвещает ухудшение погоды.
Температура воздуха, являясь одним из главнейших метеорологических элементов, оказывает существенное влияние на деятельность флота. При низких отрицательных температурах происходит образование льда на поверхности моря. Все моря России в холодное время в той или иной степени покрываются льдом. Льды затрудняют плавание судов, и в ряде случаев суда нуждаются в помощи ледоколов. Кроме того, при низких температурах значительно увеличивается вязкость смазочных материалов и поэтому в зимнее время необходимо переходить на специальные зимние смазки.
Температура и влажность оказывают влияние на перевозимые грузы. Но особенно опасным является обледенение судов, происходящее обычно в условиях низких температур и сильном ветре. Образующийся на бортах, открытых палубах, надстройках, рангоуте и такелаже лед увеличивает парусность, значительно повышает положение центра тяжести судна и уменьшает остойчивость последнего. В отдельных случаях обледенение приводит к опрокидыванию судна. При обледенении затрудняется и становится опасной работа на палубе. Освобождаются ото льда на судне механическими, термическими и химическими способами. Наибольшую опасность обледенение представляет для малых судов.
Обледенение происходит вследствие замерзания на частях судна брызг морской воды, срываемых с гребней волн, и брызг, образующихся при ударе волн о судно, замерзания морской воды, попадающей на палубу, замерзания капель тумана (в частности, при парении моря) или дождя. Нарастание льда происходит, когда температура поверхности частей судна ниже температуры замерзания воды.
Скорость замерзания капель и тончайших слоев воды на поверхностях частей судна зависит от солености воды, температуры воздуха и воды и скорости ветра. Наблюдения показывают, что обледенение судна происходит при температуре воздуха от –2 до – 25 градусов Цельсия, температуре воды от +8 до –1,8 градуса Цельсия и при силе ветра не менее 5–6 баллов. С увеличением скорости ветра интенсивность обледенения нарастает.
Большинство случаев сильного обледенения (толщина льда больше 6 см) наблюдается при ветре силой более 6 баллов. Ливневые снегопады, смешиваясь со сплошным потоком брызг морской воды, увеличивают льдообразование до 20 % по сравнению с обледенением без снегопада.
Образовавшиеся в результате намерзания на горизонтальных и вертикальных поверхностях переохлажденных капель дождя, мороси и тумана однородные наслоения прозрачного или мутного льда называют гололедом. Гололед чаще образуется при слабых морозах: от 0 до –3 градусов, реже при –7 градусах Цельсия.
Ввиду особой опасности льдообразования на судах за обледенением необходимо вести тщательное наблюдение, в процессе которого оценивается толщина льда, скорость нарастания льда, а при брызговом обледенении – число забрызгиваний в 1 минуту. Обо всех случаях обледенения необходимо сообщать судовладельцу и, безусловно, принимать немедленные меры по предотвращению или уменьшению обледенения (смена курса и скорости судна, уход под защиту берега, в бухты, порты, борьба с обледенением силами экипажа и пр.).
