Б.И. Извеков, Н.Е. Кочин - Динамическая метеорология (часть 1) (1115249), страница 25
Текст из файла (страница 25)
С есть такое значение Э, при котором энтропия обращается в нуль. Если в выражении потенциальной температуры опять принять за нормальное давление Р= 1000 мбр, то ,(1000)) (49) Согласна Шоу Я=О при р=1000 мпр. 7=100'. В этом случае 9=100'. Следовательно настоянная С= 100 и Э =100 ° ссз (50) Частица воздуха нагревается приблизительно на 1' при опускании на 100 м. Таким образом, если она на высоте в имела температуру 7, то, опустившись к уровню моря, она примет температуру (Т.+-100). Таккак вообще говоря, на уровне моря господствует давление р,, отличное ат 1000 мбр, то, чтобы донести частицу да давления в 1000 мбр, нужно сжать ее ыа ( 1 ) мбр, вследствие чего получается еще повышение температуры на ( 0 ') 'С. Таким образом приближенное значение потенциальной температуры будет 6= 7.+.,~ .+. ' ~-'т....,.... (51) Например, если з= 2360, Г= — 5',О, р,= 976 мбр, то потенциальная температура массы газа равна — 5,0.+- 23,6 + 2,0 = 20,6 10,0 ям 6,1 Вообщ ос , ч 'чн иа й'.
е потенциальная температура играет ту же роль для свободферы, как обычная температура для однородной жидкости. то равновесие ненасьпценной массы воздуха будет устойчивым, ым или неустойчивым в зависимости ат того, будет ли пои температура расти, оставаться неизменной нли убывать . ной атм Йокажем '.ф!': ':,. ' -: с, высота Приближенная формула эта годится примерно до высоты 5000 м. Так например при р,=1000 м0р, г,=ОвС, т=б'С(км находим такие разности между истинным значением потенци9льной температуры воздуха на высотах а= 2,5; 5,0 и 10,0 км и значением, вычисленным па приближенной формуле: 2,5 5,0 9 — 9' 0,4 1,6 рассмотрим, как изменяется е высотой потенциальная температура слоев воздуха, если постоянный вертикальный температурный градиент равен т.
В каждом слое р»Х 9= Т( — ~ =9 (х) ~и аэ 1ат хд э дл . Т, ал ,о ах Но 1 дЭ 1 'дТ Хл 1 /1»л дТ) . Э дх Т дз ЯТ Т ~Я дл/' или (52) дз Т Отсюда следует, что при аэ — > О равновесие устойчиво, дэ дг - — =О равновесие безразличное дэ да — — < О равновесие неустойчивое. Потенциальную температуру массы воздуха в свободной атмосфере можно рассматривать, как метеорологический элемент, который хотя и не наблюдается прямо, но удобно вычисляется по наблюдениям температуры и давления, подобно тому как вычисляется например удельный об'ем...С Для удобного вычисления потенциальной температуры по обычной температуре и давлению построена таблица с двумя входами, приложенная в конце книги.
Для той же цели может служить специальная адиабатная бумага, предложенная Ш тюв е, о чем будет сказано несколько далее. Если воздух не сухой, но содержит пары воды, то в выражении потенциальной температуры 9= т© коэффициент Х изменяется в зависимости от содержания паров, однако, изменения этого коэффициента настолько малы, что, покуда не начн-.'":,.::,',:::;.„:~, кается конденсация, можно при определении потенциальной температуры считать воздух сухим. При этом ошибки, происходящие от пренебреже'- ния влажностью не превосходят точности наблюдений. В самом деле, алия-:;,::.',!.
ние малых изменений показателя Х не имеет большого значения. Оно':,',:--,"::,'-;'' могло бы оказывать влияние на величину 9 только в случае большого"; '.",.-'.~~ содержания пара. Но это имеет место только при высоких температурах::::,:,.'» в самых низких слоях атмосферы. В этом случае однако давление р Р близко к стандартному давлению и отношение — близко к единице. Таким образом изменение х опять таки оказывает малое влияние на ве-,-';:-',» э личину — и следовательно на величину 9. При малых р, прн значениях,',:-:;~!~~ отношении — превышающих заметно единицу, т. е. на. больших вЫСо-,::;;::;,'»'" Р тах имеют место низкие температуры.
Вместе с тем удельная влажибе~ь ",.'~.'. падает, так что Х становится близким к значению его для сухого-возду~:;-:,;:!::::::;» ' Следующая таблица показывает, как изменяется 1 при увеличении удельной влажности д 1 ~р!кгр Х = 0,28840 5 Х = 0,28841 10 Х = 0,28842 30 Х = 0,28843 Если положить Л равным не 0,2884, а 0,2885, то вычисление потенциальной температуры на 12 «м высоты даст разность между двумя результатами в 0,05'. Но для вычисления потенциальной температуры с точностью до 0,1' требуется измерение температуры тоже сточнбстыо 0,1' и давления с точностью 0,2 нбв. Эта точность при аэрологических.
наблюдениях является трудно достижимой, Таким образом практически потенциальная температура влажного воздуха может рассматриваться как потенциальная температура сухого воздуха вплоть до самого начала конденсации. Наряду с изобарическими, изотермическими и изостерическими поверхностями можно рассматривать также поверхности одинаковой потенциальной температуры, которые очевидно являются также поверхностями одинаковых значений энтропии и потому могут быть названы и вен т ропическими поверхностями.
Воздушная частица, движущаяся без притока и без отдачи тепла 1аднабатически), сохраняет постоянной свою потенциальную температуру. Такие движения без притока энергии или вернее с малым притоком энергии, которым можно пренебречь, повидимому часто имеют место в атмосфере. Поэтому в первом приближении мы можем считать, что частицы, образующие изентропическую поверхность, все время остаются на этой поверхности, и следовательно перемещение изентропических поверхностей в свободной атмосфере происходит таким образом, что эти поверхности состоят все время из одних и тех же частиц. (Некоторые авторы выражаются не совсем правильно, говоря, что воздушные массы обычно и легче всего перемещаются по изентропическим поверхностям).
Отсюда ясно, почему бывает полезно и выгодно пользоваться поверхностями одинаковой потенциальной температуры в метеорологии и аэрологии. Разсмотрение изентропических поверхностей вместо горизонтальных поверхностей или поверхностей уровня для черчения на ннх синоятических карт представляет многие существенные преимущества. Для того, чтобы построить топографию такой изентропической поверхности на обычной карте т. е. высоту ее залегания над различными точками, надо знать значения давления и температуры на станциях и значения вертикального температурного градиента; отсюда уже легко вычислить значения энтропии для разных высот и построить топографические карты различных изентропнческих поверхностей.
Аэрологические наблюдения на достаточно густой сети дают воз' можность приблизительно строить карты таких поверхностей. Увеличение числа наблюдений без сомнения даст возможность строить их точнее. При этом некоторые авторы для обозначенить поверхности дают значения потенциальной температуры в градусах, а другие (например З Шоу) значения энтропии, причем 9=100 л гя. На рис. 4 изображена карта одной из изентропических поверхностей для северного полушария по Шоу.
На такой карте изотермы сонпадают с изобарами, а также и с изостерами. Внизу приведена топография этой поверхности, т. е. высота ее залегания в километрах над различными станциями северного полушария. Кривые. начерченные на карте, изпбражают нзотермы через 10'С. Онн же являются изобарами, значение '1";:";,: †,'::-'„:.. ",';-которых указано в соответствующей строке и они же являются изосте-:;. рами, значения которых также даны в 3-ей строке.
й"':-':"-:::-".... Изентропическая поверхность 11,25 10а — (нормальный летний режим). арг. :град. рис. 4. Изотермы (ьоторыс вместе с тем являются нзобарами и изостерами) начерчены на изентропнческой поверхности 11,25 10а — Мелкнецифры ' град. изображают температуры ча земной пОверхности, причем начальная цифра 2 всюду о.;ущена.
Высота иззнтропической поверхности над различными станциями в кл. Изобары .. . 925 850 750 Изотермы... 800 290 280 Изоникны... 1075 10% ' 925 650 575 500 270 260 250 850 775 700 425 лмгр 240 град 62о г,р(ла Агра (Индия) ....... 0,43 Пупа (Видна)...,.... 1,0 Батавия (Ява) . .. .. . .. 1,5 Сев,-Атлант. Океан 10 — 26 1ч . 1.5 Гресбзк (Техас)....... 1,6 Сев.-Атлант. Океан 20 — 40 Х . 1 7 Брокен Арроу (Оклагоааа) .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
