- •Программная лекция 1 из модуля 1 «предмет и задачи метеорологии. Методы метеорологии и климатологии. Метеорологические наблюдения»
- •Проблемная лекция 1 из модуля 1
- •Программа наблюдений на метеорологических станциях
- •Метеорологические приборы
- •Методы аэрологических наблюдений
- •Метеорологическая служба
- •Всемирная метеорологическая организация
- •Программная лекция № 2 из модуля 1
- •«Общие свойства атмосферы.
- •Основные метеорологические параметры,
- •Метеорологические явления»
- •Проблемная лекция 2 из модуля 1.
- •Состав верхних слоев атмосферы
- •Основные метеорологические элементы
- •Метеорологические явления
- •Вертикальная неоднородность атмосферы. Важнейшие свойства атмосферы
- •Горизонтальная неоднородность атмосферы
- •Циклоны и антициклоны
- •Программная лекция 3 из модуля 1 «атмосферное давление и плотность воздуха. Статика атмосферы»
- •Проблемная лекция 3 из модуля 1
- •Уравнение состояния сухого и влажного воздуха
- •Изменение давления воздух с высотой. Барометрическая формула
- •Вертикальный градиент давления
- •Однородная атмосфера
- •Программная лекция 4 из модуля 1
- •Структура ветра
- •Влияние препятствий на ветер
- •Градиентная сила
- •Силы, которые возникают при движении воздуха.
- •Установишееся движение при отсутствии трения. Градієнтний ветер
- •Установившееся движение при наличии трения
- •ГрадИЕнтнЫй ветер при круговых изобарах
- •Антициклон
- •Воздушные массы. Турбулентное перемешивание в атмосфере
- •Программная лекция 5 из модуля 1
- •«Водяной пар в атмосфере. Испарение.
- •Конденсация и сублимация водного пара.
- •Облачность. Осадки»
- •Проблемная лекция 5 Из модуля 1
- •Конденсация и сублимация водного пара. Облачность. Осадки» вода в атмосфере
- •Характеристики влажности воздуха
- •Суточный и годовой ход влажности воздухА
- •Изменение влажности с высотой
- •Общие условия фазовых переходов воды в атмосфере
- •Испарение и испаряемость Упругость насыщения над разными поверхностями
- •Скорость испарения
- •Суточный и годовой ход испарения
- •Облачность. Классификация облаков
- •Годовой ход туманов
- •Химический состав осадков
- •Продукты наземной конденсации:
- •Водный баланс на земном шаре
- •Программная лекция 1 из модуля 2 «общие положения радиационного режима в атмосфере. Основные понятия и законы излучения»
- •Проблемная лекция 1 из модуля 1 «общие положения радиационного режима в атмосфере. Основные понятия и законы излучения» основные законы лучистой энергии
- •Потоки солнечной энергии
- •Факторы, которые влияют на приход прямой радиации к земной поверхности
- •Рассеянная и суммарная солнечные радиаци
- •Суммарная радиация (q) - это сумма прямой (s') и рассеянной радиации (d).
- •Альбедо земной поверхности
- •Длинноволновое излучение земной поверхности и атмосферы
- •Радиационный баланс деятельной поверхности
- •Природа парникового эффекта, его глобальные экологические и социальные следствия
- •Программная лекция 2 из модуля 2 «термодинамика атмосферы. Адиабатические процессы»
- •Проблемная лекция 2 из модуля 2 «термодинамика атмосферы. Адиабатические процессы»
- •Потенциальная температура
- •Влажноадиабатические изменения температуры
- •Псевдоадиабатический процесс
- •Энергия неустойчивости, конвекция и ускорение конвекции
- •Термическая стратификация атмосферы
- •Уровень конвекции
- •Инверсии в тропосфере
- •Инверсии свободной стратосферы
- •Вопросы для самопроверки
- •Программная лекция 3 из модуля 2
- •«Тепловой режим атмосферы.
- •Суточный и годовой ход температуры воздуха.
- •Тепловой режим почвы и водных бассейнов»
- •Проблемная лекция 3 из модуля 2
- •Температура воздуха на разных широтах
- •Температурные аномалии
- •Суточный и годовой ход температуры воздух Суточный ход температуры
- •Годовой ход температуры воздуха
- •Заморозки
- •Тепловой баланс деятельной поверхности и атмосферы Тепловой баланс деятельной поверхности
- •Тепловой баланс системы Земля-атмосфера
- •Тепловой баланс почвы и воды
- •Изменение температуры почвы с глубиной
- •Нагревание и охлаждение водоемов
- •Вопросы для самопроверки
- •Проблемная лекция 1 из модуля 3
- •Программная лекция 1 з модулю 3
- •Теплооборот, влагообмен и атмосферная циркуляция как климатообразующие факторы
- •Влияние географической широты на климат
- •Изменение климата с высотой
- •Влияние распределения моря и суши на климат
- •Континентальность климата, индексы континентальности
- •Орография и климат
- •Океанические течения и климат
- •Влияние снежного и растительного покрова на климат
- •Общая циркуляция атмосферы
- •Термическая циркуляции в атмосфере
- •Общая циркуляция атмосферы
- •Циркуляция над однородной поверхностью
- •Циркуляция в реальной атмосфере
- •Пассаты
- •Антипассаты
- •Муссоны
- •Местные ветры
- •Горно-долинные ветры
- •Ледниковые ветры
- •Маломасштабные вихри
- •Служба погоды
- •Синоптический анализ и прогноз
- •Долгосрочные прогнозы
- •Принципы классификации климатов
- •Климат украины
- •Факторы, которые вызывают изменения климата
- •Изменения земного климата в прошлом и их причины
- •Колебание климата в 20-м веке
- •Использованная литература
Изменение влажности с высотой
Водяной пар поступает в атмосферу с деятельной поверхности. В результате турбулентной диффузии он распространяется в более высокие слои атмосферы.
Распределение упругости водяного пара с высотой зависит от изменения давления и температуры с высотой, от степени развития конвекции и турбулентного перемешивания, от процессов конденсации и облакообразование. Поэтому трудно теоретически установить точную закономерность изменения упругости водяного пара с высотой.
Наблюдение доказали, что в среднем упругость водного пара быстро убывает с высотой. Это убывание описывается эмпирическими формулами, которые выведены для разных районов.
Для горных местностей выведенная формула:
, (3.13)
где еz и e0 – парциальное давление водного пара на уровне моря и на высоте z;
z – высота места, м.
Из формулы 3.13 видно, что на высоте 6300 г упругость водяного пара в 10 раз меньшая, чем в поверхности земли. Итак, упругость водяного пара с высотой убывает в 4-5 раз быстрее, чем атмосферное давление. Поясняется это тем, что слои воздуха, которые непосредственно прилегают к деятельной поверхности, беспрерывно пополняются водяным паром, тогда как в выше расположенные слои воздуха его поступает значительно меньше. Кроме того, температура воздуха с высотой убывает, а возможное содержание водяного пара ограничивается температурой. Снижение температуры воздуха способствует насыщению водяного пара и его конденсации.
Над равнинами упругость водяного пара убывает с высотой быстрее, чем в горах.
Для свободной атмосферы по аэрологическим данным:
. (3.14)
За данными Н.Ф. Накоренко упругость водного пара по аэрологическим данным определяется по формуле:
, (3.15)
где t и t0 – температура воздуха у земной поверхности и на высоте z,
k – эмпирический коэффициент, равный 0,0387.
Относительная влажность изменяется с высотой неравномерно, но в среднем она убывает с высотой. На высотах, где расположены облака или туманы, относительная влажность повышена. В слоях температурной инверсии она уменьшается с высотой в результате повышения температуры. В особенности неравномерно изменяется относительная влажность до высоты 2-3 км. Упругость водяного пара в слоях инверсии растет.
Общие условия фазовых переходов воды в атмосфере
Переход водяного пара в жидкое состояние называется конденсацией. Переход водяного пара в твердое состояние, минуя жидкую фазу, называется возгонкой.
Водяной пар, который содержится в атмосфере, может переходить в жидкое или твердое состояние лишь в том случае, если его упругость превышает упругость насыщения, то есть если е>Е.
Однако, в естественных условиях конденсация или сублимация обуславливаются главным образом снижением температуры воздуха и сравнительно редко увеличением упругости водного пара.
Для конденсации водяного пара в атмосфере необходимые следующие условия:
снижение температуры воздуха ниже точки росы;
наличие в воздухе ядер конденсации.
Снижение температуры воздуха ниже точки росы возможно в следствие:
охлаждение деятельной поверхности излучением и последующего охлаждения прилегающих слоев воздуха;
приходом теплого воздуха на холодную деятельную поверхность;
смешение двух масс воздуха, которые содержат насыщенный или близкий к насыщению водяной пар, но они имеют разные температуры;
адиабатического поднятия воздуха.
Адиабатическое охлаждение влажного воздуха, который поднимается, есть наиболее важным процессом, который приводит к конденсации водяного пара в свободной атмосфере и служит основной причиной образования облаков.
Адиабатическое охлаждение воздуха, которое приводит к понижению температуры воздуха ниже точки росы происходит в результате: понижения атмосферного давления и вертикального перемещения воздуха.
В результате именно этого процесса выделяется наибольшее количество продуктов конденсации. Адиабатическое охлаждение воздуха и связанная с этим конденсация пара иногда могут происходить также при резком снижении атмосферного давления на каком-нибудь уровне.
При сублимации водяного пара сначала возникают жидкие капельки на обычных ядрах конденсации. При довольно низких отрицательных температурах они замерзают (превращаются в твердые элементы) и лишь после этого на них развиваются кристаллы.