Расчетная часть Вариант 97
.docxЗадание 1
1. Рассчитать по данным актинометрических наблюдений интенсивность инсоляции, суммарную радиацию, интенсивность ФАР, радиационный баланс земной поверхности, поглощательную способность поверхности, количество тепла, получаемое водной поверхностью. Исходные данные взять согласно варианту, вычисления проводить с точностью до сотых.
2. Написать вывод, где указать: 1) будет ли земная поверхность нагреваться или охлаждаться при данном радиационном балансе? 2) какой тип распределения температуры в почве будет иметь место (тип инсоляции или тип излучения)? 3) будет ли проходить процесс фотосинтеза при данной интенсивности ФАР?
S=0,87кВт/м2, h0=470, D=0,13 кВт/м2, Еэф=0,09 кВт/м2, поверхность – трава зеленая.
Решение:
Приход прямой радиации на земную поверхность зависит от угла падения солнечных лучей. Поток прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность (S') или интенсивность инсоляции вычисляется по формуле:
=0,87*sin47=0,87* 0,7313 =0,64 кВт/м2.
Суммарная радиация (Q), поступающая в естественных условиях на горизонтальную поверхность, рассчитывается по формуле:
Q = S'+D,
где S'— прямая солнечная радиация, приходящая на горизонтальную поверхность, Вт/м ;
D— рассеянная солнечная радиация, Вт/м ;
Q = S'+D=0,64+0,13=0,77 кВт/м2.
Для расчёта фотосинтетически активной радиации (ФАР) используют формулу Росса и Тооминга:
Qфap=0,43 S' + 0,57D=0,43*0,64+0,57*0,13=0,35.
Альбедо (А) данной подстилающей поверхности или отражательная способность определяется выражением
A = (RK/Q)*100%.
Альбедо зеленой травы А=26.
Зная альбедо поверхности, отражённую радиацию (RK) рассчитывают по формуле:
Rк = А*Q / 100 %=26*0,77/100=0,2 кВт/м2.
Часть суммарной радиации поглощённая земной поверхностью, называется поглощённой солнечной радиацией (Вк). Поглощательная способность поверхности или количество тепла, получаемое поверхностью, вычисляется по формуле:
Вк = Q-Rк=0,77-0,2=0,57 кВт/м2.
Уравнение радиационного баланса (В) имеет следующий вид:
B = Q-RK - ЕЭФ,
где Q — суммарная солнечная радиация, Вт/м2;
RK — отраженная солнечная радиация, Вт/м2;
В=0,77-0,2-0,09=0,48 кВт/м2.
Выводы:
-
Так как радиационный баланс положительный, то деятельный слой земли нагревается (день, лето), поверхность почвы теплее нижележащих слоев, поток тепла направлен от поверхности в глубь почвы.
-
Такой тип распределения температуры в почве называют типом инсоляции.
-
Процесс фотосинтеза происходит при интенсивности ФАР, превышающей компенсационную точку, то есть при ФАР выше 0,020 – 0,035 кВт/м2. При увеличении интенсивности ФАР от компенсационной точки до 0,210 – 0,280 кВт/м2, продуктивность фотосинтеза возрастает, при дальнейшем увеличении - фотосинтез не возрастает.
В нашем случае Qфap=0,35, т.е. процесс фотосинтеза происходит.
Задание 2
1. По данным таблицы 5 согласно варианту построить кривую стратификацию при следующем распределении температуры воздуха с высотой: до 500 м - 1,2, от 500 до 1000 м - слой изотермии при температуре t=13, от 1000 до 1500 м - -0,5 (табл.5), от 1500 м до 2000 м – 0,6.
2. Указать, в каком слое наблюдается инверсия.
Решение:
Вертикальным градиентом температуры воздуха (ВГТ) называется её изменение на каждые 100 метров высоты. ВГТ выражается формулой:
ВГТ=.
где - разность температур воздуха на нижнем и верхнем уровнях, °С; - разность высот, м.
Зная вертикальный градиент температуры, легко определить температуру на любом уровне, если известна температура на нижнем уровне.
Графическое изображение распределения температуры с высотой называют кривой стратификации. При построении кривой стратификации в масштабе по вертикальной оси откладывают высоту (z, м), а по горизонтальной – температуру (t0C). Точки, соответствующие значениям температуры на разных высотах, соединяют отрезками прямой и получают ломаную линию, характеризующую распределение температуры с высотой.
Так как от 500 до 1000 м - слой изотермии при температуре t=13, то и .
Если zн=0, то .
Задание 3
1. Рассчитать значение характеристик влажности воздуха по данным: t=22,2 0С, t’=18,30С.
2. Рассчитать, насколько изменится точка росы, если относительная влажность уменьшится на 15 %.
Решение:
Если дана температура сухого t смоченного t’ термометров, то упругость водяного пара определяется по формуле:
е = Е'-А (t- t')P, гПа,
где Е' — максимальная упругость водяного пара при температуре смоченного термометра, гПа определятся по прил. 2 по температуре смоченного термометра, если t’=18,3 °C, то Е'=21,0 гПа; А — коэффициент, зависящий от скорости ветра, для станционного психрометра А= 0,0008; t — температура по сухому термометру °С; f’ — температура по смоченному термометру °С; Р — атмосферное давление, равное для всех вариантов 1000 гПа.
Температура точки росы определяется по значению упругости водяного пара е по прил. 2, но процесс обратный. Значение е смотрят внутри приложения и определяют, какой температуре оно соответствует.
Если е = 17,88 гПа, то td = 15,7 °С.
Относительная влажность f=. Так как t=22,2 0С, то E=26,6 гПа.
f=
Дефицит насыщения d=E-e=26,6-17,88=8,72 гПа.
Уменьшим влажность на 15%, т.е. f=52,2%. Тогда
Температура точки росы td = 11,8 °С. Точка росы изменилась на 15,7-11,8=3,9 °С.
Задание 4
1. Построить розу ветров для января и июля по данным своего района.
2. Проанализировать её в интересах народного хозяйства.
Повторяемость направлений ветра (%)
Месяц |
С |
СВ |
В |
ЮВ |
Ю |
ЮЗ |
3 |
СЗ |
Январь |
1 |
3 |
40 |
26 |
21 |
3 |
7 |
1 |
Решение:
Для построения розы ветров вначале необходимо начертить восемь румбов направлений, затем в масштабе (1 мм - 1%) отложить на румбах значение повторяемости каждого направления и точки соединить прямыми линиями.
Анализируя розу ветров, можно сделать вывод, что в январе преобладает восточное, северо-восточное и северо-западное направление ветра, поэтому снегозадерживающие средства (лесополосы и др.) необходимо располагать в направлении, перпендикулярном господствующему ветру, то есть с севера на юг. Промышленные предприятия лучше располагать с южной или юго-западной стороны от населённых пунктов.
Литература
-
Глухих М. А. Агрометеорология: учебное пособие / М.А. Глухих. - СПб.: Лань, 2015. - 208 с.
-
Журина Л.Л. Агрометеорология: учебник для вузов / Л.Л. Журина, А.П. Лосев. - СПб.: КВАДРО, 2012. - 368 с.
-
Климатология / О.А. Дроздов, В.А. Васильев, Н.В. Кобышева. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 568 с.
-
Метеорология и климатология: учебное пособие / А.Ю. Черемисинов, В.Д. Попело, И.П. Землянухин. - Воронеж: ВГАУ, 2010. - 232 с.
-
Пиловец Г.И. Метеорология и климатология: учебное пособие / Г.И. Пиловец. - М.: ИНФРА-М, 2015. - 399 с.
-
Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. – М.: Изд-во МГУ; Изд-во КолосС, 2004. – 582 с.