10

Лекції «Вода в атмосфері» Частина 2 Змістовний модуль № 4, Питання 12-25

13. Характеристики туманів

14. Тумани охолодження, змішування, випаровування ([1],стр.414)

15. Класифікація хмар ([1], [6],стр.366)

16. Морфологічна класифікація хмар ([1], [6])

17. Хмари верхнього ярусу ([5],[6])

18. Хмари середнього ярусу ([5], [6])

19. Хмари нижнього ярусу ([5], [6])

20. Хмари вертикального розвитку

21. Класифікація хмар за умовами утворення. Конвективні хмари ([1],стр381)

22. Класифікація хмар за умовами утворення. Шаруваті хмари ([1],стр.366)

23. Мікрофізичні характеристики хмар ([1],стр.347)

24. Види опадів. Вимір кількості опадів ([1],стр.388,413)

25. Конденсаційне зростання крапель у хмарах ([1],стр.328)

26. Коагуляційне зростання крапель у хмарах([1],стр.390)

27. Наземна конденсація (([5], [6]).

13. Характеристики туманів

Якщо конденсація водяної пари відбувається безпосередньо поблизу земної поверхні, утворюється сукупність завислих у повітрі крапель, що приводить до зменшення горизонтальної дальності видимості . Якщо видимістькм – явище носить назву туману, якщо видимістькм, але менша за 10 км – димки.

Тумани розподіляються на види за дальністю видимості L_m: сильні L_m < 50 м, помірні L_m= 5 500м; слабкі L_m= 5001000 м.

Дальність видимості є інтегральною характеристикою мікроструктури тумана і обумовлюється розсіюванням сонячного світла крапельками. Інтенсивність розсіювання залежить від концентрації частинок та їхнього розподілу за розмірами.

Характеристики структури туману таки: Q_W  абсолютна водність  маса води в 1 см³ туманного повітря; питома водність _m  маса води, що утримується в одиниці маси повітря (г/г). Cума абсолютної вологості повітря і абсолютної водність туману має назву «абсолютний вологовміст» повітря Q.

Q = a + Q_W. (4.38)

У тумані абсолютна вологість близька до насиченої а_m , тоді запишемо

Q_W = Q  a_m._. (4.39)

Таким чином, як випливає з формули (4.39), водність туману може зростати за рахунок збільшення вологовмісту повітря і падіння температури, що веде до зменшення а_m. Вологовміст повітря збільшується під впливом випаровування, горизонтального та вертикального перемішування. Зниження температури відбувається за рахунок турбулентного теплообміну, теплообміну з земною поверхнею, адіабатичного охолодження при висхідних рухах, адвекції.

За умовами виникнення виділяють: тумани охолодження (адвективні, радіаційні, адіабатичні), тумани змішування та тумани випаровування.

За температурними умовами тумани підрозділяються: теплі, холодні.

За агрегатним станом: водяні, льодяні, змішані.

Питання: Туман виникає коли дальність видимості L буде

А) км. Б) км .В) км

14. Тумани охолодження, змішування, випаровування.

Адвективні тумани виникають у теплій повітряній масі, яка переміщується на більш холодну підстильну поверхню і вихолоджується завдяки турбулентному і радіаційному теплообміну з цією поверхнею. Утворенню такого туману сприяють велика різниця між температурою підстильної поверхні та температурою повітря, вологість теплого потоку повітря та його велика відносна вологість, помірна швидкість вітру, помірно стійка температурна стратифікація й порівняно слабкий турбулентний обмін. Адвективні тумани мають найбільшу повторюваність. Вони найбільш інтенсивні, тобто мають найменшу видимість і найбільшу тривалість існування, спостерігаються одночасно на великих територіях.

Радіаційні тумани утворюються завдяки нічному радіаційному охолодженню земної поверхні й прилеглого шару повітря та слабкому турбулентному перемішуванню. Такі умови спостерігаються на протязі безхмарної та довгої ночі у відносно вологому повітрі, коли вихолодження приводить водяну пару до стану насичення. Радіаційні тумани відносяться до місцевих явищ. Вони мають добовий та річний хід. Радіаційний туман у стадії димки зароджується при встановлені від’ємного радіаційного балансу і початку утворення приземної інверсії, якщо температура стає нижчою за температуру точки роси. За рахунок нічного радіаційного вихолодження водність туману зростає і у тонкому приземному шарі дальність видимості зменшується до 100-200 м. Подальше радіаційне охолодження сприяє виникненню оптичного товстого і сталого шару туману з добре помітною інверсією температури безпосередньо над його верхньою межею. Сприятливими умовами для утворення радіаційного туману є відсутність хмар, що забезпечує велике ефективне радіаційне випромінювання, висока відносна вологість повітря. Після сходу Сонця радіаційні тумани швидко розсіюються. Руйнування туману починається від земної поверхні, припіднятий шар туману, що існує ще деякий час, фіксується як шарувата хмара.

При утворенні радіаційного туману необхідно, щоб температура досягла температури точки роси й продовжувалось охолодження, щоб сконденсувалось достатньо води для виникнення туману:

, (4.40)

де – зниження температури до температури точки роси,– зниження температури для виникнення туману з водністю. Де

, (4.41)

де Т – температура повітря (К) у термін 21 год., f – відносна вологість (%), е – парціальний тиск водяної пари (гПа)

де – водність туману (г/м³)

Метеорологічна дальність видимості в тумані залежить від його водності(г/м³) і розміру крапель :

. (4.42)

Тумани змішування. Тумани змічшування утворюються при надходженні холодного повітря на більш теплу підстильну поверхню. Холодне вологе повітря швидко змішується з порівняно теплим вологим шаром повітря. Цей процес протікає дуже інтенсивно і туман утворюється вже через декілька хвилин після початку адвекції. Тумани змішування часто утворюються у холодну пору року над акваторіями морів та великих озер. Основний чинник початку конденсації в теплому повітрі  різне зростання тиску насичення водяної пари при низьких і високих температурах при однаковому охолодженні.

Тумани випаровування. Тумани виникають у відносно холодному повітрі завдяки припливу водяної пари, яка утворилась за рахунок випаровування води з теплої підстильної водяної поверхні. Сприятливі умови для утворення туманів випаровування виникають у холодну пору року над теплою поверхнею океанів та морів, особливо при додатній температурі повітря над водою. Вони особливо часто утворюються над арктичними морями, де температура відкритої води значно вища за температуру льоду або снігу. Повітря, що переміщується з материка, при переході на водну поверхню є значно холоднішим від води. Під впливом інтенсивного випаровування з водної поверхні над ополонками виникає туман

Питання: Тумани охолодження виникають коли

А) за рахунок випаровування води. Б) коли холодне повітря існує над теплою поверхнею.

В) охолодження приземного шару повітря.