Характеристики влажности воздуха

Содержание водяного пара в воздухе называют влажностью воздуха. Основные характеристики - упругость водяного пара, относительная и абсолютная влажностью. Как всякий газ обладает упругостью (давлением).

Фактическая упругость водяного пара -е - оказываемое им давление измеряемся в мм рт.ст. или миллибарах.

Упругость В.п. в состоянии насыщения называют упругостью насыще­ния - Е — это максимальная упругость в.п.возможная при данной t⁰. Упру­гость насыщения растёт с t⁰воздуха: при более высокой t⁰ воздух способен удержать больше в.п.,чем при более низкой.

На каждые 10⁰С упругость насыщения увеличивается ≈ в 2 раза.

Если в воздухе содержится в.п. меньше,чем нужно для насыщения его при данной t⁰, можно определить, насколько воздух близок к состоянию на­сыщения. Для этого определяется относительная влажность - r -(она харак­теризует степень насыщения воздуха водяным паром).

r = е /Е ∙100%

При насыщении е = Е и r = 100%

Абсолютная влажность воздуха - плотность водяного пара -а(выра­жается в граммах на 1 м³ воздуха).

Дефицит влажности Д - разность между упругостью насыщения Е и фактической упругостью пара е при данной t⁰ воздуха.

Д = Е - е

Точка росы τ - t⁰ при которой содержащийся в воздухе в.п. Мог бы на­сытить воздух.

Конденсация - переход воды из газообразного состояния в жидкое происходит в атм. в виде образования мельчайших капелек диаметром в несколоко микронов. Более крупные капли образуются при слиянии мелких или таянии ледяных кристаллов.

В воздухе насыщенным вод.паром при понижении t⁰ воздуха до точки росыτ или увеличении в нем количества в.п. происходит конденсация, при t⁰ ниже 0⁰ С, вода минуя жидкое состояние может перейти в твёрдое, образуя ледяные кристаллы; этот процесс называется сублимация.

Конденсация и сублимация могут происходить в воздухе на ядрах кон­денсации, на земной поверхности и различных предменах. Важнейшими ядра­ми конденсации являются частички растворимых гигроскопичных солей, особенно морской соли (они попадают в воздух при волнение моря, при раз­брызгивании морской воды и т.д.).

Когда t⁰ воздуха охлаждающегося от подстилающей поверхности дости­гает точки росы, на холодную поверхность из него оседают: роса, иней, измо­розь, жидкие и твёрдые (наледь) налеты, гололёд.

4. Облака и их образование, структура, строение, ярусы.

Если конденсация (сублимация) водяного пара происходит на некото­рой высоте над поверхностью, то образуются облака.Они отличаются от ту­манов положением в атмосфере, физическим строением и разнообразием форм.

Облака — скопление продуктов конденсации и сублимации, их возник­новение связано с адиабатическим охлаждением поднимающегося воздуха. Поднимающийся воздух охлаждается постепенно, достигает границы, где его t⁰ становится равной точке росы. Эту границу называют уровнем конденса­ции. Выше её при наличие ядер конденсации могут образовываться облака. Нижняя граница облаков совпадает с уровнем конденсации. Кристаллизация происходит при t⁰ ниже -10⁰С. Опускаясь ниже уровня конд. капельки обла­ков могут испаряться.

Облака переносятся возд.течениями. Если относительная влажность в воздухе, содержащим облака, убывает, то они могут испариться.При опре­делённых условиях часть облачных элементов укрупняется, утяжеляется и может выпадать из облака в виде осадков.

По строению облака делятся на 3 класса:

1) водяные (капельные) - при положительных t⁰ состоят из капель диа­метром в тысячные и сотые доли мм, при отрицательных t⁰ состоят из пере­охлаждённых капелек ;

2) ледяные (кристаллические) - образуются при достаточно низких t⁰ ;

3) смешанные - состоят из смеси переохлаждённых капель и ледяных кристаллов, образуются при умеренно отрицательных t⁰ .

Формы облаков очень разнообразны. В современной международной классификации делятся на 10 родов, в которых различают значительное чис­ло видов, разновидностей и дополнительных особенностей.

Международная классификация облаков.

Облака этих родов встречаются на высотах между уровнем моря и тро­попаузой. Условно разлтчают 3 яруса, границы ярусов зависят от географи­ческой широты и t⁰ условий.

Верхний ярус облаков: полярные широты - 3-8 км, умеренные- 5-13 км, тропические — 6 -18 км.

Средний ярус облаков: полярные широты - 2-4 км, умеренные - 2-7 км, тропические - 2-8 км.

Нижний ярус облаков: во всех широтах - до 2 км.

Основные семейства и рода облаков и условия их образования.

По высоте и внешнему виду облака объединяются в 4 семейства:

I cем. - облака верхнего яруса

II cем. - облака среднего яруса

III cем. - облака нижнего яруса

IV cем. - облака вертикального развития

10 основных родов облаков объединяются в семейства следующим об­разом.

I cем. - облака верхнего яруса

1. перистые - Cirrus (Ci)

2. перисто-кучевые - Cirrocumulus (Cc)

3. перисто-слоистые - Cirrostatus (Cs)

II cем. - облака среднего яруса

4. высоко - кучевые - Altocumulus (Ac)

5. высоко - слоистые - Altoostatus (As) (могут проникать в верхний ярус)

III cем. - облака нижнего яруса

6. слоистокучевые - Stratocumulus (Sc)

7. слоистые - Stratus (St)

8. слоисто - дождевые - Nimbostratus (Ns) (почти всегда располагаются в ниж­нем ярусе, но обычно проникают и ввышележащие ярусы)

IV cем. - облака вертикального развития (основания лежат в нижнем ярусе, вершины постигают положения облаков вырхнего яруса)

9. кучевые - Cumulus (Cu)

10. кучево -дождевые - Cumulonimbus (в т.ч. грозовые и ливневые)

Характер и форма облаков обуславливаются процессами вызывающи­ми охлаждение воздуха, приводящими к облакообразованию.

Выделяют несколько генетических типов облаков.

I. Облака конвекции (кучевообразные) образуются в результате конвек­ции, при нагревании неоднородной поверхности: 1) внутримассовые (связа­ны с процессами внутри воздушных масс); 2) фронтальные (возникают благодаря процессам, связанным с фронтами, т.е. на границах между воздуш­ными массами); 3) орографические (образуются при натекании воздуха на склоны гор и возвышенностей).

II. Волнистые облака возникают преимущественно под слоем инвер­сии (слоистые, слоисто-кучевые, высоко-слоистые). В устойчивых воздуш­ных массах основной процесс развития облаков — слабый турбулентный перенос водяного пара вместе с воздухом от земной поверхности вверх и по­следующее его адиабатическое охлаждение.

III. Облака восходящего скольжения (слоистообразные) - это огромные облачные системы, вытянутые вдоль тёплых или холодных фронтов (особен­но хорошо выраженные в случае теплого фронта).

Атмосферные осадки

Атмосферными осадками называют воду, выпавшую на поверхность из атмосферы в виде дождя, мороси, крупы, снега, града. Осадки в основном выпадают из облаков, но далеко не всякое облако даёт осадки.

Формы осадков: дождь, морось, снежная крупа, снег, ледяная крупа, град.

Образование осадков. Капельки воды и кристаллики льда в облаке очень малы, они легко удерживаются воздухом, даже слабые восходящие токи увлекают их вверх. Для образования осадков необходимо укрупнение облач­ных элементов, чтобы они смогли преодолеть восходящие токи. Укрупнение происходит, 1) в результате слияния капелек и сцепления кристаллов; 2) в ре­зультате испарения одних элементов облака, диффузного переноса и конден­сации водяного пара на других элементах (особенно в смешанных облаках). По происхождению различают осадки:1) конвективные (образуются в жар­ком поясе-от южного до северного тропика), 2) орографические и 3) фронтальные (образуются при встрече воздушных масс с разной t⁰ и др. фи­зическими свойствами, выпадают из теплого воздуха в умеренном и холод­ном поясах).

Характер выпадения осадков зависит от условий их образования: моро­сящие, ливневые и обложные осадки.

Характеристики режима осадков. Суточный ход осадков (совпадает с суточным ходом облачности) и его типы: 1) континентальный (имеет 2 мак­симума — утром и после полудня, и 2 минимума — ночью и перед полу­днем) и 2) морской (береговой) — 1 максимум (ночью) и 1 минимум (днём).

Годовой ход осадков, т.е. изменение количества осадков по месяцам в различных климатических поясах различен. Основные типы годового хода осадков: 1) экваториальный (осадки выпадают равномерно весь год, max пе­риод равноденствия); 2) муссонный (max - летом, min - зимой — субэквато­риальный климатический пояс и восточные окраины материков в умер. и субтроп.поясах, особенно в Евразии и Северной Америке); 3) средиземно­морский (max - зимой, min - летом; западные окраины материков в субтропи­ческом поясе); 4) континентальный умеренного пояса ( в теплый период в 2-3 раза больше, при движении вглубь материка общее количество осадков уменьшается); 5) морской умеренного пояса (выпадают равномерно по сезо­нам, небольшой max в осенне-зимнее время).

Коэффициент увлажнения — это отношение количества ат­мосферных осадков, выпадающих за определённый период (R), к испаряемо­сти (Ем) за тот же период.

Увлажнение тоже зонально, выделяют зоны избыточного (К_увл>1), нор­мального (K_увл≈1), недостаточного (K_увл<1) увлажнения.

К_увл определяет господствующий тип растительности: К_увл >1 - леса; K_увл≈1 - лесостепь,саванны; 0,3 <K_увл<1 - степи; 0,1<K_увл<0,3 - полупустыни и пусты­ни.