Л.Т. Матвеев - Курс общей метеорологии. Физика атмосферы (1115251), страница 79
Текст из файла (страница 79)
Излучающая поверхность смещается с этого момента на верхнюю границу тумана, а внутри тумана термический режим регулируется процессами, с количественной стороны описываемыми уравнениями переноса тепла и влаги в турбулентной атмосфере (см. уравнения (3.1) и (3.2) главы 17). Отметим, что толщина слоя, в пределах которого радиационный поток в тумане Примечание.
В таблице обозначено: А — прнземная ннверсня до высоты г; Б — приземная инверсия на высоте г сменяется падением температуры, а выше — вновь инверсия;  — падение температуры до высоты в, а выше — инверсия; à — падение температуры, сменяемое задерживающими слоями (нлн без них). Скорость ветра, м/с Общее число случаев Туман 9 — /О т-з б — б !28 204 41 !4 !6 1 22 !24 Адвективный Радиационный п адвек' тивио-радиацнонный ' Из опустившихся слои:.
стых облаков Фронтальный 16 14 5 2 22 5 16 !9 Общее число случаев !76 440 80 преобразуется (с точностью до 5%) в поток излучения черного тела при температуре рассматриваемого уровня, составляет около 400 †5 м при водности б " = 0,1 г/м' и радиусе капель до 10— 12 мкм, С увеличением водности толщина этого слоя уменьшается (практнческн обратно пропорционально бл). Начиная с момента времени 1*, когда радиационный баланс земной поверхности становится близким к нулю, в приземном слое 'ь! (н прежде всего вблизи уровня г= О) создаются условия, способствующие повышению температуры во времени. и С качественной стороны это объясняется тем, что прн инверсионной стратификации приземного слоя и росте температуры почвы с глубиной, которые наблюдаются в момент 1"', потоки тепла (турбулентный в воздухе н молекулярный в почве) направлены к границе раздела воздух — почва (т.
е. к уровню а = О). Совершенно очевидно, что поступающее сюда тепло (из воздуха ;' и почвы) должно вызывать рост температуры во времени. В последующем цовышенне температуры распространяется и на более высокие уровни. Так как наибольшая скорость изменения тем. ", пературы во времени (т. е.
производная дТ/д() имеет место вблизи уровня г = О, то температура воздуха на этом уровне по истечении некоторого промежутка времени (от !и) оказывается выше, чем на более высоких уровнях, т. е. Т)0. Толщина слоя с 7~0 тем больше, чем сильнее развит турбулентный обмен, который связан прямой зависимостью со скоростью ветра, и чем больше промежуток времени, прошедшего от момента !е. Скорость ветра. Как уже отмечалось, для образования радиа, ционных туманов благоприятны условия, когда скорость ветра, : вблизи земной поверхности мала, возникновению адвективных туманов благоприятствует умеренный ветер. Результаты наблюдений за ветром в Подмосковье и Москве даны соответственно в табл. 16.6 ', и 16.7.
Согласно данным табл. 16.6, радиационные туманы в 93% случаев образуются при штиле илн скорости ветра (на высоте Таблица 16.6. Повторяемость (число случаев) скоростя ветра на уровне флюгера при туманах различных типов. 1947 †19 гг. Облака, туманы и осадки 378 Таблица !6.7. Повторяемость (число случаев) скоростей ветра иа рааиык уроииик ири радиициоииык и адаектииио-радиациоииык тумаках. Москва, 1953 — 1966 гг.
Скорость ветра, и!с ы !з м 1з ГО 8рч !2 100 200 300 600 700 1500 43 5 2 2 1. 2 1 22 17 14 8 3 1 !О 27 12 13 7 8 5 !5 !4 !4 16 10 !О 9 11 !! !3 !О 2 9 14 5 3 8 1 5 2 ! ! 1 4 ! 76 7! 70 57 59 50 ' 16 Тумавм 379 толщиной ве в Подмосковье (верхняя граница туманов определялась наблюдателем с борта аэростата): ле м ... 50 50 — 100 100 — 200 200 — ЗОО 300 — 600 600 — 1000 1000 67..... ! 3 10 16 12 2 1 Эти данные получены в холодное время года. Наибольшая повторяемость приходится иа интервал 200 — 300 м. Толщина туманов, сопровождающихся образованием приподнятой инверсии, растет вместе со средней (для слоя, в котором Т)0) скоростью ветра (рис.
16.9). хм 400 100 200 — 300 600 900 — 1500 1 — 5 ! — 7 2 — 8 2 — 9 Высота, и . Скорость. м/с Высота верхней границы туманов. Верхняя граница туманов в большинстве случаев, по всей вероятности, совпадает с верхней границей приземной или приподнятой инверсии, т. е, с таким уровнем, иа котором 7 = 0. В тех случаях, когда температура в приподнятой инверсии резко возрастает с высотой, верхняя граница практически совпадает с нижней границей приподнятой инверсии. Более строго верхнюю границу тумана можно определить расчетным путем, исходя из соотношения 6* = Я вЂ” а (Т). Если профили влагосодержания Я и температуры (а значит, и а ) определены (рассчитаны), то верхняя граница тумана з* может быть найдена из уравнения 1,)(зе)=а (Т*), где Т* — температура на высоте з".
Фактические данные о высоте верхней границы тумана все еше малочисленны. Приведем число случаев Аг туманов с различной 1Π— 12 м) 1 — 2 м/с, а адвективные туманы в 80 % случаев (102 из 128) наблюдаются прн скорости ветра 1 — 6 м/с. Скорость ветра больше 5 — 6 м/с на высоте 10 — 12 м (флюгер) в тумане отмечается крайне редко (7 случаев из 440). Штиль при образовании туманов наблюдается достаточно часто (для всех типов туманов в 176 случаях из 440, из них 124 случая приходятся на радиационные туманы).
Однако это справедливо лишь в отношении малых высот. На более высоких уровнях, как следует из табл. 16.7, штиль при тумане — крайне редкое явление. Так на высоте 100 м штиль отмечен только в 5 случаях, а на высотах более 200 м — в 2 случаях, в то время как на высоте 10 — 12 м он наблюдался в 43 случаях.
При туманах наиболее часто отмечаются следующие скорости ветра: 300 гоо Рис 16.9. Зависимость тол щииы иодыииерсиоииого ту мана от скорости ветра ! — о. двксок, у — Бодекское оверо, 3 — Лккдберг, 4 — Мурмввск, З вЂ” Московскее область. 670 г 3 4 5 6 7 8 3 и и/с толгдквв тумана, м Число случввв Туман > ООО ЗОΠ— ЗОО ЮΠ— 200 ( 1ОО 62 23 18 1О 0 6 !5 0 14 21 5 19 36 !8 28 !2 52 21 0 25 12 Адаектиииый Радиационный Адиектииио-радиациоииый Фронтальный Все туманы 11 !04 26 5 28 !7 18 13 0 2! 19 30 Верхняя граница тумана над Украиной наиболее часто совпадает с началом приподнятой инверсии (табл.
16.9). Согласно этим данным, верхняя граница тумана в 82 те случаев откло- Сведения о повторяемости толщины туманов по результатам самолетного зондирования их с октября 1960 г. по июнь 1962 г. над Украиной представлены в табл. !6.8. Согласно этим данным, средняя толщина туманов составляет: 320 м для адвективных, 155 м для радиационнЫх, 260 м для адвективно-радиационных, 400 м для фронтальных. Связь между интенсивностью (дальностью видимости) и толщиной тумана отсутствует. Таблица !68. Повторяемость (Те) толщииы туманов иад Украиной 381 Облава, туман» я всадвн звр Пг туманы '" 16 Таблица 16.9.
Положение верхней границы тумана (в. г. т.) по отношению к нижней границе инверсии (число случаев) В. г, г. выше вачала ннверснн на В. г. г. ниже начала инверсии на В, гг, совпадает с началом инверсии Характер полета ко м гпп м 150 и эе м 64 3! Подъем Спуск 2 10 6 18 13 35 няется меньше, чем на 50 м, от начала инверсии, а в 97% случаев это отклонение не превышает 100 м (по измерениям во время подъема). Влияние снежной поверхности на образование туманов. Зимой значительная часть земной поверхности покрыта снегом.
Поэтому особенности образования тумана над снежной поверхностью имеют практическое значение. Так как давление насыщения над льдом меньше, чем над водой, условия для образования капельно-жидкого тумана над снежной поверхностью неблагоприятны. При понижении температуры воздух достигает состояния насыщения по отношению к снежной поверхности раньше, чем по отношению к воде. Например, при температуре — 10'С давление насыщения по отношению ко льду составляет 2,60 гПа, по отношению к воде 2,87 гПа. Таким образом, как только относительная влажность воздуха превысит 91 о7о, на снежной поверхности начнется сублимация пара, которая будет препятствовать его конденсации в воздухе в виде капель тумана.
Если в воздушной массе капельно-жидкий туман образовался до вступления воздуха на снежную поверхность, то вследствие сублимации водяного пара туман над снежной поверхностью начнет рассеиваться. Это рассеивание может быть задержано в том случае, если температура воздуха, вступившего на снежную поверхность, быстро понижается. Тогда туман может усилиться. Наиболее благоприятные условия для образования тумана над снежной поверхностью наблюдаются при температурах, близких к 0 'С.
В этом случае разность давлений насыщенного водяного пара над водой и льдом невелика, в то же время охлаждение воздуха от снежной поверхности служит сильным туманообразующим фактором. Поэтому над снежной поверхностью наиболее часто туман образуется при температурах, близких к 0'С (от 5 до — 5'С).
Наиболее сильное рассеивающее влияние снежная поверхность оказывает при температурах от — 8 до — !6'С, когда над снежной поверхностью даже при очень больших температурных контрастах между воздухом и поверхностью туманы обра- зуются реже и меньшей интенсивности, чем пад водной или не покрытой снегом поверхностью при тех же контрастах темпера)е туры. Приведенные соображения подтверждают данные наблюдений за 1947 — 1956 гг.
в Подмосковье за повторяемостью туманов, образовавшихся над снегом или частично над снегом (табл. !610), Ф' Согласно данным, в интервале температур от — 8,5 до — 12,5'С наблюдается наименьшее число туманов (пока они еще капельножидкне) по сравнению с другими интервалами температур', Таблица 16.10. Число туманов (Уг), образовавшихся над снегом или частично иад снегом, и число дней (г1гс) с различной средней суточной температурой за холодный период года (октябрь †ма) т с т с пт до лп ег Т 0,20 !3,10 38,30 47,30 37,40 23,70 12,20 4,40 20 1 10 5 — 10 — 15 — 20 15 10 5 0 — 5 — !Π— 15 — 20 — 25 6,5 2,5 — 0,5 — 4,5 — 8,5 20 65 43 40 9 18 2! !9 7 5 2,5 — 0,5 — 4,5 — 8,5 — 12 5 — 16,5 — 20,5 — 24,5 — 28,5 — 12,5 — 16,4 — 20,5 — 24,5 ( — 28,5 При очень низких отрицательных температурах (ниже — 15'С) туманы в основном состоят из ледяных кристаллов и поэтому находятся в состоянии равновесия со снежной поверхностью.
Вследствие этого повторяемость туманов прн низких температурах вновь возрастает. Суточный и годовой ход туманов. Так как основной причиной образования туманов служит охлаждение воздуха, то из-за наличия суточного хода температуры наблюдается хорошо выраженный суточный ход туманов с максимумом в ранние утренние часы и минимумом после полудня (рис.
16.10 и табл. 16.11). Наиболее часто туманы образуются ночью. Максимум повторяемости образования радиационных туманов (рис. 16.10 а) наблюдается в конце ночи, за ! — 2 ч до восхода Солнца. Повторяемость рассеивания туманов достигает максимума через 1,5 — 2,5 ч после восхода Солнца (рис. 16.10 б). ' Отметим, что уменьшения повторяемости этого интервала температур ие наблюдается. Облака, тумаки н осадка Таблица !6.!!.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
