Л.Т. Матвеев - Курс общей метеорологии. Физика атмосферы (1115251), страница 77
Текст из файла (страница 77)
Штриховая кривая представляет зависи- аления насыщения от темпеРатУРы. Натру " высоких значениях относительной влажности при достаточно высоких зна па а е оказывается больше и 1 смешивающихся масс давление пара е ока 2 давления насыщения Е при температур ( р ф е Т (на г афике точка Избыток пара сверх насыщения сконденсируется — образуется Анализ г афика показывает, что благоприятными условиями для образованйя тумана под влиянием смеш нализ графика пок щения сл жат: а) вы- У сокие значения относительной влажности )1 и 1, масс воздуха до смеше- е ела / ния (если )~ и 1я близки к 100%, то зп" туман образуется всегда); б) доста- 8 точно высокие значения температур Т, гб и Тз (при низких температурах штри- С ховая кривая имеет незначительную гп кривизну, вследствие чего только при гп ,I' достаточно большой разности Т, — Т1 15 и и больших значениях )1 н 1я точка С будет располагаться над точкой Р).
ю Более детально теория смешения масс воздуха рассматривается в п. В целом пРоцесс смешения воздуш- 0 з ~о и ных масс с различными т р~ж~нгр~- метрнческими свойствами и р'" Образование тумана под яяяя- (в свете исследований последних лет) яяеы смешения. существенную роль в образовании облаков и туманов. Под влиянием в основном именно этого фактора образуются туманы вблизи береговой черты (при наличии значительн ого перепада температур между сушей и водоемам) и фронтальные туманы (вблизи фронта). При образовании дру туманов смешение играет хотя н вспомогательную, но также немаловажную роль. как и об- Ф ески механизм образования туманов (так же как и оизич в) под влиянием горизонтального перемешивания можно лаков) под в с ва объема пред ставить в следующем виде. Если смешивают я д го возвоздуха с различной температурой, то температура тепло духа понижается. Избыток водяного пара (сверх насыщ ) ения в теплом воздухе при этом конденсируется.
Затем капли воды раняются на весь объем. Так как в холодном воздухе температура при этом повышается, то в нем возникает н д ток насыщения, поэтому часть капель испаряется, а оставшаяся масса капель образует туман. ной Охлаждение. Понижение температуры воздуха является одно из основных причин конденсации водяного пара как вблизи земной поверхности, так и в свободной атмосфере. Вследствие понижения температуры образуются наиболее интенсивные туманы.
В зависимости от вида процесса, приводящего к охлаждению, Обаака, туманы и осадки Туманы ' В действительности под влняннем турбулентного перемешнвання н выпадения росы происходит перераспределение водяного пара между слоями атмосферы, вследствие чего доля водяного пврв н до начала туманообравовання на денном уровне не сохраняет постоянного вннчення, я, нвн правило, уменьшается. различают: радиационные и адвективньге туманьс и трл4ань4 восхождения (вдоль склонов возвышенностей и гор). Радиационньге туманы образуются в результате охлаждения земной поверхности и прилегающего слоя воздуха под влиянием излучения и турбулентного перемешивания.
Понижение температуры земной поверхности вследствие излучения составляет в среднем около 1'С/ч. Обычно считают, что при образовании радиационных туманов доля водяного пара при охлаждении воздуха до точки росы остается практически постоянной'. Понижение температуры ниже точки росы сопровождается конденсацией водяного пара, которая приводит к уменьшению доли и давления водяного пара. Для образования тумана необходимо, чтобы скондеисировалось определенное количество водяного пара. Благоприятными условиями для образования радиационных туманов являются: а) отсутствие облачности или наличие облачности только верхнего яруса.
Увеличение количества облаков и уменьшение их высоты приводят к усилению противоизлучения атмосферы и уменьшению эффективного излучения земной поверхности, что не способствует охлаждению последней; б) высокая относительная влажность в начальный момент. Чем выше относительная влажность, тем меньше охлаждение, необходимое для достижения состояния насыщения и образования тумана. Адвективньсе туманьг образуются в теплой воздушной массе, перемещающейся на более холодную подстилающую поверхность, в результате неадиабатического охлаждения воздуха при соприкосновении с ней. В воздушной массе, сместившейся на холодную поверхность, устанавливается инверсионное распределение температуры.
Конденсация водяного пара начинается от земной поверхности и распространяется до верхней границы инверсии. Образованию адвективных туманов благоприятствуют следующие условия: а) высокая относительная влажность перемещающегося воздуха до вступления его на более холодную подстилающую поверхность; б) большая разность температур между воздушной массой и земной поверхностью; в) умеренные скорости ветра (2 — 5 м/с). Если скорость ветра велика, то развивается сильный турбулентный обмен, препятствующий образованию тумана. При слабом ветре воздушная масса медленно перемещается и, следовательно, медленно охлаждается от подстилающей поверхности; г) увеличение или постоянство доли водяного пара с высотой.
Т рбулснтный обмен всегда способствует выравниванию доли во- ур ) ляного пара по вертикали. Если доля пара возрастает с высото" й в приземном слое, то под влиянием турбулентного обмена количество водяного пара вблизи земной поверхности будет увеличиваться за счет переноса из более высоких слоев; д) умеренно устойчивая стратификация и сравнительно слабый турбулентный обмен.
При очень устойчивой стратификации (сильной инверсии) турбулентный обмен прекращается. Вследааа Станс жЕ МОЛЕКуЛярНОй дИффуЗИИ ОХЛаждЕНИЕ От ЗЕМНОЙ ПОВЕРХ- ности распространяется крайне медленно, поэтому туман обра- ется в данном случае в очень тонком слое вблизи земной позу верхностп. Частным случаем адвективных туманов являются береговые ф туманы, образующиеся на суше зимой при ветре с моря. Адвекмяе тивные туманы наиболее интенсивны и занимают большие плоз'' щади. Туманы восхождения (склонов) образуются в результате п д- о ьл ема воздуха вдоль склонов возвышенностей и гор. Воздух при эт ом адиабатически охлаждается, что приводит к конденсации во- он, дяного пара.
Стратификация воздуха, поднимающегося по скл у, ".. должна быть устойчивой, иначе вместо тумана будут развиваться кучевые облака. Основными причинами образования фронтальных туманов слу- Ф „'. жат: адвекция теплого воздуха (туман за теплым фронтом), горизонтальное перемешивание, а также увлажнение воздуха под я4' влиянием испарения (с земной поверхности и капель дождя, вы.. падающих из облаков). Следует обратить внимание на некоторую условность приведен- 24. ного подразделения туманов. Четкой границы между отдельными туманов не существует, поскольку образование их обусвидамп . Т, п и об азо- '4' ловлено, как правило, несколькими причинами.
° ак, при о р ванин радиационных туманов определенное значение имеют и ад.'-.вективные изменения температуры, ибо не существует воздушных масс, абсолютно однородных по горизонтали. Образование тума' нов испарения и адвективных туманов, как правило, сопровождается н радиационным выхолаживанием. Поэтому, когда говорят о том или другом виде туманов, то подразумевают основную "-.', причину туманообразования. Некоторые исследователи считают, Ф " что туманы следует подразделить лишь на рад ц диа ионные, возни'кающие в результате местного выхолаживания воздуха, адвек'тивные, причиной образования которых служат ад вективные изменения температуры и влажности, и смешанные, ннь4е, или адвектиенорадиационнь4е.
24 Заказ Ж 24! Туманы 3? l Облака, туман» н осадка По данным Н. В. Петренко, проанализировавшего наблюдения за туманами в Московской области за 1947 — 1956 гг., на долю адвективных туманов приходится 29 % случаев (128 случаев из 440), радиационных и адвективно-радиационных — 47 % (204 случая), фронтальных — 16% (72 случая) и на туманы, возникающие вследствие опускания слоистых облаков до земной поверхности— 8% (36 случаев). Большой интерес представляют данные о горизонтальной протяженности туманов.
Н. В. Петренко сопоставил наблюдения за туманами в !953 — 1956 гг. на 6 станциях в районе Москвы, удаленных друг от друга на расстояние от 5 до 50 км. Оказалось, что одновременно на 4 — 6 станциях туман наблюдается в несколько раз реже, чем на 1 — 2 станциях. Так, в 37% случаев (из 331) туман наблюдался только на 1 станции, в 21% — одновременно на 2, в 16 7о — на 3, в 11 % — на 4, в 6 % — на 5 и, наконец, в 9 % случаев' — одновременно на 6 станциях. Из всех видов туманов наиболее протяженными являются адвективные.
Примерно в 20% случаев они покрывали все 6 станций и в 33% случаев — 4 — 6 станций, в то время как радиационные туманы на 6 станциях одновременно отмечались лишь в 8% и на 4 — 6 станциях — в 24 % случаев, За 4 года (1953 — 1956 гг.) каждая из 6 станций была закрыта туманом в среднем в течение 778 ч, одновременно 2 станции — в течение 334 ч, 3 станции— 2!4 ч, 4 станции — 131 ч, 5 станций — 84 ч и все 6 станций— в течение 113 ч. Продолжительность тумана, одновременно наблюдавшегося в Быкове и Внукове (расстояние между ними 50 км), в 70% случаев не превышала 3 ч, в 25% случаев — 5 ч и только в 5% случаев — 1О ч и более.
Туман во Внукове при отсутствии его в Быкове в 74% случаев имеет продолжительность до 3 ч, в остальных случаях — от 4 до 12 ч. В центральной части Украины на долю адвективных туманов приходится 59 % общего числа дней с туманом, радиационных— 34%, фронтальных (в образовании которых адвекция также играет немаловажную роль) — 7% (за 1951 — 1960 гг. число дней с туманом в Киеве составило 83!). Адвективные туманы имеют и наибольшую продолжительность: в 30 и 9% случаев они непрерывно сохранялись соответственно более !2 и 24 ч (отмечены случаи существования тумана более 100 ч подряд).
Максимум повторяемости времени существования адвективных туманов приходится на интервал 7 — 12 ч. Радиационные туманы сохраняются в течение значительно меньших (по сравнению с адвективными) интервалов времени: в центральной части Украины они непрерывно наблюдались менее 3 ч в 51 % случаев и менее 6 ч — в 75 % случаев. 2 Физические характеристики туманов Водность туманов. Водность туманов изменяется в достаточно широких пределах; от тысячных долей до 1,5 — 2 г/ма. Согласно табл. 16.3, водность тумана возрастает с увеличением его интенсивности. Максимальные значения водности туманов одной и той же интенсивности при переходе от положительных температур к отрицательным уменьшаются.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
