- •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
Термическая стратификация атмосферы
Термической стратификацией слоя атмосферыназывают характер распределения в этом слое температуры воздуха с высотой.
Устойчивым равновесиемслоя атмосферы называют такое его состояние при котором всякое вынужденное вертикальное или наклонное смещение отдельного объема воздуха внутри слоя вызывает возникновение сил, препятствующих смещению и стремящихся вернуть сместившийся объем обратно на исходный уровень (γ< γa) .
Безразличным равновесиемслоя атмосферы называют такое его состояние, при котором вынужденное вертикальное смещение отдельного объема не вызывает появления сил, стремящихся продолжать поднимать или опускать этот объем (γ= γa).
Неустойчивым равновесиемслоя атмосферы называют такое его состояние, при котором вынужденное смещение объема воздуха внутри слоя вызывает возникновение сил, заставляющих данный объем продолжать свое смещение в том же направлении, в каком оно началось (γ> γa).
Стратификация атмосферы определяется графически по аэрологической диаграмме. Для этого строится кривая стратификации в координатах высота-температура. Из начальной точки температуры строится сухая или влажная адиабата (в зависимости от того насыщен воздух водяным паром или нет). Если отдельный отрезок кривой стратификации поднимается круче сухой адиабаты, проходящей через ее начало, то данный слой устойчивый. Если совпадает – то слой безразличный. Если проходит более полого - то слой неустойчив.
Уровень конвекции
Уровнем конвекции называется высота, на которой прекращается восходящее конвективное движение воздуха.
Уровень конвекции Z:
,
где γа– сухоадиабатический вертикальный градиент температуры для объема адиабатически поднимающегося воздуха;
γ – вертикальный градиент температуры в нижнем слое для окружающего воздуха;
t0’– температура отдельного объема воздуха;
t– температура окружающего воздуха.
Предположим, что некоторый объем воздуха в результате сильного прогрева от деятельной поверхности оказался на 5 0С теплее окружающей среды. Температура поднимающегося воздуха на нижнем уровне принята равной 200С, а окружающего воздуха 150С. Проведем сухую адиабату из точки, соответствующей температуре 200С. Кривую стратификации начнем из точки, соответствующей температуре 150С и проведем ее в предположении, что градиент температуры равен 0,50 /100 м.
Z, м
Сухая адиабата
Кривая стратификации
1000
0 15 20 t,0C
Из графика видно, что в данном случае на высоте 1000 м эти линии пересекутся, т.к. температура окружающего воздуха понижалась с высотой медленнее, чем температура поднимающегося объема. Следовательно, на высоте 1000 м температура поднимающегося воздуха понизилась до температуры окружающего. Эта высота и является уровнем конвекции.
Инверсии в тропосфере
Слои инверсии имеют наиболее устойчивую стратификацию и препятствуют развитию восходящих движений воздуха. Поэтому, они называются задерживающими слоями.
Инверсия характеризуется высотой нижней границы инверсионного слоя, вертикальной мощностью и, так называемой, глубиной инверсии, т.е. разностью температур на верхней и нижней границах слоя.
Инверсии в тропосфере возникают на различных высотах. По высоте нижней границы инверсии разделяются на приземные и инверсии свободной атмосферы.
Инверсии тропосферы. Разделяются в зависимости от условий образования на радиационные и адвективные.
Радиационные инверсиивозникают при охлаждении приземного слоя атмосферы, соприкасающегося с деятельной поверхностью, выхолаживающейся путем излучения. Радиационные инверсии делятся на ночные (летние) и зимние.
Ночные инверсииначинают развиваться вечером, после захода Солнца. В течение ночи они усиливаются и утром достигают максимальной мощности и глубины. После восхода Солнца деятельная поверхность и прилегающий к ней воздух прогревается и инверсия разрушается. Развитию ночных инверсий благоприятствует ясное небо и слабый ветер.
Зимние инверсиив ясную погоду, когда охлаждение деятельной поверхности изо дня в день увеличивается, могут сохраняться несколько суток и даже недель. Особенно усиливаются радиационные инверсии при резко неоднородном рельефе местности. Охлаждающийся воздух стекает в низины и котлованы, где ослабленное турбулентное перемешивание способствует его дальнейшему охлаждению. Радиационные инверсии, связанные с особенностями рельефа местности, называют орографическими.
Кроме этого, инверсии тропосферы делят по высоте расположения нижней границы на приземные и приподнятые. Приземные инверсии находятся в прилегающем к земле 10-метровом слое атмосферы, а приподнятые – выше 10 м от уровня земли.
Адвективные инверсииобразуются при адвекции воздуха, т.е. при натекании теплого воздуха на более холодную деятельную поверхность. Например, вторжение теплого морского воздуха на материк в зимнее время года. В этом случае нижние слои натекающего воздуха отдают часть своего тепла деятельной поверхности, вследствие чего образуется инверсия.