15. Водный режим атмосферы. Влагооборот: малый, большой, внутриматериковый. Водный баланс.

Водный режим атмосферы - непрерывный процесс перемещения воды, связанный с ее фазовыми преобра¬зованиями, происходящий в границах климатической системы и являющийся важнейшим климатообразующим процессом.

Различают внутренний и внешний влагооборот.

Выпадение осадков на ограниченной территории суши за счет водяного пара, образовавшегося над этой территорией, называется внутренним влагооборотом данной территории.

При внешнем влагообороте вы­падают осадки из водяного пара, образовавшегося за пределами данной территории.

Выделяют большой, малый и внутриматериковый влагооборот.

В большом влагообороте взаимодействуют атмосфера, лито­сфера, гидросфера и биосфера. Испарение с поверхности океана и суши и транспирация обеспечивают поступление водяного пара в атмосферу. Облака, попадая в потоки общей циркуляции атмосфе­ры, переносятся на значительные расстояния, а осадки могут вы­падать в любой точке на поверхности Земли.

С периферийных частей континентов вода вновь поступает в Океан путем поверхностного (речного и ледникового) и подземного стока.

Малый влагооборот - над океанами, взаимодей­ствуют атмосфера и гидросфера. Испаряющаяся с поверхности Океана влага в большей своей части выпадает обратно на морскую поверхность. Благодаря испарению в атмосфе­ру поступает водяной пар, образуются облака и выпадают осадки над океанами.

Внутриматериковый влагооборот, для областей вну­треннего стока.

Территории, не имеющие стока в Мировой океан, называют областями внутреннего стока (бессточными). 32 млн км². Вода, испарившаяся с замкнутых территорий суши и вновь выпадающая на нее же, образует внутриматериковый круговорот. Крупнейшие области Арало-Каспийская, Сахара, Аравия, Центрально-Австралийская. Воды этих областей обмениваются влагой с периферийными областями и океаном в основном путем переноса ее воздушными течениями.

Водный баланс Земли отражает глобальный влаго­оборот, представляет собой соотношение количества воды, посту­пающей на поверхность земного шара в виде осадков, и количества воды, испаряющейся с поверхности суши и океанов, за определен­ный промежуток времени.

Водный баланс Земли – равенство между количеством воды, поступающей на поверхность земного шара в виде осадков, и количеством воды, испаряющейся с поверхности Мирового океана и суши за одинаковый период времени.

Водный баланс Земли является коли­чественным выражением влагооборота и тесно связан с тепловым балансом и климатическими условиями.

16. Водный режим атмосферы: испарение и испаряемость. Географические особенности распределения испарения и испаряемости.

Испаре́ние — процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в парообразное или газообразное, происходящий на поверхности вещества.Испаряемостью называют максимально возможное испаре­ние, не ограниченное запасами влаги. 

Географическое распределение испаряемости и испарения

Величина испаряемости характеризует, насколько погода и климат в данной местности благоприятствуют процессу испа­рения.Однако испаряемость не всегда совпадает с фактическим ис­парением с поверхности почвы. Для почвы с недостаточным увлажнением величина фактического испарения меньше, чем для водной поверхности при тех же условиях, т. е. меньше испаряе­мости; просто потому, что не хватает влаги, которая могла бы испаряться. Например, в условиях Средней Азии испаряемость летом очень велика вследствие большого дефицита влажности при высоких температурах. С водных поверхностей в этом рай­оне, например, Аральского моря, испаряется большое количество воды с единицы поверхности. Но поблизости, в пустынях, где осадки очень малы, фактическое испарение из иссушенной песча­ной почвы также очень мало; испаряться нечему.Рассмотрим числовые величины испаряемости на суше, определенные либо по испарению с водных поверхностей в при­борах (испарителях), либо путем расчетов для небольших вод­ных поверхностей по средним значениям других метеорологиче­ских элементов (для этого существуют эмпирические формулы).В полярных областях, при низких температурах испаряющей поверхности, как упругость насыщения Е_s так и фактическая упругость е малы и близки друг к другу. Поэтому разность (E_s - е) мала, и вместе с ней мала испаряемость. На Шпицбер­гене она только 80 мм в год, в Англии около 400 мм, в Средней Европе около 450 мм. На Европейской территории России испаряемость растет с северо-запада на юго-восток вместе с ростом дефицита влажности. В Ленинграде она 320 мм в год, в Москве 420 мм, в Луганске 740 мм. В Средней Азии с ее высокими лет­ними температурами и большим дефицитом влажности испаряе­мость значительно выше: 1340 мм в Ташкенте и 1800 мм в Нукусе.В тропиках испаряемость сравнительно невелика на побе­режьях и резко возрастает внутри материков, особенно в пу­стынях. Так, на Атлантическом побережье Сахары годовая ис­паряемость 600—700 мм, а на расстоянии 500 км от берега — 3000 мм. В наиболее засушливых районах Аравии и пустынь по Колорадо она выше 3000 мм. Только в Южной Америке нет областей с годовой испаряемостью более 2500 мм.У экватора, где дефицит влажности мал, испаряемость отно­сительно низка: 700—1000 мм. В береговых пустынях Перу, Чили и Южной Африки годовая испаряемость также не более 600—800 мм.Влажная почва, покрытая растительностью, может терять влаги больше, чем водная поверхность, так как к испарению в этом случае прибавляется транспирация. Но почва в районах с недостаточным увлажнением, конечно, испаряет меньшее ко­личество воды; не более того, что она получает в результате впитывания дождевой и талой воды. 17. Характеристика влажности воздуха: абсолютная, относительная и максимальная влажность; упругость водяного пара, упругость насыщения, точка росы и др. Суточный и годовой относительной влажности.

Влажность воздуха характеризуется следующими показателями:

- упругость водного пара (е) – парциальное давление водного пара в воздухе. Выражается в н/м² или мб (миллибарах). Упругость водного пара е можно определить по психрометрической формуле :

e = E^'– A(t – t^') p , (3.1)

где E^'– упругость насыщения водяного пара при температуре смоченного термометра;

t – температура сухого термометра, °С;

t^'– температура смоченного термометра, °С;

р – атмосферное давление, мб;

А – коэффициент, который зависит от скорости ветра. Для станционного психрометра А=0,0007947, для аспирационного психрометра А=0,000662.

При каждой температуре упругость пара ене может превышать некоторого предельного значенияЕ.Водяной пар, упругость которого достигла предельного значения (е = Е), называется насыщенным. Упругость насыщенного параЕназывают упругостью насыщения. ЗначениеЕ определяется для конкретного значения температуры воздух по формулам:

мб (над водой) Или, мб. (над льдом) 

- дефицит влажности d– это разность между упругостью насыщения при данной температуре и упругостью водного пара, который содержится в воздухе.

d = Е - е, (мб)

- относительная влажность r – отношение упругости водного пара, который содержится в воздухе к упругости насыщения при данной температуре над плоской поверхностью чистой воды.

- точка росы τ– это температура, до которой нужно охлаждать воздух при постоянном давлении, чтобы водяной пар, который содержится в нем стал насыщенным.

Разность между температурой воздуха и точкой росы называется дефицитом точки росы (Д):

Д = t - τ , °С (3.6)

- абсолютная влажность а– масса водного пара, который помещается в единице объема воздуха.

 г/м³,

где α – объемный коэффициент теплового расширения газов, равный 0,004;

t – температура воздуха в °С;

е – упругость водяного пара, гПа;

Между абсолютной влажностью и упругостью водяного пара (в системе СИ), существует соотношение:

а = 2,17· 10^-3 · е/T кг/м³,

где е – упругость водяного пара, гПа;

T – температура в градусах Кельвина.

Или

г/м³ 

- удельная влажность q– это отношения массы водяного пара к массе влажного воздуха.

 г/кг влажного воздуха 

- отношение смеси S– это отношения массы водяного пара к массе сухого воздуха в фиксированном объеме влажного воздуха.

- дефицит точки росы τ – это разность между температурой воздуха и точкой росы.

Δ = t - τ.