Метеорологічні явища, що пов'язані з адіабатичним підйомом повітря. Визначення рівнів конденсації та конвекції

Нижній шар нагрівається за рахунок не радіаційного обміну земної поверхні, в зв язку з цим t з висотою знижується на 0.65°С на м.

t з висотою і утворює інверсійні шари, що мають енергію більше ніж нижче розташовані шари повітря.

Розглянемо умови в атмосфері, коли спостерігаються швидще зниження t з висотою. Такий стан атмосфери сприяє швидкому переміщенню по вертикалі об ємних шарів або об ємів повітря.

Через те, що вертикальна швидкість таких об ємів перевищують більше ніж горизонтальні потоки, можна розглядати такі процеси як адіобатичні.(процеси в газовому середовищі, які проходять без теплообміну з навколишнім середовищем).

Якщо адіабатичне підвищення чи пониження зазнає насичене повітря, то такий процес називають - сухоабіотичним.

Якщо ж підйом відбувається вище рівня конденсації, це-вологоабіотичний.

Приклад:

Впорядкований рух повітря, від перегрітої поверхні на певну висоту - конвекція.

Динамічна конвекція – вимушений рух повітря по пов. Схилу.

Наслідком динамічної і термічної конвекції є підйом t повітря до рівня конденсації, а за сприятливих умов до вищого рівня, утворення купчасто-подібних хмар(зливні опади).

Приклад адіабатичним опусканням є циркуляції. Фен утворюється на підвітряних частинах хребта за рахунок адіабатичного опускання і нагрівання повітряних мас.При цьому повітря віддаляється від стану насичення.

Для того, щоб описати зміни при адіабатичному підйому та опусканні повітря, використав. Рівняння Поусона.

dQ=Cdt+pdv

Метерологія і кліматологія як науки. Історія їх розвиткуАтмосфера - це об'єкт вивчення метеорології, кліматології, аерономії, синоптичної метеорології.Метеорологія - це наука про фізичні явища і процеси в атмосфері, їх взаємодію з земною поверхнею та космічним середовищем /грец. “метеор” -небесне явище, грец. “логос”-вивчення, пізнання. Кліматологія - наука про клімат, тобто сукупність атмосферних умов, притаманних тому чи іншому району залежно від його географічних факторів. Це географічна наука, а метеорологія належить до геофізичних наук Аерономія - це вивчення процесів у високих шарах атмосфери або фізика верхньої атмосфери.В атмосфері відбуваються кліматичні процеси - теплообіг, вологообіг і атмосферна циркуляція, які розглядаються в даному розділі далі.У ХУП ст. винайдені перші метеорологічні прилади /Галілеєм та його учнями/. Інструментальні спостереження почалися з кінця ХУП і початку ХУШ століть в деяких пунктах Європи і на морських маршрутах.З приватної ініціативи в другій половині ХУШ ст. була організована міжнародна сітка метеорологічних станцій в Європі. Результати її спостережень за 12 років були опубліковані.У XX ст. починається дослідження атмосфери за допомогою радіозондів, літаків, аеростатів, ракет, штучних супутників Землі та різноманітних радіотехнічних засобів.В останні десятиріччя розвиваються експериментальні методи, особливо для вивчення хмар і туманів, оптичних і електричних явищ. При дослідженнях атмосфери широко використовуються математика і сучасна обчислювальна техніка. Проводяться експерименти активного втручання в атмосферні процеси з метою управління явищами погоди, особливо багато спроб впливу на хмари та тумани.Дуже поширився дистанційний метод зондування атмосфери, суть якого полягає у знанні закономірностей проходження електромагнітних і звукових хвиль через атмосферні неоднорідності. Зондування здійснюється за допомогою ракет-гранат, лазерів і прожекторів, радіолокаторів.Новим технічним засобом отримання метеорологічної інформації з території всієї земної кулі є штучні супутники Землі /ШСЗ/, які вперше були запущені в СРСР. Супутники дозволяють дуже швидко прозондувати стан атмосфери, поверхню океану і суші. Кількість інформації, яку дають супутники, величезна. Наприклад, за добу два супутники системи "Метеор" передають таку саму кількість інформації, яка надходить за півроку зі всіх наземних метеостанцій світу. Всю супутникову інформацію можна швидко обробити лише за допомогою ЕОМ /електронно-обчислювальних машин/. У першу чергу ці результати використовують для аналізу і прогнозу погоди. Переробку метеоінформації здійснюють Гідрометеоцентр та науково-дослідний інститут з вивчення природних ресурсів у Москві та регіональні гідрометеоцентри у Новосибірську, Ташкенті, Хабаровську і. Мінську. Найкращі зіставлення і порівняння проводяться за допомогою карт. Серії синоптичних карт відображають стан атмосфери і атмосферні процеси на великих територіях на момент часу. Результати синоптичної обробки багаторічних спостережень показують на кліматичних картах /карти розподілу температур і опадів, карти розподілу тиску і переважаючих вітрів, карти висоти і тривалості залягання снігового покриву та ін./.У всіх країнах світу є спеціальні державні організації гідрометеослужби, до складу яких входять сітки метеостанцій і гідрометеопостів на суші і на кораблях, літаках, плаваючих кригах, а також наукові метеорологічні установи і обсерваторії та численні бюро прогнозів погоди.При 00Н існує Всесвітня метеорологічна організація з Всесвітньою службою погоди, яка має три світових метеорологічних центри - Москва, Вашингтон та Мельбурн. Вона розробляє програми досліджень глобальних атмосферних процесів, в яких беруть участь різні країни. Нині проведено велику кількість комплексних досліджень зусиллями багатьох країн. Це міжнародні проекти: ПДГАП - програма досліджень глобальних атмосферних процесів. МОНЕКС - Мусонна підпрограма, ПОЛЕКС - Полярний експеримент, ТРОПЕКС - Тропічний експеримент та ін.На наземних метеостанцію всього світу проводять синхронні спостереження через кожні 3 години за єдиним грінвицьким часом. Результати передаються по телефону, телеграфу чи радіозв'язку в центри служби погоди для складання синоптичних карт.На метеостанціях основного типу спостерігаються наступні метеоелементи: температура повітря на висоті 2 м над земною поверхнею, атмосферний тиск; вологість повітря /пружність водяної пари і відносна вологість/; вітер на висоті 10—12 м /швидкість і напрям/; хмарність /ступінь покриття неба, типи хмар, висота, швидкість і напрям руху/; кількість опадів та їх типи; наявність та інтенсивність туманів та опадів, які утворюються на земній поверхні /роса, іней, ожеледиця тощо/; горизонтальна видимість 17. Неперіодичні зміни температури повітря. Міждобова мінливість температури

Температура повітря змінюється в добовому ході за температурою земної поверхні.Повітря нагрівається і охолоджується від земної поверхні, тому амплітуда добової зміни температури в метерологічній будці буде менша ніжна на поверхні грунту, в середньому на третину.Над поверхнею моря умови ускладнені.Температура повітря на висоті 2 м починає збільшуватися майже разом із підвищенням температури грунту(на 15 хв пізніше) вранці, після сходу сонця.Мінімальна t повітря на висоті 2 м спостерігається за півгодини до сходу сонця;t грунту починає зменшуватися з 13-14 год, а в повітрі- з 14-15 год. Таким чином, мінімум у добовій зміні t повітря спостерігається за півгодини до сходу сонця, а максимум – через 2-3 год після опівдня. Добова зміна t повітря досить точно виявляється тілтки в умовах стійкої, ясної погоди. В окремі дні добова зміна t повітря може бути «неправильною». Це залежить від змін хмарності, що впливають на зміну радіаційних умов на земній поверхні, також від адвекції, тобто горизонтального надходження повітряних мас з іншими термічними властивостями. У результаті мінімум температури повітря може зміститися вже на денні години, а максимум – на нічні, тобто регулярна добова зміна t повітря перекривається, або маскується неперіодичними змінами t. Навіть у тропіках, денеперіодичні зміни t повітря слабкіші, ніж у помірних широтах, максимальні t повітря відмічаються в після полуденні години тільки в 50% у всіх випадках спостережень.Якщо розглядати добовий хід t повітря,осереднений за багаторічний період,то неперіодичні зміни t повітря, які більш-менш рівномірно розподіляються на всі години доби, взаємно гасяться. У наслідок цього, багаторічна крива добового ходу має прстий вигляд, близький до синусоїдального.Над морями і океанами максимум t повітря спостерігається на 2-3 год раніше, ні над материками. Амплітуда коливань добової зміни t повітря більша за амплітуди коливань t самої водної поверхні. Це пов язано з тим, що поглинання сонячної енергії повітрям і його випромінювання над морем значно більші, наж над земною поверхнею, оскільки повітря над водною акваторією має більше водяної пари.За стійкої погоди зміна t повітря протягом доби простежується достатньо чітко і відмічаються:1 максимум і 1 мінімум;Мінімум спостерігається за півгодини до сходу сонця, максимум – о 14-15 год;Ця добова зміна t повітря порушується при вторгнення холодних і теплих повітряних мас.(при адвекції).

Амплітуда добової зміни t повітря залежить ще від:А) широти місця- з її збільшенням амплітуда зменшується; максимальні амплітуди спостерігаються в субтропічних широтах;Б) пори року, найменші амплітуди в помірних широтах спостерігаються взимку, найбільші-влітку;В) характеру земної поверхні;Г) рельєфу місцевості;Д)висоти місця над рівнем моря.