Водяной пар в атмосфере

1. Водяной пар в атмосфере

Лекция №4

2.

Влажность воздуха содержание водяного пара в
атмосфере.
Водяной пар непрерывно поступает в атмосферу
вследствие испарения с поверхности водоемов,
почвы, снега, льда и растительного покрова.

3. Характеристики влажности воздуха

1. Абсолютная влажность (α) - количество граммов водяного пара в 1 м³
воздуха, выраженное в г/м3.
2. Упругость водяного пара или парциальное давление (е) - давление,
которое имел бы этот пар, если бы он один занимал объем, равный объему
воздуха при данной температуре. Выражается в гектопаскалях (гПа). До 1980
г. - в миллиметрах ртутного столба или в миллибарах (1 гПа = 1 мб = 0,75 мм).
Чем теплее воздух, тем больше водяного пара он может содержать и тем
больше в нем упругость водяного пара. У земной поверхности она
изменяется от сотых долей мб при очень низких температурах (в Антарктиде,
Якутии) до 35 мб (у экватора).

4.

5.

5. Дефицит влажности или недостаток насыщения (d) - это разность
между упругостью насыщения (Е) при данной температуре воздуха и
фактической упругостью (е):
d = Е – е [гПа (мм, мб)]
Дефицит насыщения комплексно характеризует условия температуры и
влажности воздуха, так как Е зависит от температуры, а е – от содержания в
воздухе водяного пара.
6. Точка росы - такая температура, при которой воздух становится
насыщенным или температура, до которой надо охладить воздух, чтобы он
стал насыщенным водяным паром. Точку росы можно найти по
специальной таблице “Максимальная упругость водяного пара”, зная
упругость водяного пара. Так как в момент точки росы водяной пар
достигает насыщения, е = Е, то по значению “e” можно найти
соответствующую температуру, которая и будет точкой росы.

6. Облака – продукты конденсации и сублимации водяного пара, взвешенные в свободной атмосфере на расстоянии 0,5 км и более от

земной
поверхности.
Конденсация – переход вещества из газообразного состояния в
жидкое. Для конденсации водного пара в атмосфере необходимы
два условия:
1. Охлаждение воздуха до температуры ниже точки росы.
2. Наличие в атмосфере ядер конденсации – аэрозольные
частицы, находящиеся в атмосфере, на поверхности которых
происходит адсорбция молекул водного пара и, в результате,
образуются капли воды.
Сублимация – переход водяного пара из газообразного состояния
в твердое, минуя жидкую фразу. Она происходит при температуре
ниже 0°С.

7. Продукты конденсации и сублимации водяного пара на земной поверхности

1. Роса – мелкие капли воды, образующиеся на поверхности почвы,
камнях, растениях при t выше 0°С.
2. Иней – мелкие кристаллы льда, образующиеся на горизонтальных
поверхностях в результате тех же причин что и роса, но при t ниже 0°С.
3. Изморозь: 1) зернистая – это рыхлый снеговидный осадок,
нарастающий на вертикальных и горизонтальных поверхностях, при
наличии тумана и t = 2°; -7°С
2) кристаллическая – пушистый слой кристаллов льда,
образующийся на тех же поверхностях, но при t ниже -15°С
4. Гололед – слой гладкого льда, образующийся вследствие намерзания
на них очень переохлажденных капель дождя или тумана.

8. По составу облака бывают

Водяные
Ледяные
Смешанные
(состоят из капель воды;
от 0° до -10°)
(из кристаллов льда;
ниже -80°)
(из переохлажденных капель и
снежных кристаллов; умеренные
отрицательные температуры)

9.

Облака имеют разнообразные формы, могут их
менять под воздействием атмосферных
процессов. В результате много-летних
наблюдений на Земном шаре создана
международная классификация облаков по их
внешнему виду и высоте расположения. По этой
классификации они делятся на 4 семейства и 10
родов (форм):

10.

1. Облака верхнего яруса (в полярных широтах распространены
на высоте от 3 до 8 км, в умеренных - от 5 до 13 км, в тропических от 6 до 18 км):
1) перистые - (сокращенное обозначение - Ci),
2) перисто-кучевые - (Cc),
3) перисто-слоистые - (Cs).

11.

2. Облака среднего яруса (в полярных широтах - от 2 до 4 км, в
умеренных - от 2 до 7 км, в тропических - от 2 до 8 км):
4) высококучевые - (Ac),
5) высоко-слоистые - (As).

12.

3. Облака нижнего яруса (во всех широтах - до высоты 2 км):
6) слоистые - (St),
7) слоисто-кучевые - (Sc),
8) слоисто-дождевые - (Ns).

13.

4. Облака вертикального развития. Высота от 0,5 до 6 и
более км:
9) кучевые - (Cu),
10) кучево-дождевые (Cb).

14. Осадки

Источником осадков является водяной пар атмосферы,
который при конденсации образует облака. Выпадение
осадков происходит при укрупнении капель воды или
кристаллов льда до размеров, при которых они уже не
могут оставаться во взвешенном состоянии и начинают
падать. Рост капель происходит преимущественно за
счет слияния крупных с мелкими при столкновении. В
холодном климате, когда в облаках находятся и капли
воды, и кристаллы льда, рост кристаллов происходит за
счет испарения капель воды.

15. Атмосферные осадки

Твердые
Снег, снежна и
ледяная крупа,
ледяной дождь,
снежные зерна
Жидкие
Дождь
Смешанные
Мокрый снег
(тающий снег при
t° ≈ 0°C)

16.

Снежная крупа – округлые, овальные частички снежной структуры
(диаметром от 1 до 15 мм),отскакивают при ударе о земную
поверхность.
Снежные зерна – мелкие снежные крупинки (диаметром от 1мм и
меньше).
Ледяная крупа – твердые частички (диаметром не более 5 мм),
образуются из снежной крупы в результате растекания и замерзания
на поверхности крупинки капель воды (при этом формируется ледяная
оболочка на снежном ядре).
Ледяной дождь – ледяные шарики, образующиеся при замерзании
капель дождя в воздухе.
Снежинки – это 6-ти-гранные ледяные кристаллы, с образовавшимися
в ходе сублимации лучами.

17. По интенсивности жидкие осадки можно подразделить на:

1. Ливневые – выпадают из кучево-дождевых облаков
непродолжительное время и на небольшой площади, часто
проходят полосами. Диаметр капель до 5 – 7 мм.
2. Обложные – выпадают из слоисто-дождевых облаков, в
течение длительного времени и охватывают обширные
территории, интенсивность осадков невелика (диаметр капель
0,5 – 2 мм)
3. Морось – выпадает из слоистых облаков, размеры капель
менее 0,5 мм в диаметре. Не оставляет кругов на водяной
поверхности (интенсивность очень мала)

18. Снежный покров

Снег, выпавший при отрицательных температурах,
образует на земной поверхности снежный покров.
Наличие его и продолжительность залегания зависят от
широты местности. На Крайнем Севере снежный покров
лежит до 10 месяцев, в Средней Азии устойчивого
снежного покрова не бывает.
Снежный покров считается устойчивым если он
сохраняется более 3-х недель.

19. Значение снежного покрова для сельского хозяйства

Снежный покров для с/х – это запас воды для
растений, а также защита от вымерзания
озимых, многолетних трав, плодовых и
ягодных культур.
С целью создания оптимальны условий для
зимующих растений, высоту снежного покрова
регулируют с помощью снежных мелиораций.

20.

В районах, где снежный покров невысокий (мене
30 см), обычно используют приемы
снегозадержания:
1. Насаждения полезащитных лесополос
(уменьшается скорость ветра, меньше сдувается
снег с полей)
2. Установка снегозадерживающих щитов
(перпендикулярно господствующему
направлению ветра)
3. Посев высокостебельных растений с
последующим оставлением стерни на зиму и др.

21.

Если снежный покров очень мощный и существует
опасность выпревания культур, то снег
уплотняют.
В северных районах, где короткий
вегетационный период, целесообразно
использовать прием снегосгонки – уменьшение
альбедо снежного покрова путем зачернения
угольной пылью, торфяной крошкой, чтобы снег
растаял быстрее.

22. Приборы для измерения влажности, осадков и снежного покрова

23.

Лизиметр – измерение
Испарения с поверхности
почвы
Осадкомер Третьякова
– измерение количества
жидких и твердых
осадков

24.

Дождемер полевой
– измерение
жидких осадков в
агроценозах
Плювиограф – определение
времени начала и окончания
дождя, количество выпавших
осадков и их интенсивности.

25.

Снегомер –
измерение высоты
и плотности
снежного покрова.