Методы измерения влажности воздуха

Методы измерения влажности воздуха

В настоящее время для измерения влажности воздуха наибо­лее широко используются психрометрический и сорбционный методы.

Название первого   метода   произошло   от   греческого   слова102

Глава 5

«психрос» — охлаждение, холод и говорит о том, что измерение влажности воздуха основано на охлаждении одного из термомет­ров. На этом методе основана работа наиболее распространенных приборов для определения влажности воздуха — станционного и аспирационного психрометров.

Станционный психрометр устанавливают в психро-метрической будке на метеоплощадке.

Аспирационный психрометр МВ-4М, являясь одним из точных и удобных в работе метеорологических приборов, ши­роко применяется при полевых наблюдениях. Он имеет неболь­шую массу (600 г), удобен при переноске.

При измерении температуры и влажности воздуха в посевах¹ аспирационный психрометр устанавливают горизонтально на опре^ деленном уровне. Отверстия защитных трубок должны быть ори­ентированы в противоположную от Солнца сторону и навстречу ветру. Смачивание батиста смоченного термометра необходимо производить специальной пипеткой и только при вертикальном положении психрометра, чтобы вода из пипетки не попала в за­щитные трубки.

Сорбционный метод измерения влажности воздуха основан на свойстве гигроскопических тел реагировать на изме­нение влажности воздуха. На этом свойстве основано действие гигрометров.

Рекомендуемые материалы

Волосной гигрометр МВ-1 служит для измерения от­носительной влажности воздуха. Действие прибора основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять длину в зависимости от относительной влажности воздуха. Изменение длины волоса передается на стрелку, указывающую относитель­ную влажность на шкале, градуированной от 0 до 100%.

Гигрограф М-21А — прибор для непрерывной записи относи­тельной влажности воздуха. Приемной частью прибора является пучок обезжиренных человеческих волос. В остальном устройство прибора примерно аналогично термографу.

Суточный и годовой ход влажности воздуха

Суточный ход влажности воздуха определяется из данных на­блюдений по станционному или аспирационному психрометру.

Суточный ход парциального давления водяного пара над океа­нами, морями и в прибрежных районах суши аналогичен суточ­ному ходу температуры воды и воздуха. Максимум отмечается в 14—15 ч, а минимум — перед восходом Солнца. Такой же ход наблюдается над материками в холодное время года. Летом же над материками, особенно в жаркие дни, в полуденные часы упру^ гость пара вблизи земной поверхности уменьшается вследствие интенсивного турбулентного перемешивания восходящих потоков, уносящих более влажный воздух из приземного слоя вверх. В этом

Водяной пар в атмосфере

103

случае в суточном ходе упругости пара отмечаются два миниму­ма: ночью и в полуденные часы, а также два максимума: утром и вечером.

Годовой ход парциального давления водяного пара совпадает с годовым ходом температуры воздуха как над океаном, так и над сушей. В северном полушарии максимум упругости пара наблю^ дается в июле, минимум — в январе. Например, в Москве средняя месячная упругость пара в июле составляет 15,6 гПа, а в январе! 2,7 гПа.

Суточный ход относительной влажности воздуха противополо­жен ходу температуры. Это объясняется тем, что упругость насы­щения увеличивается с повышением температуры быстрее, чем воз­растает поступление водяного пара в атмосферу из-за повышения интенсивности испарения. Следовательно, Е возрастает быстрее, чем е. Поэтому / уменьшается и суточный минимум относитель­ной влажности воздуха наступает около 14—15 ч_: Максимум на­блюдается ночью или ранним утром, около времени восхода Солн­ца. Исключения бывают иногда в приморских районах, где в по­луденные часы ветер дует с моря, принося более влажный воздух.

Годовой ход относительной влажности воздуха имеет минимум летом, а максимум — зимой. Например, в Москве (ТСХА) отно­сительная влажность в 13 ч в июне в среднем составляет 50%, а в декабре 84% Вторая зона с такой же высокой относи­тельной влажностью воздуха находится на островах и побережье Северного Ледовитого океана, что обусловлено низкой темпера­турой воздуха и соответственно очень малой упругостью насыще­ния. Наименьшая относительная влажность наблюдается в пусты­нях, где даже средние месячные ее значения летом не превыша­ют 15—20%, а в отдельные сроки она может быть еще гораздо более низкой.

Ход дефицита насыщения водяного пара непосредственно свя­зан с ходом температуры воздуха. Дефицит бывает наибольшим в 14—15 ч, а наименьшим — перед восходом Солнца. В годовом ходе дефицит насыщения водяного пара имеет максимум в самый жаркий месяц и минимум в самый холодный. В засушливых степ­ных районах СССР летом в 13 ч ежегодно отмечается дефицит насыщения, превышающий 40 гПа. В Москве (ТСХА) дефицит насыщения водяного пара в июле в 13 ч в среднем составляет 13,4 гПа, а в декабре и январе только 0,6 гПа (рис. 22).

Количественные характеристики влажности воздуха обычно получают в психрометрической будке на высоте 2 м. Но в разных природных условиях они существенно различаются. Так, напри­мер, амплитуда суточного хода характеристик влажности воздуха в посевах и в лесу меньше, чем над оголенной почвой

Парциальное давление водяного пара с высотой уменьшается в 4—5 раз быстрее, чем атмосферное давление. Уже на высоте 6 км парциальное давление водяного пара в 9—10 раз меньше, чем на уровне моря. Это объясняется тем, что в приземный слой атмосферы водяной пар поступает непрерывно в результате испа­рения с деятельной поверхности и его диффузии за счет турбу-" лентности. В более же высокие слои атмосферы пара поступает меньше, чем в приземный слой. Кроме того, понижение темпера­туры воздуха с высотой ограничивает возможное содержание во­дяного пара, так как если количество пара в воздухе становится больше предела насыщения, то избыточный пар конденсируется.

Относительная влажность распределяется по вертикали нерав­номерно. В приземном слое атмосферы в летние дни она несколь­ко возрастает с высотой за счет быстрого понижения температуры воздуха, затем начинает убывать вследствие уменьшения поступ­ления водяного пара и снова возрастает до 100% в слое образо­вания облаков.

В растительном покрове водяного пара содержится больше, чем над оголенной почвой, так как растения испаряют большое количество воды, к тому же в растительном покрове сильно ослабева­ет скорость ветра и уменьшается турбулентная диффузия пара. Поэтому парциальное давление водяного пара в растительном по­крове выше, чем над ним, особенно в дневные часы.

Относительная влажность в растительном покрове также по­вышена. Например, в посевах высокостебельных культур (кукуру­за, сорго, конопля) относительная влажность воздуха в ясные тихие дни может быть на 20—30% выше, чем над оголенной поч-> вой. В таких посевах наибольшая относительная влажность на­блюдается у поверхности почвы, затененной растениями, а наи­меньшая— в верхнем ярусе листьев.

Дефицит насыщения водяного пара в посевах значительно меньше, чем над оголенной почвой. Его распределение характе­ризуется понижением от верхнего яруса листьев к нижнему (табл. 25).

Таблица 25

Распределение по вертикали относительной влажности и дефицита насыщения

водяного пара в полдень над оголенной почвой и в посеве кукурузы (фаза

выметывания метелки) в Молдавии (по Ю. И. Чиркову)

Летом парциальное давление водяного пара и относительная влажность несколько выше в лесу, чем в поле. Например, в лесо­степной зоне относительная влажность в дубраве выше на 10— 14%. В древостое изменение влажности воздуха с высотой харак­теризуется общей закономерностью: наименьший дефицит насы­щения и наибольшая относительная влажность наблюдаются у по­верхности почвы, наименьшая относительная влажность и наи­больший дефицит насыщения — у верхушек крон. 106

Значение влажности воздуха для производства

Влажность воздуха оказывает заметное влияние на растения и животных. При большом дефиците насыщения водяного пара резко возрастает испарение с поверхности почвы и усиливается транспирация растений. При дефиците насыщения больше 40 гПа испарение с поверхности влажной почвы превышает 80 т воды в сутки с 1 га, что приводит к иссушению почвы. Длительное пре­бывание растений в воздухе, имеющем относительную влажность ниже 30%, вызывает преждевременное усыхание листьев и щуп­лость зерна. Влажность воздуха влияет на качество продукции многих сельскохозяйственных культур. Например, малая влаж­ность снижает качество льноволокна, но повышает хлебопекарные качества пшеницы.

Повышенная относительная влажность способствует развитию и распространению ряда болезней сельскохозяйственных культур (фитофтора картофеля и томатов, мильдью винограда, белая гниль подсолнечника, различные виды ржавчины зерновых культур и др.).

Пониженный дефицит насыщения водяного пара замедляет со­зревание хлебов и просыхание зерна и соломы (табл. 26). Поэто­му производительность уборки хлебов комбайнами снижается с уменьшением дефицита насыщения. При дефиците насыщения ^8 гПа условия работы комбайнов хорошие, при' дефиците гПа эти условия оцениваются как плохие.