Характеристики влажности воздуха. Осадки и снежный покров

 

Для количественного выражения содержания водяного пара в атмосфере употребляют следующие характеристики влажности воздуха:

1. Упругость насыщения (Е) – это упругость или давление водяного пара в состоянии насыщения. Поскольку это давление, то единицей его измерения является гПа. Упругость насыщения растет с температурой. Это значит, что при более высокой температуре воздух способен содержать больше водяного пара, чем при более низкой температуре.

2. Упругость водяного пара "е". Другими словами - это парциальное давление, которое развивает водяной пар, находясь в смеси газов, составляющих атмосферу. Это основная и наиболее употребляемая характеристика влагосодержания, которую можно рассчитать по формуле:

 

е = Е' – А р (t-t'), (9)

 

где е – упругость водяного пара; Е' – упругость насыщения, определяемая по температуре смоченного термометра; А – коэффициент; р – атмосферное давление; t и t' – температура сухого и смоченного термометра соответственно.

3. Относительная влажность воздуха "r". Это процентное отношение фактической упругости водяного пара к упругости насыщения при данной температуре:

 

r = е/Е*100%. (10)

 

Относительная влажность выражает степень насыщения воздуха водяными парами. Как видно из формулы, при постоянном значении упругости водяного пара "е" относительная влажность "r" может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от температуры, определяющей величину максимальной упругости водяного пара "Е". При этом с понижением температуры относительная влажность будет увеличиваться, а с повышением - уменьшаться.

4. Дефицит влажности воздуха или недостаток насыщения "d", который представляет собой разность между упругостью насыщения при данной температуре "Е" и фактической упругостью содержащегося в воздухе водяного пара "е":

 

d = Е - е (гПа). (11)

 

5. Абсолютная влажность воздуха "а" – это содержание массы водяного пара в единице объема, т.е. плотность водяного пара в (г/м³).

Между абсолютной влажностью воздуха "а" и упругостью водяного пара "е" существует определенное соотношение. Если "е" выразить в гПа, то

, г/м³. (12)

6. Точка росы τ_d, т.е. температура, при которой содержащийся в воздухе водяной пар мог бы насытить воздух. Точку росы определяют по таблице в зависимости от упругости водяного пара. При r=100% (при насыщении) точка росы равна фактической температуре воздуха.

Осадки являются основным источником влаги в почве и играют важную роль в жизни растений.

По форме осадки, выпадающие из облаков, делятся на твердые, жидкие и смешанные. Твердые - это снег, снежные зерна, снежная крупа, ледяная крупа, ледяной дождь, град. Жидкие - дождь и морось. Смешанные - мокрый снег, снег с дождем.

В зависимости от физических условий образования и по характеру выпадения осадки подразделяются на обложные, ливневые и моросящие.

Обложные осадки - это продолжительные, выпадающие одновременно на больших площадях осадки средней интенсивности. Время их выпадения колеблется от нескольких часов до десятков часов. В умеренных широтах они дают большую часть в годовой сумме осадков.

Ливневые осадки выпадают в виде дождя, снега, крупы и града. Отличаются внезапностью начала и конца выпадения, как правило, большой интенсивностью и малой продолжительностью. Нередко сопровождаются грозами и шквалами.

Моросящие осадки - морось, снежные зерна или мельчайшие снежинки. Характеризуются очень слабой интенсивностью выпадения и малым количеством осадков.

Количество осадков определяется слоем воды, который образовался бы на ровной поверхности при условии, если бы вода не стекала с нее, не просачивалась в почву и не испарялась. Толщину этого слоя выражают в мм.

Зимой в умеренных и высоких широтах осадки выпадают преимущественно в виде снега. В результате этого на поверхности земли устанавливается снежный покров. В силу своих физических свойств он обладает слабой теплопроводностью, благодаря чему почва, покрытая снегом, защищена от резких колебаний температуры, а зимующие культуры – от вредного воздействия низких температур.

Снежный покров аккумулирует осадки холодного периода и весной при таянии снега дает много воды, значительная часть которой проникает в почву.

Высота снежного покрова измеряется с помощью постоянных снегомерных реек, устанавливаемых на постоянных участках, и переносных снегомерных реек, применяемых при снегомерных съемках. Кроме высоты снежного покрова при снегомерной съемке с помощью весового снегомера определяется плотность снега. Зная высоту и плотность снега, можно легко определить запас содержащейся в нем воды в мм. Для этого надо увеличить в 10 раз произведение средней высоты и средней плотности снежного покрова. Плотность свежевыпавшего снега очень мала и составляет примерно 0.1г/см3. Под действием собственной массы, ветра и оттепелей снег уплотняется и в конце зимы плотность его превышает 0.3г/см³. За зиму в снеге накапливаются большие запасы воды (до 200 мм и более).

 

Вопросы для самоконтроля

1. Виды потоков солнечной радиации.

2. Понятие альбедо, эффективного излучения и радиационного баланса земной поверхности.

3. Уравнение теплового баланса земной поверхности.

4. Количественные характеристики влажности воздуха.

5. Виды и типы атмосферных осадков.

 

Список литературы

Основная

1. Захаровская, Н. Н. Метеорология и клим

атология [Текст] / Н. Н. Захаровская, В. В. Ильинич. – М.: Колос, 2005. - 127 с. - ISBN5-9532-0136-2.

2. Хромов, С. П. Метеорология и климатология [Текст] / Хромов С. П., Петросянц М. А. – 6-е изд., перераб. и доп. - М.: МГУ, 2004. - 582 с. - ISBN 5-211-04847-4. - ISBN 5-9532-0267-9.

Дополнительная

1. Бондаренко, Ю. В. Методы полевых гидрологических и метеорологических исследований. [Текст]: учеб. пособие / Ю. В. Бондаренко. – 2-е изд. доп. и исп. – Саратов.: Издательский центр «Наука», 2011. – 202 с. - ISBN 978-5-9999-0885-8.

2. СНиП 23-01-99. Строительная климатология [Текст]. – М.: Госстрой РФ, 1999.

3. СП 11-103-97. Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства [Текст]. – М.: Госстрой РФ, 1997 г.

4. Желудкова, С. В. Метеорология и климатология. [Текст]: метод. указания к расчетно-графическим работам./ С. В. Желудкова, Д. С. Майорова. - ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»; Саратов, 2010. – 68 с.

5. Левицкая Н. Г. Основы агрометеорологии. [Текст]: учеб. пособие. / Н. Г. Левицкая, Ю. В. Бондаренко. – Саратов.: Саратовский источник, 2012. – 150 с. - ISBN978-5-91879-163-9.

6. Бондаренко, Ю. В. Метеорологические наблюдения (Организация, производство, анализ). [Текст]: учеб. пособие / Бондаренко Ю. В., Желудкова С. В., Левицкая Н. Г., Киселева Ю. Ю. – Саратов.: Издательский центр «Наука», 2012. – 61 с.

7. Бондаренко, Ю. В. Климатология, метеорология и гидрология. [Текст]: учеб. пособие / Бондаренко Ю. В., Афонин В. В., Желудкова С. В. - ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»; Саратов, 2010 – 183 с.

8. Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:

- электронная библиотека СГАУ - http://library.sgau.ru;

- научная электронная библиотека - http://еlibrary.sgau.ru/;

- электронные данные Росгидромета: http://meteorf.ru.

ЛЕКЦИЯ 3