Л.Т. Матвеев - Курс общей метеорологии. Физика атмосферы (1115251), страница 78
Текст из файла (страница 78)
Таблица Ы.З. Водность туманов (г/м') райличной интенсивности при яоложительных н отрицательных температурах Интснсианбссь тумана т с Туман умеренный ~ сильный слабый 0,10 — 0,78 0,08 — 0,3? 0,04 — 0,18 0,08 — 0,1! 0,02 — 0,09 0,02 — 0,04 ,л О СО Адвективный Испарения С ростом температуры может увеличиваться лишь водиость туманов охлаждения (радиационных и адвектнвных). Водность туманов испарения, образующихся под влиянием притока водяного пара, наоборот, при повышении температуры воздуха уменьшается. Объясняется это тем, что с понижением температуры воздуха увеличивается разность температур, а вместе с этим поток водяного пара между водной поверхностью (температура ее всегда близка при рассматриваемых условиях к 0'С) и каким- либо фиксированным уровнем, например 2 м. Экспериментальные данные, приведенные на рис.
16.3 и !6.4, удовлетворительно согласуются с этим заключением. Сведения о распределении водности туманов с высотой весьма малочисленны, По имеющимся экспериментальным данным, водф ность туманов и дальность видимости в них существенно изме'й- няются с высотой лишь вблизи земной поверхности и верхней границы туманов. В большей части туманы по вертикали доста;;: точно однородны (рис. 16.5 и 16.6). По данным измерений, сред- и ние значения водности адвективных туманов (о. Диксон) на вЫ- тийн сотах 2 н 20 и равны соответственно 0,21 и 0,18 г/мй.
При этом примерно в половине случаев (в 20 из 41) значения водности на высотах 2 и 20 м практически были равны между собой, в ос;" тальных случаях водность как увеличивалась, так и уменьшалась с высотой. Более полные данные о водности туманов получены путем самолетного зондирования атмосферы на Украине. Распределение водности туманов по данным измерений с октября 1960 г. по 24" 372 Облава, тумамы м осадам !У Тумамы 300 Т' -25 200 -21 0,20 5 г/мз О 0,02 0,04 О,ОЕЗ г/мз Рис. 16.4. Водпость туманов испарения иад Кольским заливом. Рис.
16,3. Водиость туманов исиарения иад р. Ангарой. 800 2ОО Высоте, м Туман .. Кривая 'Лс м г я 8 200 Зсс 00 4 з 100 200 0,47 0,30 Адвективиый Радиациоииый 0,44 0,17 0,36 0,21 0,26 0,21 О,!4 0,32 0,16 0,25 0 г гР Мс„ июнь 1962 г. приведено в табл. 16.4 (здесь каждая цифра — результат осреднения примерно 300 измерений водности). Со. гласно этим данным, водность адвективных туманов увеличивается с высотой: вблизи земли она равна 0,1 — 0,2 г/м', в верхней части тумана 0,4 — 0,6 г/м'. Водность радиационных туманов наиболь- Т 'С вЂ”,И -ЮФ -50 -25 -22 -!О -!4 -!О О шая вблизи земной поверхности, с увеличением высоты она медленно уменьшается. Однако распределение водности радиационных туманов зависит от стадии развития.
В только что образовавшемся тумане максимум б" наблюдается вблизи земной поверхности. В средней стадии развития максимум водности смещается на середину слоя. В последней стадии распределение 6* в радиационном тумане такое же, как и в адвективном. Таблица 16.4. Распределение водности туманов (г/м') по высоте Относительная влажность н агрегатное состояние туманов. В атмосфере наблюдаются: а) капельно-жидкие туманы, состоящие из капель воды; б) кристаллические или ледяные туманы, состоящие из кристаллов льда; в) смеиганн)яе туманы, состоящие из капель воды и кристаллов льда.
Кристаллические и смешанные ."т туманы наблюдаются только прн отрицательных температурах, капельно-жндкие — прн положительных и отрицательных, Из 440 случаев туманов, зафиксированных за !О лет (1947 — 1966 гг.) О! 02 цз Г)Ф О О! 0,2 5 г/мз Рис. !6.5. Распределеиие водности тумаков по высоте, характеризуюгдееся постепенным (а) и резким (б) нарастанием водности с высотой. . Рис, 16.6. Распределение по высоте водности (/) и метеорологической дальпости видимости (!/1 в тумаке. Диксон, сентябрь !956 г.
0 О/ 02 ОЕ3 г/м , в Подмосковье, в 171 случае (39 % ) они возникли при темпера.-туре выше 0'С, в 33 (7%) — при 0'С н в 236 (64%)— ;.ниже 0'С. Согласно наблюдениям, минимальные температуры, до ' которых туман остается капельно-жндкнм, колеблются в доста- Облака, туманы н осадки точно широких пределах: от — 3 до — 28'С. Прн этом, чем меньше примесей содержится в воздухе, тем до более низких температур существует туман как капельно-жидкий.
Температура кристаллических туманов изменяется от — !6 до — 58'С, смешанных — от — 11 до — 26'С. Относительная влажность воздуха в туманах при положительных температурах чаще всего составляет 96 — 100%, т. е. близка к 100%. С понижением температуры, как показывает рнс. 16.7, относительная влажность в тумане уменьшается и при температурах от — 30 до — 40'С достигает 80 — 70 %. 87о туманы 16 пределения капель по размерам является наличие максимума при некотором значении радиуса г = г (рис. 16.8).
Повторяемость 7(г) капель уменьшается быстрее в сторону меньших и медленнее в сторону больших, чем г, радиусов. Рис. 16.8. Распределение капель по размерам в капельно-жидких туманах при температуре воздуха от — 9 до †!О 'С. ()% 8 8 * ! 4 2 гм, 0 4 6 8 70 72 74 78 78 2022242828 80тмнм -20 -70 0 70 207 С Рис. 16.7. Относительная влажность 1 в туманах при разных температурах. 7 — Ростов-иа-дону, у — донецк, 3 — сыктывкар, б — волгоград. б— Одесса, б — Харьков, 7 — Москва. По наблюдениям в Подмосковье, относительная влажность в туманах при температурах выше — 20'С была равна 96 — 100% в 64 случаях, 91 — 95 % в 15 случаях и меньше 90 /о только в 4 случаях (из 83). С увеличением высоты относительная влажность в туманах практически не изменяется. Так, на верхней границе тумана дефицит точки росы (Т вЂ” т) равен 0 — 0,5'С в 24 случаях (из 44), 0,6 — 1,0'С в 10 случаях и 1,0 — 2,0'С в 7 случаях.
При этом намечается тенденция к увеличению разности (Т вЂ” т) с понижением температуры. Число и распределение капель по размерам. Экспериментальными исследованиями установлено, что естественные туманы состоят из частиц различного размера, т. е. являются полидисперсными. Число капель в 1 смз изменяется от 0,5 до 93 в случае адвектпвных туманов, от 50 до 860 в радиационных туманах и от 70 до 500 в туманах испарения средней интенсивности.
Размеры элементов тумана изменяются в достаточно широких пределах: от долей микрометра до нескольких десятков (а кристаллов — сотен) микрометров. Преобладающее число капель имеет радиус 2 — 18 мкм. Характерной особенностью кривой рас- Размеры кристаллов льда в туманах испарения (на Ангаре) составляют 3 — 125 мкм (г = 25 —:55 мкм) в слабых туманах, 9— 355 мкм (г =35 —:75 мкм) в умеренных и 9 — 475 (г„=25 —: 190 мкм) в сильных туманах. С понижением температуры от — 12 до — 37'С радиус г уменьшается от второго значения до первого (указаны в скобках). Еще более мелкие капли туманов получены на Украине: г мкм...
3 4 5 6 7 8 9 1О 11 У (г) % .. 35,9 26,4 14,7 10,4 5,9 2,0 1,5 1,0 2,2 Среднее (арифметическое) значение радиусов капель по этим данным составляет 3,5 мкм. В 97,8 об7 случаев радиус капель туг мана не превышет 11 мкм. Более детально вопрос о распределении капель по размерам обсуждается в п. 6 главы 18. Распределение температуры с высотой в туманах. Наиболее характерной особенностью термического режима туманов, установленной лишь в последние десятилетия, является наличие вблизи земной поверхности слоя атмосферы, в котором температура падает с высотой (у)0). Это заключение справедливо не только для туманов испарения (в которых этот слой существует во всех случаях), но и для других туманов.
Результаты анализа аэро- статного зондирования в Подмосковье приведены в табл. 16.5. Согласно табл. 16.5, распределение температуры в адвектив,,' ных туманах в 12 случаях из 14 характеризуется падением температуры (7)0) в приземном слое (чаще всего до высоты более ,:" 200 м). Велика также повторяемость туманов других типов (фрон:., тальных, адвективно-радиационных и туманов, образовавшихся в результате опускания слоистых облаков) с таким же распреде: лением температуры (25 случаев из 34). Совершенно естественно, ;;, что в радиационных туманах, образующихся при малых скоростях ветра и слабо развитом турбулентном обмене, повторяемость при; земных инверсий (15 случаев из 35) более высокая, чем в других 377 Облака, тумвиы и ослики 37б 1У Туыииы Таблица 16.6. Число случаев различной стратификации втмосферм (А, Б, В, Г) при разных туманах л ) в ) в Число воилиро- веииа Тулки с Ю ст Адвективный Радиационный Все другие 2 ! 1О !4 35 34 2 ! типах туманов.
Но н в радиационных туманах преобладает (20 случаев из 35) такое распределение температуры, при котором в приземном слое Т)0 (чаще всего до высоты 60 — 200 м). Вертикальный градиент температуры в приземном слое в тех случаях, когда он больше нуля, близок к влажноадиабатическому: в адвективных туманах Т примерно в '/з случаев несколько больше Т', н в '/з меньше Т'; в радиационных туманах, наоборот, Т)Т', в //з случаев н Т(у' в остальных случаях. Процесс образования тумана н появления слоя с Т.э 0 можно с качественной стороны представить в следующем виде.
Первоначально туман образуется в тонкой пленке воздуха, прилегающей к земной поверхности. Земная поверхность имеет низкую температуру до вступления воздушной массы на подстилающую поверхность (в случае адвективных туманов) или охлаждается вследствие радиационных потерь тепла ( в случае радиационных туманов). Охлаждение вышележащих слоев воздуха происходит в основном под влиянием турбулентного обмена. До тех пор пока толщина тумана мала, земная поверхность продолжает охлаждаться под влиянием излучения, что способствует сохранению инверсии температуры. Но как только толщина тумана станет значительной (не менее 100 — 200 м), земная поверхность вследствие излучения перестает охлаждаться (ее радиационный баланс равен нулю).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
