Тема 4. Вода в атмосфере и почве.

Тема 4. Вода в атмосфере и почве. Вопрос 8. Первичные продукты конденсации и сублимации водяного пара. Конденсация – переход воды из парообразного в жидкое состояние при понижении температуры до точки росы. Сублимация – переход водяного пара при температуре ниже 0ºС минуя жидкое состояние в твердое (ледяные кристаллы). Конденсация   и   сублимация   водяного   пара   происходят   на   земной поверхности и на поверхности различных предметов, а также в воздухе при наличии ядер конденсации. Продукты   конденсации   и   сублимации.  При   достижении   точки   росы, охлаждающегося от земной поверхности воздуха, на холодной поверхности образуются   роса   (мелкие   капельки),   иней   (мелкие   ледяные   кристаллы), жидкий или твердый налет, изморозь (рыхлые белые кристаллы). В приземных слоях воздуха при конденсации и сублимации водяного пара образуются дымка и туманы. Туман   –   взвешенные   в   воздухе   капли   воды   и   (или)   кристаллы   льда, понижающие горизонтальную видимость до 1 км. Менее потная, чем туман, совокупность капель и кристаллов, при которой горизонтальная видимость более   1   км,   называется   дымкой.   Кроме   того,   размеры   капель   при   дымке меньше,   что   тоже   влияет   на   видимость.   Туман   и   дымка   –   результат конденсации и сублимации водяного пара в приземном слое атмосферы. От тумана   и   дымки   следует   отличать   мглу   –   помутнение   нижних   слоев атмосферы   за   счет   взвешенных   в   воздухе   частиц   пыли,   гари   и   дыма   при лесных и торфяных пожарах (своеобразный «сухой туман»). Туман и дымка могут   возникать   как   при   положительной,   так   и   при   отрицательной температуре   воздуха,   если   достигается   точка   росы   и   в   воздухе   есть   ядра конденсации. При образовании туманов главной причиной насыщения воздуха является   охлаждение   его   от   земной   поверхности,   а   не   адиабатическое понижение температуры. По условиям образования различают туманы охлаждения (радиационные и адвективные), туманы испарения и городские. Радиационные туманы бывают низкими (поземными) и высокими. Низкие туманы образуются в результате радиационного охлаждения подстилающей поверхности, а от нее и воздуха. Их возникновению способствуют те же условия, которые вызывают росу и иней.   Они   возникают   чаще   летними   ночами,   распространены   пятнами   над низинами и водоемами, имеют мощность десятки, реже сотни метров, днем обычно рассеиваются. Высокие   радиационные   туманывозникают   при   устойчивой антициклональной погоде поздней осенью и зимой, когда охлаждение воздуха происходит   постепенно   и   не   только   ночью,   но   и   днем.   Такие   туманы развиваются сверху: под слоем инверсии скапливаются водяной пар и разные примеси,   вследствие   чего   создаются   благоприятные   условия   для   его конденсации в виде слоистых облаков. Затем этот облачный слой опускается ниже, к земной поверхности, где и переходит в туман. Высокие радиационные туманы   охватывают   большие   пространства   и   сохраняются   в   течение нескольких суток, ослабевая днем и усиливаясь ночью. Адвективные туманы (туманы перемещения) образуются при движении теплого   воздуха   над   холодной   поверхностью.   Они   охватывают   большие пространства,   простираются   до   высот   нескольких   сотен   метров,   обычно продолжительны и существуют даже при сильных ветрах. Таковы туманы на западе материков умеренного пояса зимой, куда поступает теплый и влажный морской воздух, а также в Арктике летом, когда на охлажденную поверхность воды и льда перемещается теплый воздух с юга. Похожи на них по условиям формирования туманы смешения в местах встречи теплых и холодных морских течений и воздушных масс над ними. Таковы морские туманы, наблюдающиеся в течение всего года, но особенно часто   в   начале   лета   при   наибольшем   температурном   контрасте   течений, например   в   районе   острова   Ньюфаундленд   при   встрече   Гольфстрима   и Лабрадорского течения. Туманы   испарения   возникают   в   тех   случаях,   когда   температура поверхности воды выше температуры воздуха. При этом испаряющаяся влага поступает   в   холодный   воздух   и   конденсируется.   Эти   туманы   характерны зимой над незамерзающими морями, особенно над теплыми течениями, над полыньями на реках и озерах. Городские   туманы  свойственны   крупным   городам,   где   в   воздух выбрасывается   большое   количество   отходов   промышленного   производства, служащих   ядрами   конденсации.   Такие   туманы,   смешанные   с   дымом   и выхлопными газами автотранспорта, называют смогами. Они особенно опасны в городах, расположенных в низинах. Наибольшее в году число дней с туманами (80) отмечается в Арктике, а также в местах встречи теплых и холодных течений. Люди научились искусственно создавать туманы для защиты растений от заморозков или рассеивать их. Рассеивание туманов, затрудняющих взлет и посадку самолетов, осуществляется с помощью распыления хладореагентов, например «сухого льда» (твердого СО2). В результате испарения он охлаждает воздух, образуются ледяные кристаллы, которые выпадают в виде осадков на землю, «раскрывая» аэропорты. Причины образования тумана и дымки: 1. 2. радиационная – охлаждение воздуха от подстилающей поверхности; адвективная   –   вторжение   теплого   влажного   воздуха   на   холодную поверхность; 3. смешение двух масс воздуха с различной температурой; 4. 5. испарения осенью над еще теплой водной поверхностью; из­за антропогенного засорения воздуха пылью, аэрозолями. Использованная литература: Зубащенко   Е.М. Региональная   физическая   география.   Климаты   Земли: учебно­методическое пособие. Часть 1. / Е.М. Зубащенко, В.И. Шмыков, А.Я. Немыкин, Н.В. Полякова. – Воронеж: ВГПУ, 2007. – 183 с. Задача 1.  Рассчитать показатели, характеризующие влажность воздуха по данным измерений   психрометром.   Измеренные   величины:   температура   воздуха   по сухому (t), смоченному (ti), термометрам и давление воздуха определены в таблице 2. Дано: Температура по сухому термометру 18,0. Температура по смоченному термометру 14,0. Давление воздуха 993 гПа, психрометр обыкновенный. е= Е ­ АР (t­ti) Е   ­   давление   насыщенного   водяного   пара   при   температуре   смоченного термометра, гПа. А – коэффициент, зависящий от скорости движения воздуха относительно испаряющей поверхности. Р ­ атмосферное давление, гПа. t – температура воздуха по сухому термометру ti – температура воздуха по смоченному термометру r – относительная влажность воздуха. е =15,99 ­ 0,0007974*993*(18,0­14,0) е = 12,83 –парциальное давление водяного пара r =e/E*100% r =12,83/15,99*100 r = 80,23% ­ относительная влажность воздуха. d =E­e d = 15,99­ 12,83 d = 3,16гПа ­ дефицит влажности. a =0,8*e/1+at a = 10,26+0,014 = 10,27г/м3 ­ абсолютная влажность. Точку росы  τ  находим по приложениям, она составляет 7,4°  Использованная литература: Усольцев В.А. Измерение влажности воздуха. Л.: Гидрометеоиздат, 1959. Задача 2. Рассчитать показатели, характеризующие влажность воздуха по данным измерений   гигрометром.   Измеренные   величины:   температура   воздуха   и относительная влажность по гигрометру. Дано: Температура воздуха  ­ 9,3°. Относительная влажность 92%. е =Er/100 e=7,21*92/100 e=6,6 парциальное давление водяного пара d=E­e d=7,21­6,6 d=0,61гПадефицит влажности (дефицит упругости водяного пара). а = 0,8e/1 + at,         а = 0,8 * 6,6/1 + 0,0008 * (­2,3),    а = 5,26 г/м3 абсолютная влажность водяного пара (масса водяного пара в 1м воздуха).