Популярные услуги

Главная » Лекции » Науки о Земле » Агрометеорология » Влажность воздуха. Облака. Осадки.

Влажность воздуха. Облака. Осадки.

2021-03-09СтудИзба

Лекция 5. Влажность воздуха. Облака. Осадки.

Влажность воздуха.

      Влажность воздуха - это содержание водяного пара в воздухе. Оно в значительной степени зависит от того, сколько воды испаряется с земной поверхности в данных климатических условиях (температуры приземных слоев воздуха, скорости ветра, области формирования воздушных масс, господствующие воздушные течения).

      С водяным паром в атмосфере, с его переходами из газообразного состояния в жидкое и твердое, связаны важнейшие процессы погоды и особенности климата. Содержание водяного пара  в воздухе существенно влияет на тепловые условия в приземном слое. Водяной пар сильно поглощает инфракрасную радиацию, излучаемую Землей, и сам ее излучает в обратном направлении. Это уменьшает ночное охлаждение нижних слоев воздуха. На испарение воды с поверхности затрачивается большое количество тепла, а при конденсации водяного пара в атмосфере это тепло выделяется в воздух. Облака, образующиеся в процессе конденсации, отражают и поглощают солнечную радиацию. Осадки, выпадающие из облаков, являются важным элементом погоды и климата.  

     Влажность воздуха оказывает большое влияние на растения. Высокий дефицит насыщения пара вызывает резкое усиление испарения с поверхности почвы и транспирацию растений. Длительное действие на растения воздуха с относительной влажностью менее 30% вызывает усыхание листьев, что ведет к потерям урожая. Повышенная влажность воздуха вызывает развитие болезней сельскохозяйственных культур, например, фитофторы картофеля, томатов, белой гнили подсолнечника, ржавчины зерновых культур и др.

      Влажность воздуха характеризуется следующими величинами:

· Абсолютная влажность () - количество граммов водяного пара в 1 м3 воздуха, выраженное в г/м3.

· Упругость водяного пара или парциальное давление       ( е ) - давление, которое имел бы этот пар, если бы он один занимал объем, равный объему воздуха при данной температуре. Выражается в гектопаскалях (гПа). До 1980 г. - в миллиметрах ртутного столба или в миллибарах (1 гПа = 1 мб = 0,75 мм). Чем теплее воздух, тем больше водяного пара он может содержать и тем больше в нем упругость водяного пара. У земной поверхности она изменяется от сотых долей мб при очень низких температурах (в Антарктиде, Якутии) до 35 мб (у экватора).     

Рекомендуемые материалы

·  Максимальная упругость водяного пара или упругость насыщения ( Е ) - максимально возможная при данной температуре упругость водяного пара в мм или мб или, проще, максимальное количество воды в виде пара в граммах, которое может содержаться в воздухе при этой температуре. Величина Е существенно увеличивается с ростом температуры. Ее значение при разных температурах можно найти в Психрометрических таблицах (1963) или в таблице «Максимальная упру-гость водяного пара» (в разделе «Метеорологические приборы»).

· Относительная влажность ( r ) – отношение упругости водяного пара ( е ), которое содержится в воздухе, к максимальной упругости ( Е ) при определенной температуре воздуха, выражается в % :

                                          r = (е : E) ´ 100%.

     Величина относительной влажности применяется для оценки благоприятности условий произрастания культур. При одинаковом парциальном давлении пара, например 12 гПа, при  температуре воздуха 10оС относительная влажность воздуха будет 98%, а при t = 30оС - только 28%. Наоборот, при уменьшении температуры относительная влажность увеличивается.

      Дефицит влажности или недостаток насыщения ( d ) - это разность между упругостью насыщения ( Е ) при данной температуре воздуха и фактической упругостью ( е ):  

d = Е – е,  гПа (мм, мб).

      Дефицит насыщения комплексно характеризует условия температуры и влажности воздуха, так как Е зависит от температуры, а  е – от содержания в воздухе водяного пара.

     Точка росы - такая температура, при которой воздух становится насыщенным или температура, до которой надо охладить воздух, чтобы он стал насыщенным водяным паром. Точку росы можно найти по специальной таблице “Максимальная упругость водяного пара”, зная упругость водяного пара. Так как в момент точки росы водяной пар достигает насыщения, е = Е, то по значению “e” можно найти соответствующую температуру, которая и будет точкой росы.

Облака.

      Облака являются источником осадков, уменьшают солнечную радиацию, поэтому существенно влияют на растения и животных. Наблюдения за облаками позволяет прогнозировать изменения погоды  и уточнять прогнозы для местных условий.

      Водяной пар конденсируется или сублимируется в атмосфере и образует облака, состоящие преимущественно из мельчайших капель воды, ледяных кристаллов и их смеси. Малый их размер определяет скорость падения, равную долям сантиметра в секунду, уравновешивается восходящими движениями воздуха и длительное время остаются взвешенными. Облака переносятся воздушными течениями, испаряются при уменьшении относительной влажности в воздухе. В определенных условиях капли облаков укрупняются, утяжеляются и начинают выпадать в виде осадков.

      Существование облаков может продолжаться до десятков минут. Это значит, что капли облака испарились. Облака не являются неизменными образованиями, состоящими из одних и тех же частиц, они постоянно находятся в состоянии формирования и исчезновения. Длительно существует процесс конденсации и испарения, а облако является видимой частью общей массы воды, участвующей в этом процессе.

     По своему строению облака могут быть водяные, смешанные и ледяные. Водяные (капельные) облака состоят только из капель, могут существовать при температурах ниже нуля (до –10оС), когда капли находятся в переохлажденном состоянии. Смешанные облака содержат смесь капель и ледяных кристаллов при умеренных отрицательных температурах. Ледяные (кристаллические) облака состоят только из ледяных кристаллов при низких температурах (ниже –30оС).

      Содержание воды в облаках невелико, несмотря на наличие сотен капель в кубическом сантиметре, так как размер их мал. В водяном облаке содержится от 0,2 до 5 г воды на м3 воздуха, а в кристаллическом - сотые и тысячные доли грамма.

      Облака имеют разнообразные формы, могут их менять под воздействием атмосферных процессов. В результате много-летних наблюдений на Земном шаре создана международная классификация облаков по их внешнему виду и высоте расположения. По этой классификации они делятся на 4 семейства и 10 родов (форм):

     1. Облака верхнего яруса (в полярных широтах распространены на высоте от 3 до 8 км, в умеренных - от 5 до 13 км, в тропических - от 6 до 18 км):

1) перистые - Cirrus (сокращенное обозначение - Ci),

               2) перисто-кучевые - Cirrocumulus (Cc),

               3) перисто-слоистые - Cirrostratus (Cs).

     2. Облака среднего яруса (в полярных широтах - от 2 до 4 км, в умеренных - от 2 до 7 км, в тропических - от 2 до 8 км):

               4) высококучевые -  Altokumulus (Ac),

               5) высоко-слоистые - Altostratus (As).

     3. Облака нижнего яруса (во всех широтах - до высоты 2 км):

               6) слоистые - Stratus (St),

               7) слоисто-кучевые - Stratocumulus (Sc),

               8) слоисто-дождевые - Nimbostratus (Ns).

     4. Облака вертикального развития. Высота от 0,5 до 6 и более км:

               9) кучевые - Cumulus (Cu),

             10) кучево-дождевые - Cumulonimbus (Cb).

    Формы облаков подразделяются на виды и разновидности по внешнему виду, условиям образования, окраске, характеру выпадения осадков, оптическим явлениям, плотности. Определяют их по Атласу облаков.

     Облака верхнего яруса расположены в тропосфере, состоят из ледяных кристаллов, белые, полупрозрачные, почти не затеняют солнечный свет. Перистые облака выглядят как отдельные нити, гряды или полосы волокнистой структуры. Перисто-кучевые представляют собой гряды или пласты с ясно выраженной структурой из мелких хлопьев, шариков, завитков, барашков, часто похожи на рябь на поверхности воды. Перисто-слоистые облака имеют вид прозрачной белесоватой вуали, закрывающей небо, иногда в них различается волокнистая структура. Эти облака часто дают оптические явления - “гало” - светлые круги вокруг дисков луны и солнца или светлые дуги. Такие явления создаются при преломлении света в ледяных кристаллах и отражении света от их граней.

     В среднем ярусе высококучевые облака белого, серого цвета,  выглядят как пласты или гряды, состоящие из плоских валов, дисков, пластин, часто расположенных рядами. Они тонкие, но солнце затеняют. Высокослоистые облака, находясь в среднем ярусе, могут проникать в верхний ярус, вертикальная их мощность достигает нескольких километров. Они закрывают небо целиком или частично молочно-серым покровом, сквозь который видны размытые диски светил. Это типичные смешанные облака, дающие зимой мелкий снег, а летом осадки испаряются, не достигая земли.

     Слоистые облака нижнего яруса самые низкие, на равнине могут быть всего в нескольких десятках метров над землей. Они однородного серого цвета, летом - капельного строения, дают морось, зимой при низких отрицательных температурах из них могут выпадать ледяные иглы, снежные зерна, мелкий снег. Слоисто-кучевые облака имеют вид серых, беловатых гряд или слоев из дисков, валов, с более темными участками. Чаще всего облака состоят из мелких однородных капель, переохлажденных при отрицательных температурах, не дают осадков. Слоисто-дождевые облака имеют общее происхождение с высокослоистыми, но имеют более мощный слой в несколько километров от нижнего в средний и даже - в верхний ярус. Внизу они содержат капли и снежинки, поэтому цвет их серый, выпадает обложной дождь или снег.

     Кучевые облака расположены в нижнем и среднем ярусах, плотные, с резко очерченными краями, в виде холмов, куполов, башен белого цвета на солнце. Основания их темные, часто горизонтальные. Они состоят только из капель, осадков не дают. Кучево-дождевые (грозовые, ливневые) облака являются следующей стадией развития кучевых. Это мощные массы, сильно развитые по вертикали от нижнего до верхнего яруса, в виде гор и башен с приплюснутыми вершинами (формы наковален). Облака вверху состоят из кристаллов льда, внизу - из кристаллов и капель, дают осадки ливневого характера летом, часто - с градом, грозовыми явлениями, а зимой - сильный густой снег, крупу. Под основанием кучево-дождевых облаков часто наблюдаются скопления разорванных слоистых или кучевых облаков.

     При наблюдениях на метеорологических станциях определяют форму облаков, высоту нижней границы, облачность - степень покрытия неба облаками в баллах от 0 до 10 (если покрыто облаками 75% неба - облачность составляет 7,5 балла).

Осадки.

     Источником осадков является водяной пар атмосферы, который при конденсации образует облака. Выпадение осадков из облаков происходит при укрупнении капель воды или кристаллов льда до размеров, при которых они уже не могут оставаться во взвешенном состоянии и начинают падать. Рост капель происходит преимущественно за счет слияния крупных с мелкими при столкновении. В холодном климате, когда в облаках находятся и капли воды, и кристаллы льда, рост кристаллов происходит за счет испарения капель воды.

     Атмосферные осадки подразделяются по характеру выпадения на: обложные, ливневые и моросящие. Различают: жидкие, твердые и смешанные осадки.

      Обложной дождь выпадает в основном из слоисто-дождевых облаков длительное время непрерывно или с  небольшими перерывами и охватывает большую территорию.  

      Ливневой дождь выпадает из кучево-дождевых облаков за короткое время на небольшой территории и сопровождается часто сильным ветром. Интенсивность ливня ( а ) определяется высотой слоя  осадков (h, мм), выпавших за промежуток времени (t, мин): 

                                   а = h : t, мм/мин.

       Морось - осадки, состоящие из очень мелких капель, не образующих кругов при падении на водную поверхность, выпадают из плотных слоистых облаков.

     Смешанные осадки - это мокрый снег с дождем.

В лекции "13 Мемориалы, некрополи и кладбища" также много полезной информации.

     Твердые осадки: снег, снежная крупа, снежные зерна, ледяной дождь, град. Обложной снег выпадает из слоисто-дождевых облаков, другие - из кучево-дождевых облаков.                                                             

     Снег, выпавший при отрицательных температурах, образует на земной поверхности снежный покров. Наличие его и продолжительность залегания зависят от широты местности. На Крайнем Севере снежный покров лежит до 10 месяцев, в Средней Азии устойчивого снежного покрова не бывает.

     Состояние снежного покрова характеризуется его высотой, плотностью и залеганием. Высота обусловлена количеством выпавшего снега и может быть более 2 м (Камчатка, Сахалин). В Центральных и Северных районах России, в Европе - 0,5...0,6 м. Плотность снежного покрова - это отношение массы снега к его объему. Свежевыпавший снег имеет плотность 0,01 г/см3, слежавшийся и тающий - до 0,6 г/см3. Залегание снежного покрова зависит от рельефа местности, вида поверхности, скорости ветра. Эти факторы определяют неравномерность залегания: высокие сугробы и оголенные поверхности.

    Снежный покров обладает большим альбедо  (отражает до   95% солнечной радиации сразу после выпадения и до 35% - в загрязненном состоянии), малой теплопроводностью. Коэффициент теплопроводности увеличивается прямо пропорционально плотности и при средних ее значениях (0,2 г/см3) составляет 0,126 - 0,251 Вт/м на градус. Эта величина в 10 раз меньше, чем у почв.

     Снежный покров имеет большое значение для сельского хозяйства. Он является источником запасов воды в почве, необходимых для растений, защищает от вымерзания озимые и многолетние травы, корневую систему плодовых и ягодных культур. Например, при температуре воздуха -30 градусов и высоте снежного покрова 10 см температура почвы на глубине 3 см (где расположен узел кущения озимых) равна -16о, а при высоте снега 40 см - до -9оС.

      Для увеличения высоты снежного покрова используют приемы снегозадержания путем устройства кулис из высоко-стебельных растений, оставляемых на зиму (кукуруза, подсол-нечник), сохраняют стерню, создают лесные полосы, снежные валы и др. Эти приемы позволяют снизить скорость ветра и способствуют оседанию снега на поверхности почвы, а не сдуванию его.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5076
Авторов
на СтудИзбе
455
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее