Суточный и годовой ход влажности воздухА

Рассмотрим суточный и годовой ход давления водного пара. Исследования показывают, что влагосодержание в определенной точке пространства изменяется под влиянием определенных процессов:

а) благоприятного переноса водяного пара в горизонтальном направлении. Под его влиянием происходит увеличение влагосодержания, если воздух переносится из области с высоким значением влажности в область с низкой;

б) благоприятного переноса пара вертикальными потоками. Если влагосодержание уменьшается с высотой, то на фиксированном уровне при восходящих движениях влагосодержание увеличивается, а при нисходящих – уменьшается;

в) турбулентной диффузии пара в вертикальном и горизонтальном направлении. Диффузия всегда приводит к выравниванию влагосодержания, если не происходит приток или отток водяного пара через границы области. Наиболее важной является роль диффузии в вертикальном направлении. Так, если в определенном слое влагосодержание воздуха в начальном состоянии уменьшается с высотой, то под влиянием турбулентной диффузии происходит увеличение ее в верхней части слоя и уменьшение в нижнем слое. Под влиянием указанных процессов наблюдается большое разнообразие изменений влагосодержания воздуха с течением времени и в пространстве. Так же, как и суточный ход температуры воздуха в данной точке пространства, суточный ход давления водяного пара наиболее четко может быть выражен на основе многолетних средних величин, чем за отдельные дни. Над океанами и их побережьями давление водяного пара имеет простой суточный ход с одним минимумом перед восходом солнца и максимумом в 14-15 часов. Таким же есть суточный ход давления водяного пара и над материками зимой. Очевидно, что минимум давления водяного пара обусловлен незначительной скоростью испарения в это время суток. Днем же, не смотря на то, что турбулентный перенос пара вверх возрастает, скорость испарения превышает отток водяного пара из слоев, которые находятся ниже. В результате этого давление пара возрастает и достигает максимума в момент наибольшего нагрева приземных слоев воздуха.

В теплую пору года над сушей (в особенности в глубине материков) давление водяного пара в большинства случаев имеет двойной суточный ход: минимумы приходятся на время перед восходом солнца и на 15-16 час, а максимумы на 8-10 и 20-22 часа. Причиной двойного суточного хода давления водяного пара над континентами есть развитие летом в дневные часы значительных конвективных движений, которые приобретают благоприятный характер. Действительно, начиная с восхода солнца, почва нагревается, вместе с этим возрастает испарение и давление пара возле земной поверхности. До 8-10 часа в приземном слое устанавливается неустойчивая стратификация воздуха, конвекция получает достаточное развитие, которое в довольно увлажненном воздухе проявляется в зарождении кучевообразных облаков. До 15-16 часа интенсивность конвективных движений достигает максимума. В процессе конвекции устанавливается перенос водяного пара снизу вверх. И, не смотря на значительную скорость испарения в данное время суток, уход водяного пара вверх за счет благоприятного переноса, превышает его приток в приземных слоях, что приводит к снижению их влагосодержания.

В ночные часы испарение значительно уменьшается, а при охлаждении воздуха водяной пар, который находится в тонком приземном слое воздуха, может достичь состояния насыщения и конденсироваться в виде росы. В результате таких процессов происходит уменьшение давления водяного пара и достижение минимального значения ко времени восхода солнца.

На горных метеорологических станциях суточный ход давления водяного пара параллелен суточному ходу температуры: максимум наступает после полудня, когда за счет конвекции происходит перенос водяной пара в верхние слои атмосферы.

Амплитуда суточного хода давления водяного пара в средних широтах весной и летом составляет 2-3 гПа, а осенью и зимой 1-2 гПа, в горных странах она еще меньше.

 

Годовой ход давления водного пара параллельный годовому ходу температуры воздуха: минимум в северном полушарии приходится на январь, а максимум - на июль. Иногда наибольшие значения влагосодержания запаздывают на месяц относительно наибольших температур. Годовая амплитуда давления пара тем больше, чем больше годовая амплитуда температуры воздуха. Из чего вытекает, что в континентальном климате она больше, чем в морском.

 

Рассмотрим теперь суточный и годовой ход относительной влажности. Поскольку относительная влажность воздуха есть отношением фактической упругости водяного пара к упругости насыщения или максимальному давлению водяного пара при данной температуре, то суточный ход относительной влажности будет зависеть от суточного хода фактической упругости водяного пара и от суточного хода максимального давления водяного пара. Но максимальное давление зависит лишь от температуры воздуха, и потому суточный ход относительной влажности является зависимым от суточного хода температуры воздуха. Упругость пара (е) в суточном ходе изменяется не существенным образом, значительно резче изменяется давление насыщения (Е), из-за чего суточный ход относительной влажности с достаточным приближением обнаруживается обратным к суточному ходу температуры: максимум наступает перед восходом солнца, а минимум - в 15-16 часов. В особенности ярко, со значительной амплитудой колебаний, суточный ход относительной влажности выражен на континентах летом и в ясные дни. Нарушение в суточный ход относительной влажности вносят брызги на берегах морей, поскольку при дневном бризе с моря температура уменьшается, а относительная влажность возрастает. В горах и в свободной атмосфере суточный ход относительной влажности повторяет суточный ход температуры воздуха: максимум относительной влажности приходится на дневные часы, если усиливается поток водяного пара и увеличенное облакообразование.

В годовом ходу относительная влажность также изменяется обратно к годовому ходу температуры. Однако в муссонных районах относительная влажность выше летом при поступлении морского воздуха и при выпадении муссонных дождей и меньше зимой в период выноса сухого воздуха из материка.