1. Цели освоения дисциплины
Таблица 22. Изменение температуры воздуха t, относительной влажности f, упругости водяного пара е в течение суток
жүктеу/скачать 5.66 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Таблица 23. Изменение температуры воздуха t, относительной влажности f, упругости водяного пара е в течение года
Таблица 22. Изменение температуры воздуха t, относительной влажности f, упругости водяного пара е в течение суток.
Таблица 23. Изменение температуры воздуха t, относительной влажности f, упругости водяного пара е в течение года
Пояснение: по вертикали откладываем значения температуры, относительной влажности и парциальное давление; по горизонтали сроки или месяцы. В одной системе координат строим по три графика. Занятие 4.3. Методы и средства измерения влажности воздуха. На метеостанциях определяются характеристики влажности ( парциальное давление водяного пара/гПа/; дефицит насыщения /гПа/; относительная влажность воздуха /%/; точка росы /оС/) психрометрическим и гигрометрическим методами. Основной метод измерения влажности психрометрический, основан на измерении температуры воздуха и температуры смоченного водой термометра. Для измерения применятся станционный психрометр, состоящий из двух термометров: «сухого» и «смоченного». У «смоченного» термометра резервуар обернут батистом, кончик которого опущен в стаканчик с дистиллированной водой. Батист должен быть чистым и облегать резервуар плотно. Цена деления 0.2оС. ( рис. 12)
Рис.12. Станционный Рис. 13 Гигрометр психрометр.
По измеренным значениям «сухого» и «смоченного» термометров, пользуясь «Психрометрическими таблицами» определяют парциальное давление водяного пара, дефицит насыщения, относительную влажность воздуха, точку росы. Дополнительный способ определения влажности - гигрометрический (сорбционный), основан на изменении длины чувствительного элемента – обезжиренного волоса в волосном метеорологическом гигрометре. Применяется гигрометр для измерения относительной влажности при температурах ниже -10 оС. Устанавливается гигрометр также в психрометрической будке (рис. 13). Для обеспечения непрерывной регистрации изменений относительной влажности воздуха используют гигрограф метеорологический М-21АС (рис.14). В качестве датчика применяется пучок волос. Изменение длины пучка волос, вызванное изменением относительной влажности воздуха, преобразуется с помощью передаточного механизма в перемещение стрелки с пером по диаграммному бланку, закрепленному на барабане, вращаемом часовым механизмом . 
Рис. 14. Гигрограф метеорологический М-21 АС 1-барабан, 2-полосовая пружина, 3-пучок волос, 4-рычажок, 5-грузик, 6-рычаг со стрелкой. Для измерения температуры и влажности воздуха в экспедиционных условиях используется аспирационный психрометр. Работа психрометра основана на охлаждении испарением при балансе теплообмена - в вентилирующем потоке постоянной скорости температура воздуха «смоченного» термометра и температура воздуха, определяют относительную влажность. Психрометр состоит из двух частей – головки и термодержателя (рис.15). Внутри головки располагается аспирационное устройство, состоящее из заводного механизма, ключа и вентилятора - для психрометра МВ-4-2М, в психрометре М-34-М используется электродвигатель с вентилятором, подключаемый к сети переменного тока напряжением 220В. 
Рис. 15. Психрометр аспирационный На термодержателе установлены термометры, один из которых « смоченный», а другой служит для измерения температуры воздуха. Термометры защищены от воздействия солнечной радиации как сбоку – термозащитной, таки снизу - трубочками. В нижней части термодержателя расположено устройство для регулирования скорости аспирации. Оно состоит из клапана, имеющего форму конуса и подпружиненного винта. При повороте винта перекрывается определенная часть сечения трубки, что приводит к изменению скорости аспирации. При вращении вентилятора в прибор всасывается воздух, который отекает резервуары термометров, проходит по трубке к вентилятору и выбрасывается наружу через прорези в аспирационной головке. К психрометру прилагаются: пипетка для смачивания, состоящая из стеклянной трубочки, вставленной в резиновый баллон с зажимом, щиток (ветрозащита) для защиты аспиратора от влияния ветра, металлический крючок для подвешивания прибора за шарик на аспирационной головке, поверочные свидетельства к термометрам и паспорт. Для вычисления характеристик влажности по показателям термометров используют психрометрические таблицы или вычисляют по формулам . При производстве наблюдений психрометр устанавливают в том месте, где определяется влажность, обычно на специальном столбе с наветренной стороны, чтобы воздух шел от прибора к столбу, причём наблюдатель при отсчётах должен находиться в таком положении, чтобы не оказывать влияния на показания прибора (с подветренной стороны). Порядок работы с аспирационным психрометром: - Снять наружный экран правого термометра и обернуть батистом в один слой, охватывая резервуар термометра на расстоянии 3 см. - При определении влажности на открытом воздухе вынести психрометр из помещения зимой за 30 мин, а летом за 15 мин до момента отсчёта и повесить его в установленном месте на высоте 2 м от поверхности земли; - За 4 мин до начала наблюдения смочить батист на резервуаре термометра. Для этого взять резиновый баллон с зажимом, заранее наполненный дистиллированной водой, и легким нажимом довести воду в пипетке не ближе, чем на 1 см до края, и удержать на этом уровне при помощи зажима. Затем ввести пипетку во внутреннюю трубку защиты и смочить батист. Выждав некоторое время , не вынимая пипетки из трубки разжать зажим, вбирая воду в баллон и вынуть пипетку; - Завести пружину заводного механизма психрометра МВ-4-2М или включить электромотор психрометра М-34-М; - Через 4 мин. после пуска вентилятора или включения электромотора произвести отсчёт по термометрам. Отсчёт снимают с точностью до 0.25 цены деления шкалы Значения термометров округляют до 0.1 оС и в показания вводят поправки, взятые по паспорту термометров. У термометров каждое деление шкалы соответствует 0.2 оС. Нечетные десятые доли градусов определяются на глаз. При температуре воздуха ниже 0 оС психрометр выносят из помещения за полчаса до наблюдения, тотчас смачивают резервуар, обтянутый батистом и включают аспирационное устройство на 8 мин. За 3-4 мин до отсчёта вторично включают аспирационное устройство, но не делают повторного смачивания. Перед отсчётом наблюдатель должен установить, остается ли показание « смоченного» термометра постоянным или меняется. В первом случае наблюдатель производит и записывает отсчёты как обычно. Во втором - повторяет весь процесс наблюдения сначала. С помощью «Психрометрических таблиц» определить упругость водяного пара, относительную влажность, дефицит насыщения, точку росы. Относительную влажность, но с меньшей точностью, также можно определить по психрометрическому графику, приведенному в поверочных свидетельствах. Определение относительной влажности по психрометрическому графику производится в следующем порядке: - по вертикальным линиям отмечают показания «сухого» термометра; -по наклонным - показания «смоченного» термометра; - на пересечении этих линий получают значения относительной влажности, выраженные в процентах. Линии, соответствующие десяткам процентов, обозначены на графике: 10,20,30,40,50,60,70,80,90. Пример: Температура «сухого» термометра 21.7оС, «смоченного» -14.3 оС. На графике находим точку пересечения вертикальной и наклонной линий, соответствующих данным температурам. Точка находится выше 42, но ниже 44. Следовательно, относительная влажность будет приблизительно равна 43% .
Таблица24. Температура точки росы td оС, упругость е гПа и дефицит насыщения d гПа водяного пара
Таблица 25.Температура точки росы td оС, упругость е гПа и дефицит насыщения d гПа водяного пара
Тема 5. Облака Занятие 5.1. Генетическая и морфологическая классификации облаков. Цель: Изучить генетическую и морфологическую классификацию облаков. Заданиее: составить план-схему по представленному материалу. Облака - видимое скопление продуктов конденсации или сублимации водяного пара на некоторой высоте. Из облаков выпадают осадки, в них возникают грозы, они влияют на приток лучистой энергии к подстилающей поверхности. Облака образуются только в случае подъёма воздуха и его адиабатического охлаждения. По фазовому состоянию облачных элементов облака делятся на три класса:
Существует генетическая (в зависимости от условий образования) классификация облаков, согласно которой облака подразделяются на три группы: 1. Кучевообразные - образуются в результате тепловой конвекции, возникающей из-за неодинакового нагревания земной поверхности либо при вытеснении теплового воздуха холодным при прохождении холодного фронта. Формы таких облаков зависят от интенсивности конвекции ( степени термической неустойчивости атмосферы). 2. Слоистообразные - образуются во фронтальных зонах при медленном натекании теплого воздуха на холодный , его вертикальном движении, при котором воздух адиабатически охлаждается, происходит его конденсация и образуются облака восходящего скольжения. 3. Волнистообразные - образование связано со слоем инверсии. Нижняя граница инверсии - поверхность раздела холодного и тёплого воздуха, на ней развиваются волны, подобно волнам на воде. В гребнях волн поднимающийся воздух адиабатически охлаждается, а в долинах волн опускается и удаляется от состояния насыщения, т.е. в гребнях образуются облака, а в долинах - просветы. Аналогично образуются облака на фронтальных поверхностях с очень малым углом наклона.
Таблица 26. Международная ( морфологическая) классификация облаков
Облака верхнего яруса состоят из ледяных кристаллов, через них просвечивает голубое небо, солнце, луна. Перистые облака имеют вид белых тонких волокон. Перисто-кучевые похожи на мелкие белые хлопья, расположенные группами или рядами. Перисто-слоистые представляют собой тонкую белесоватую пелену. Все облака верхнего яруса имеют белый цвет и не дают теней на земную поверхность. Иногда в этих облаках вокруг солнца или луны наблюдаются гало. Осадков не дают, кроме перисто-слоистых, которые в Арктике могут давать осадки в виде мелкого снега. Облака среднего яруса более плотные, через них солнце и луна не просвечивают или слабо просвечивают. Цвет их сероватый, дают слабые тени на земную поверхность. Высоко-кучевые облака напоминают хлопья, состоят из переохлажденных капелек воды. Высоко-слоистые облака представляют собой однородную серую пелену. Состоят их переохлажденных капель воды и ледяных кристаллов. Из них могут выпадать осадки, достигающие поверхности земли в виде редких капель или снежинок. Облака нижнего яруса – плотные, не просвечивающиеся, темно-серого цвета. Слоисто-кучевые облака серые, в виде неоднородного слоя в виде волн, глыб, пластин. Состоят из капель воды, зимой из переохлажденных капель и ледяных кристаллов. Зимой из облаков могут выпадать осадки в виде снега. Слоистые (наиболее низкие) – имеют вид однородного покрова светло-серого цвета. Состоят из капель воды. Из облаков могут выпадать осадки в виде мороси. Слоисто-дождевые – темно-серая сплошная пелена . Из облаков выпадают осадки в виде обложного дождя или снега. Облака вертикального развития (конвективные облака)- образуются под действием восходящих потоков воздуха. Кучевые - плотные, развитые по вертикали с белыми куполообразными вершинами и плоским сероватым основанием. Могут быть отдельными облаками или образовывать скопления , закрывающие весь небосвод. Осадки не выпадают. Кучево-дождевые - мощные белые облачные массы с темным основанием. Верхняя часть их состоит из кристаллов льда. Из облаков выпадают ливневые осадки, летом часто с грозами . Тема 6.Осадки и снежный покров Цель: Освоить методы и средства измерения осадков, снежного покрова, росы, гололеда; овладеть методикой расчёта запасов воды в снежном покрове. Атмосферными осадками называются капли воды и кристаллы льда, выпадающие из облаков или осаждающиеся из воздуха на поверхности земли и предметах. Количество осадков измеряется высотой слоя воды в миллиметрах. Интенсивность осадков измеряется в мм/ мин. При визуальной оценке осадки делятся на слабые, умеренные и сильные. Осадки, выпадающие на земную поверхность Дождь - жидкие осадки, выпадающие из облаков на земную поверхность в виде капель. Отдельные капли дождя , падая в воду , оставляют след в виде расходящегося круга, а на сухой поверхности –след в виде мокрого пятна. Снег - твёрдые осадки в виде отдельных снежных кристаллов или хлопьев. Выпадение дождя и снега происходит главным образом из слоисто-дождевых облаков ( обложной дождь), также может выпадать из высоко-слоистых, слоисто-кучевых и др. облаков. Ливневой дождь - жидкие осадки, ливневой снег - твёрдые осадки, отличаются внезапностью начала и конца выпадения и резким нарастанием интенсивности; выпадают из кучево-дождевых облаков; ливневой дождь может сопровождаться грозой, градом. Капли ливневого дождя обычно значительно крупнее капель обложного дождя. При ливневом дожде или снеге выпадает , как правило, большее количество осадков. Морось - жидкие осадки, выпадающие в виде очень медленных капель; падение их незаметно для глаза. При оседании капель мороси сухая поверхность намокает медленно и равномерно, на воде кругов не наблюдается. Морось обычно выпадает из слоистых облаков или тумана. Снежная крупа - осадки, выпадающие в виде непрозрачных снежных крупинок белого или матово-белого снега шарообразной или конусообразной формы, диаметром от 2 до 5 мм; хрупки. Выпадает из кучево-дождевых облаков при температуре около 0 оС, часто перед ливневым снегом или одновременно с ним. Ледяная крупа - осадки, выпадающие в виде ледяных прозрачных крупинок шарообразной или неправильной формы; в центре – непрозрачное ядро. Диаметр крупинок - не более 3 мм. Твёрдые, при падении на твёрдую поверхность отскакивают. Выпадает из кучево-дождевых облаков , часто вместо с дождём , в основном весной и осенью. Ледяной дождь - мелкие, твёрдые, совершенно прозрачные ледяные шарики диаметром от 1 до 3 мм ( дождевые капли , которые при падении попадают из теплого слоя атмосферы в холодный, где и замерзают). Ледяной дождь не имеет непрозрачного ядра. Град - осадки, выпадающие в виде кусочков льда разнообразных форм и размеров. Ядра градин обычно непрозрачны, иногда окружены прозрачным слоем или несколькими прозрачными и непрозрачными слоями. Чаще всего диаметр менее 0.5 см, могут достигать нескольких сантиметров. Масса крупных градин составляет несколько граммов, может иногда достигать несколько сот граммов. Выпадает град преимущественно в теплое время года из кучево-дождевых облаков, обычно при ливневом дожде. Ледяные иглы - осадки в виде мельчайших ледяных кристаллов, образующихся при сильных морозах , чаще при безоблачном небе. Днём сверкают на солнце. Как правило находятся во взвешенном состоянии. Мокрый снег - осадки, выпадающие в виде тающего снега при положительной температуре воздуха. Иногда вместе с подтаявшими снежинками выпадают капли дождя. Ливневой мокрый снег - осадки в виде тающего снега ливневого характера. Осадки, образующиеся на поверхности земли и на предметах Роса - капельки воды, образующиеся на поверхности земли, на растениях и предметах в результате соприкосновения влажного воздуха с более холодной поверхностью при температуре выше 0оС, ясном небе и штиле, или слабом ветре. Как правило образуется ночью. Может иногда наблюдаться при дымке и тумане. Обильная роса может давать количество осадков до 0.5 мм. Иней - белый осадок кристаллического строения, появляющиёся на поверхности земли и на предметах ( горизонтальных или со слабым наклоном). Появляется при охлаждении поверхности земли и предметов вследствие излучения при штиле или слабом ветре и незначительной облачности. Гололед - слой льда, образующийся на предметах следствие намерзания капель переохлажденного дождя, мороси или тумана, а также при соприкосновении капель осадков с предметами, температура поверхности которых равна или ниже 0оС. Образует плотную стекловидную корку льда. Отложения гололеда могут достигать толщины несколько сантиметров, вызывать обламывание сучьев деревьев, обрыв проводов и т.д. Гололедица - лед или обледеневший снег на поверхности земли. Образуется вследствие замерзания жидких осадков- дождя, мороси, капель густого тумана, мокрого снега, а также вследствие замерзания талой воды на поверхности земли. Наблюдается в отличие от гололеда только на поверхности земли, чаще на дороге. Зернистая изморось - снеговидный рыхлый осадок, нарастающий на проводах, сучьях деревьев и т.п. в туманную ветреную погоду при температуре воздуха от -2 до -7оС, но бывает и при более низких температурах, при намерзании на предметах переохлажденных капель тумана. При повышении температуры плотность изморози увеличивается и она переходит в гололёд. С усилением мороза и ослаблением ветра постепенно переходит в кристаллическую изморозь. Отложения зернистой изморози могут достигать опасных размеров. Кристаллическая изморозь - белый осадок, состоящий из мелких кристаллов льда тонкой структуры. При оседании на сучьях деревьев, проволоке и т.п. кристаллическая изморозь имеет вид пушистых гирлянд, легок осыпающихся при встряхивании. Образуется ночью при безоблачном небе или тонких облаках при низкой температуре воздуха в тихую погоду , когда в воздухе наблюдается туман или дымка. Водяной пар сублимируется при испарении капель тумана. Иногда может образовываться при очень сильных морозах без тумана , за счёт водяного пара , содержащегося в воздухе. Туманы Туман - скопление в воздухе очень мелких капель воды, образующихся в результате охлаждения влажного воздуха; вызывает помутнение белесоватого цвета до величины, соответствующей видимости менее 1000м. Снижение видимости зависит от структуры тумана ( числа капель в единице объёма и размера капель) и определяется характером атмосферных примесей , способом образования тумана и его продолжительностью. Состоит из капель жидкой воды; из замерзших капель или кристалликов льда; либо смешанный, содержащий капли и ледяные частицы. В зависимости от вертикального распространения различают туман сплошной, просвечивающий и поземный. Ледяной туман - туман, состоящий из ледяных кристаллов; образуется при сильных морозах и большой влажности воздуха. Просвечивающий туман - туман, при котором наблюдатель может видеть небо , облака, диск солнца или луны. Просвечивающий ледяной туман - ледяной туман, при котором наблюдатель , находясь в тумане , может видеть ясное небо , диск солнца или луны. Поземный туман - туман, располагающийся невысоким слоем, преимущественно над низкими местами и над водой ( морем, озером, болотом, лугом и т.п.). Высота не более 2 м над сушей и не более 10 м над морем. Возникает в ясную погоду в течение ночи и обычно рассеивается после восхода солнца. Ледяной туман высотой не более 2 м называется поземный ледяной туман и наблюдается только над поверхностью суши. Парение моря ( туманы испарения) - туман, над незамерзающим морем, озером, рекой при больших разностях температур воды и воздуха. При сильном ветре может распространяться на не небольшие расстояния и над сушей. Дымка - сильно разряженный туман, капельки воды в ней значительно меньше, чем в тумане, создает слабое помутнение в атмосфере. Дальность видимости от 1 до 10 км. Относительная влажность воздуха 85-97%. Занятие 6. 1. Методы и средства измерения осадков Задание: Составить план – схему по представленному материалу. На метеорологических станциях для измерения количества жидких и твёрдых осадков используются осадкомеры Третьякова О-1; для измерения количества и интенсивности жидких осадков – плювиографы. Осадкомер О-1 предназначен для сбора в любое время года и последующего измерения количества выпавших осадков (рис. 16). Осадкомер имеет 2 цилиндрических сосуда в виде ведра 3 для сбора выпадающих садков. Площадь приёмного отверстия составляет 200 см2. Внутри сосуда впаяна воронка 1 с отверстием для стока осадков. С наружной стороны к сосуду припаян носик 5 для слива собранных осадков в измерительный стакан. Для измерения количества осадков используется измерительный стакан 9 , имеющий 100 делений. Одно деление стакана соответствует слою осадков высотой 0.1 мм. 
Рис.16. Осадкомер Третьякова Для уменьшения искажений показаний осадкомера вследствие как надувания в него, так и выдувания из него твёрдях осадков предусмотрена планочная защита 6, состоящая из 16 изогнутых металлических пластин, собранных вокруг ведра конусом. Осадкомер устанавливается на метеорологической площадке на специальной подставке 7 так, чтобы приёмная поверхность прибора находилась на высоте 2м от поверхности земли и была строго горизонтальна. С северной стороны к осадкомеру устанавливается металлическая или деревянная лестница 8. Смена осадкосборных сосудов и измерение количества осадков производится два раза в сутки, в 8 и 20 часов зимнего времени, независимо от того, выпадали осадки между сроками или нет.
жүктеу/скачать 5.66 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
