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)
Высота установки приборов, см | Над оголенной почвой | В посеве | Примечание | ||
относительная влажность, % | дефицит насыщения, гПа | относительная влажность, % | дефицит насыщения, гПа | ||
200 | 23 | 24,5 | 27 | 21,9 | Высота растений 220 — 240 см |
150 100 | 22 | 2?,2 | 33 40 | 20,0 18,1 | Густота посева 40 тыс. растений/га |
50 • | — | — | 45 | 15,5 | |
25 | — | — | 48 | 14,3 | |
10 | 24 | 31,5 | 52 | 13,5 | "Пища в истории человечества" - тут тоже много полезного для Вас. Затенение междурядий около 95% |
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.