- •Программная лекция 1 из модуля 1 «предмет и задачи метеорологии. Методы метеорологии и климатологии. Метеорологические наблюдения»
- •Проблемная лекция 1 из модуля 1
- •Программа наблюдений на метеорологических станциях
- •Метеорологические приборы
- •Методы аэрологических наблюдений
- •Метеорологическая служба
- •Всемирная метеорологическая организация
- •Программная лекция № 2 из модуля 1
- •«Общие свойства атмосферы.
- •Основные метеорологические параметры,
- •Метеорологические явления»
- •Проблемная лекция 2 из модуля 1.
- •Состав верхних слоев атмосферы
- •Основные метеорологические элементы
- •Метеорологические явления
- •Вертикальная неоднородность атмосферы. Важнейшие свойства атмосферы
- •Горизонтальная неоднородность атмосферы
- •Циклоны и антициклоны
- •Программная лекция 3 из модуля 1 «атмосферное давление и плотность воздуха. Статика атмосферы»
- •Проблемная лекция 3 из модуля 1
- •Уравнение состояния сухого и влажного воздуха
- •Изменение давления воздух с высотой. Барометрическая формула
- •Вертикальный градиент давления
- •Однородная атмосфера
- •Программная лекция 4 из модуля 1
- •Структура ветра
- •Влияние препятствий на ветер
- •Градиентная сила
- •Силы, которые возникают при движении воздуха.
- •Установишееся движение при отсутствии трения. Градієнтний ветер
- •Установившееся движение при наличии трения
- •ГрадИЕнтнЫй ветер при круговых изобарах
- •Антициклон
- •Воздушные массы. Турбулентное перемешивание в атмосфере
- •Программная лекция 5 из модуля 1
- •«Водяной пар в атмосфере. Испарение.
- •Конденсация и сублимация водного пара.
- •Облачность. Осадки»
- •Проблемная лекция 5 Из модуля 1
- •Конденсация и сублимация водного пара. Облачность. Осадки» вода в атмосфере
- •Характеристики влажности воздуха
- •Суточный и годовой ход влажности воздухА
- •Изменение влажности с высотой
- •Общие условия фазовых переходов воды в атмосфере
- •Испарение и испаряемость Упругость насыщения над разными поверхностями
- •Скорость испарения
- •Суточный и годовой ход испарения
- •Облачность. Классификация облаков
- •Годовой ход туманов
- •Химический состав осадков
- •Продукты наземной конденсации:
- •Водный баланс на земном шаре
- •Программная лекция 1 из модуля 2 «общие положения радиационного режима в атмосфере. Основные понятия и законы излучения»
- •Проблемная лекция 1 из модуля 1 «общие положения радиационного режима в атмосфере. Основные понятия и законы излучения» основные законы лучистой энергии
- •Потоки солнечной энергии
- •Факторы, которые влияют на приход прямой радиации к земной поверхности
- •Рассеянная и суммарная солнечные радиаци
- •Суммарная радиация (q) - это сумма прямой (s') и рассеянной радиации (d).
- •Альбедо земной поверхности
- •Длинноволновое излучение земной поверхности и атмосферы
- •Радиационный баланс деятельной поверхности
- •Природа парникового эффекта, его глобальные экологические и социальные следствия
- •Программная лекция 2 из модуля 2 «термодинамика атмосферы. Адиабатические процессы»
- •Проблемная лекция 2 из модуля 2 «термодинамика атмосферы. Адиабатические процессы»
- •Потенциальная температура
- •Влажноадиабатические изменения температуры
- •Псевдоадиабатический процесс
- •Энергия неустойчивости, конвекция и ускорение конвекции
- •Термическая стратификация атмосферы
- •Уровень конвекции
- •Инверсии в тропосфере
- •Инверсии свободной стратосферы
- •Вопросы для самопроверки
- •Программная лекция 3 из модуля 2
- •«Тепловой режим атмосферы.
- •Суточный и годовой ход температуры воздуха.
- •Тепловой режим почвы и водных бассейнов»
- •Проблемная лекция 3 из модуля 2
- •Температура воздуха на разных широтах
- •Температурные аномалии
- •Суточный и годовой ход температуры воздух Суточный ход температуры
- •Годовой ход температуры воздуха
- •Заморозки
- •Тепловой баланс деятельной поверхности и атмосферы Тепловой баланс деятельной поверхности
- •Тепловой баланс системы Земля-атмосфера
- •Тепловой баланс почвы и воды
- •Изменение температуры почвы с глубиной
- •Нагревание и охлаждение водоемов
- •Вопросы для самопроверки
- •Проблемная лекция 1 из модуля 3
- •Программная лекция 1 з модулю 3
- •Теплооборот, влагообмен и атмосферная циркуляция как климатообразующие факторы
- •Влияние географической широты на климат
- •Изменение климата с высотой
- •Влияние распределения моря и суши на климат
- •Континентальность климата, индексы континентальности
- •Орография и климат
- •Океанические течения и климат
- •Влияние снежного и растительного покрова на климат
- •Общая циркуляция атмосферы
- •Термическая циркуляции в атмосфере
- •Общая циркуляция атмосферы
- •Циркуляция над однородной поверхностью
- •Циркуляция в реальной атмосфере
- •Пассаты
- •Антипассаты
- •Муссоны
- •Местные ветры
- •Горно-долинные ветры
- •Ледниковые ветры
- •Маломасштабные вихри
- •Служба погоды
- •Синоптический анализ и прогноз
- •Долгосрочные прогнозы
- •Принципы классификации климатов
- •Климат украины
- •Факторы, которые вызывают изменения климата
- •Изменения земного климата в прошлом и их причины
- •Колебание климата в 20-м веке
- •Использованная литература
Радиационный баланс деятельной поверхности
Радиационным балансом деятельной поверхности называется разность между всеми приходящими на эту поверхность и уходящими от нее потоками лучистой энергии.
Если поверхность горизонтальна, то к приходной части баланса относятся прямая радиация S`, приходящая на горизонтальную поверхность, рассеянная радиация D и встречное излучение атмосферы Еа.
Расход радиации слагается из отраженной коротковолновой Rк, длинноволнового излучения деятельной поверхности Ез и отраженной от нее части встречного излучения атмосферы Rд. Приходные части потоков считаем положительными, а расходные – отрицательными.
Баланс длинноволновой радиации можно записать так:
Вд = δЕа – Ез.
Баланс коротковолновой радиации выражается так:
Вк = S` + D – Rк.
где δ – относительный коэффициент излучения;
S` - прямая радиация;
D – рассеянная радиация;
Rк – отраженная радиация;
δЕа – поглощенная часть встречного излучения атмосферы;
Ез – земное излучение;
А – альбедо земли.
Учитывая, что Q = S` + D, а А = Rк /Q, получим
Вк = S` + D – А/Q = S` + D – А(S` + D);
Вк = (S` + D) (1-А).
Уравнение полного радиационного баланса деятельной поверхности:
В = Вд + Вк = (S` + D) (1-А) – Еэф ,
где Еэф = Ез - δЕа.
Радиационный баланс представляет собой фактический приход или расход лучистой энергии на деятельной поверхности, от которой зависит, будет ли происходить ее нагревание или охлаждение. Если приход лучистой энергии больше ее расхода, то радиационный баланс положителен и поверхность нагревается. Если же приход меньше расхода, то радиационный баланс отрицателен и поверхность охлаждается. От величины радиационного баланса зависит тепловой режим не только почвы или водоема, но и прилегающих к ним слоев атмосферы. На величину радиационного баланса влияют высота Солнца, продолжительность солнечного сияния, характер и состояние деятельной поверхности, замутненность атмосферы, содержание в ней водяного пара, облачность.
Природа парникового эффекта, его глобальные экологические и социальные следствия
Климат Земли, который зависит в основном от состояния его атмосферы, на протяжении геологической истории периодически изменялся: чередовались эпохи похолодания, когда значительные территории суши укрывались ледниками, и эпохи потепления (кстати, мы живем именно в эпоху потепления, если растаяли большие ледниковые щиты в Еврази и Северной Америке). И в последнее время ученые-метеорологи бьют в набат: сегодня атмосфера Земли разогревается намного быстрее, чем когда-либо в прошлом.
По данными ООН, с конца XIX к началу XXI ст. глобальная температура на земном шаре повысилась на 0,6 °С. Средняя скорость повышения глобальной температуры до 1970 г. составляла 0,05 °С за 10 лет, а в последние десятилетия она удвоилась.
За последние 120 лет содержание СО2 в воздухе увеличился на 17 %. В земной атмосфере углекислый газ действует как стекло в теплице или парнике: он свободно пропускает солнечные лучи к поверхности Земли, но удерживает ее тепло. Это вызывает разогревание атмосферы, известное как парниковый эффект. По расчетам ученых, в ближайшие десятилетия из-за парникового эффекта среднегодовая температура на Земле может повыситься на 1,5-2 °С.
Атмосфера благодаря водяному пару, углекислому газу и озону задерживает большую часть излучения деятельной поверхности. В то же время на относительно свободно пропускает к земной поверхности коротковолновую солнечную радиацию. Такое свойство атмосферы называют оранжерейным (парниковым) эффектом.
В чем же состоит опасность парникового эффекта? Расчеты и моделирование на ЭВМ свидетельствуют: повышение среднегодовой температуры вызывает изменения таких важнейших климатических параметров, как количество осадков, облачный покров, океанические течения, размеры полярных ледяных шапок. Внутренние районы континентов станут суше, а побережье – более влажным, зима будет коротче и теплее, а лето – длиннее и жарче. Основные климатические зоны в северном полушарии сместятся на север приблизительно на 400 км. Это обусловит потепление в зоне тундры, таяние полярных ледяных шапок. В средних широтах, то есть в главных «хлебных» районах (Украина, Черноземная Россия, Кубань, «зерновые штаты» США), климат станет полупустынным, и урожаи зерна резко сократятся.
Глобальное потепление приведет к таянию ледников Гренландии, Антарктиды и гор, уровень Мирового океана повысится на 6-10 м, при этом будет затоплено около 20 % площади суши, где сегодня живут сотни миллионов людей, расположены города, фермы, сады и поля.
Ученые не пришли к единой мысли о том, при котором повышении среднегодовой температуры могут произойти эти отрицательные для человечества явления: одни метеорологи считают критическим значение 2,5 °С, другие - 5 °С.
В последнее время тревога ученых из-за парникового эффекта еще более усилилась. Оказалось, что, кроме углекислого газа, парниковый эффект вызывают также некоторые другие газы, такие как метан, оксиды азота, фреоны - содержание которых в атмосфере из-за деятельности человека растет.
Моделью парникового эффекта в масштабах планеты может служить климат на Венере. Ее плотная (более 9 тыс. кПа возле поверхности) атмосфера, которая на 98 % состоит из углекислого газа, за счет этого явления накалена до температуры 500 °С (при такой температуре железо становится красного цвета).