Вода в атмосфері. Конденсація водяної пари, опади

Наш союзник Bikinika

Мета - ознайомлення з методами визначення кількості води в атмосфері, виявлення основних закономірностей в розподілі хмарності по території Земної кулі і внутригодового режиму атмосферних опадів.

Устаткування і матеріали: табл. «Тиск насиченої пари», Атлас хмар, контурна карта світу, кліматична карта Красноярського краю і республіки Хакасії, Атлас КАТЕК, фізична карта світу.

Питання для попередньої підготовки:

1) Водяна пара в атмосфері. Характеристики вологості повітря.

2) Добовий і річний хід вологості повітря, її географічний розподіл і зміна з висотою.

3) Конденсація і сублімація в атмосфері.

4) Хмари, мікроструктура і водність хмар. Міжнародна класифікація хмар, основні генетичні типи.

5) Опади. Види опадів та їх утворення.

6) Географічний розподіл опадів. Водний баланс земної кулі.

Терміни і поняття: влагооборот, випаровування, випаровуваність, сумарна випаровуваність, парціальний тиск водяної пари (пружність водяної пари), пружність насичення (тиск насиченого пара), дефіцит насичення, відносна вологість, абсолютна вологість, масова частка водяної пари (питома вологість), відношення суміші, точка роси, психрометр, ядра конденсації, хмарність, невеликий сніг, туман, імла, зміг, дощ, мряка, сніг, крупа, град, інтенсивність опадів, злива, буря опади, гроза, блискавка, грім, наземні гідрометеори (роса, іній , паморозь , Рідкий і твердий наліт, ожеледь), посуха, заметіль.

Завдання 4.1 Характеристики вологості повітря

4.1.1. Визначити дефіцит насичення водяної пари при температурі 12,5 ° С і парціальному тиску водяної пари 10,4 гПа. Тиск насиченої пари при температурі 12,5 ° С см. По табл. 4.1.

4.1.2. Визначити відносну вологість при температурі 18,3 ° С і парціальному тиску водяної пари 10,5 гПа.

4.1.3. Скільки грамів насиченого водяної пари міститься в 1 м3 повітря при температурі 300 К якщо парціальний тиск водяної пари 20 гПа

4.1.4. Користуючись табл. 4.1, визначити точку роси при наступних значеннях парціального тиску водяної пари: 3, 4, 6, 10 і 20 гПа.

Завдання 4.2. Проаналізуйте графіки добового ходу відносної вологості повітря (рис. 4.7). Як змінюється величина відносної вологості протягом доби? Коли спостерігається мінімальне, максимальне значення? Чи залежить значення і добова амплітуда даного показника від фізико-географічних особливостей розташування спостережного пункту?

Мал. 4.7. Добовий хід відносної вологості повітря (%) в липні на різних метеостанціях Среднесибирского УГМС

Завдання 4.3. випаровування

4.3.1. Обчислити за формулою В.В. Шулейкіна скільки води випарується з 1 м2 морської поверхні за 1 хв, якщо температура води 21,4ºС, парціальний тиск водяної пари 13,5 гПа, а швидкість вітру на висоті 2 м становить 8 м / с.

4.3.2. В Алма-Аті по багаторічному ряду спостережень в найхолоднішому місяці (січень) середні значення температури, парціального тиску водяної пари і швидкості вітру рівні відповідно -7,4 ° С, 2,9 гПа і 1,3 м / с. Середні місячні значення цих метеорологічних величин в найтепліший місяць (липень) рівні відповідно 23,0 ° С, 13,3 гПа і 2,7 м / с. Визначити річну амплітуду швидкості випаровування з поверхні водосховища.

Завдання 4.4. Розгляньте на рис. 4.8 карту географічного розподілу фактичного випаровування.

4.4.1. Як співвідноситься випаровування з Океанова випаровування з суші? Чим це обумовлено? Відзначте на карті максимум і мінімум випаровування з суші, з океану.

4.4.2. Яке випаровування на більшій частині акваторії світового океану в середніх і низьких широтах? У полярних водах?

4.4.3. Які на суші річні суми випаровування в полярних і пустельних районах?

4.4.4. Проаналізуйте рис.4.8 і рис.3.6, 3.7 (див. В практичну роботу №3). Чи існує залежність між географічним розподілом фактичного випаровування і розподілом температури повітря на рівні моря? У чому виражається? Чим обумовлено?

Мал. 4.8. Випаровування з підстильної поверхні. Середні річні величини (в мм / рік) [83]

Завдання 4.5. Конденсація водяної пари

4.5.1.Прі конденсації водяної пари, виділяється прихована теплота, яка йде на нагрівання повітря, в результаті чого його температура підвищується. Розрахуйте скільки тепла виділиться при конденсації 1 кг водяної пари при температурі 10 ° С? Для обчислення питомої теплоти конденсації (L - в кДж / кг) застосовується емпірична формула: L = 2500- 2,5t ° С.

4.5.2. При температурі 20 ° С повітря знаходиться в стані насичення. Скільки сконденсіруется водяної пари, якщо температура повітря знизиться до 15 ° С? З умови задачі відомо, що повітря при температурі t1 (20 ° С) насичене водяною парою, абсолютна вологість дорівнює а1 г / м3. Якщо повітря охолоджується до температури t2 (15 ° С) при постійному тиску, то вони вбирають кількість водяної пapaΔа = а1 - а2, де А2 - абсолютна вологість насиченого при температурі t2.

Завдання 4.6. Вивчіть основні форми і види хмар по атласу, схематично замалюйте форми хмар верхнього, середнього і нижнього ярусу.

Розгляньте рис. 4.9, на контурній карті світу виділіть кольором самі малохмарні області (до 2,0 і нижче) в субтропічних пустелях обох півкуль; і райони з найвищою хмарністю (до 7,0-8,0 і більше) на півночі Атлантичного і Тихого океанів, включаючи північний захід Європи і Японські острови, в високих широтах Південного океану, в мусонних областях Гвінейської затоки і Індії.

4.6.1. Де на земній кулі відзначається найбільша хмарність над морем або над сушею?

4.6.2. В якій півкулі відзначається найбільша хмарність? з чим це пов'язано?

Мал. 4.9. Середня хмарність в липні (в%) [83].

Завдання 4.7. Проаналізуйте карту розподілу опадів по земній поверхні (рис.4.5).

На контурній карті виділіть кольором райони з максимальною кількістю опадів - понад 2000 мм / рік. Позначте самий дощовий район Земної кулі - Черапунджі (25,3 ° с, 91,8 ° східної довготи), розташований в Індії в передгір'ях Гімалаїв, на висоті близько 1300 м, тут випадає в середньому більше 11 000 мм в рік.

Виділіть кольором райони з мінімальною кількістю опадів - менше 300 мм / рік. Відзначте один з найбільш посушливих районів Землі - Асуан (22,4 ° с. Ш., 33,0 ° в. Д.), Де річні суми опадів дорівнюють нулю або декільком міліметрів.

Завдання 4.8.

4.8.1. Визначити швидкість падіння хмарних крапель радіусом 0,005 мм, 0,5 мм. Якщо відомо, що для крапель радіусом від 1 до 20 мкм швидкість падіння становить V = 1,26 × 106 × r2 (см / с), де r - радіус краплі в см; а для більших крапель V = 1 344

4.8.2. Нижня межа купчасто-дощових хмар розташовується на висоті 1000 м. Визначити, за який час краплі радіусом 2 мм, що випадають із хмари, досягнутий земної поверхні при скоростівосходящіх рухів 3 м / с?

4.8.3. Один з найсильніших зареєстрованих злив випав в Панамі 29 листопада 1911р, інтенсивність його становила 12,6 мм / хв. Скільки літрів води випало в 1 хв на площу 10000 м2?

Опади вимірюють з точністю до 0,1 мм. Інтенсивність опадів виражається кількістю води в міліметрах, що випали за 1 хв - мм / хв. Якщо на поверхню випав шар води в 1 мм, отже на площу 1 га випало 0,001 мм × 10000 м2 = 10 м3 води або (10 × 1000л) / 60 сек = 166,67 л / сек.

4.8.4. На метеостанції «Кача» найбільша висота снігового покриву 133 см спостерігається в лісі під кронами дерев, а найменша - 31 см в поле. Який шар води утворюється при таненні снігу в лісі і в полі, якщо середня щільність його однакова, і становить 0,23 г / см3? Скільки літрів води доводиться на 1 м2 поверхні?

Запас води в сніговому покриві залежить від його висоти і щільності. Висоту шару води (мм), що утворюється після танення снігу, можна обчислити за формулою: z = 10 hd, де h - в см, d - в г / см3.

Завдання 4.9. Проаналізуйте графіки річного ходу опадів, за даними з метеостанцій Среднесибирского УГМС (рис.4.10). Відзначте для кожного пункту місяці максимального і мінімального кількості опадів, що випали. Як змінюється річна сума опадів у напрямку з півночі на південь? Чим обумовлена ​​велика кількість опадів на метеостанції «Оленяча річка»?

Мал. 4.10. Річний хід атмосферних опадів (мм) на деяких метеостанціях Среднесибирского УГМС

Дата додавання: 2015-09-15; переглядів: 8; Порушення авторських прав