5. Суточный и годовой год влажности воздуха. Географическое распределение влажности воздуха

Абсолютное содержание водяного пара в воздухе можно характеризовать следующими величинами: парциальное давление, абсолютная влажность и отношение смеси.

Парциальное давление водяного пара изменяется в суточном и годовом ходе. Амплитуда суточного хода в умеренных широтах мала: 1–2 гПа осенью и зимой и 3–4 гПа весной и летом, хотя в отдельные дни увеличивается до 6–8 гПа. На море и в приморских областях парциальное давление водяного пара имеет простой суточный ход, параллельный суточному ходу температуры воздуха (парциальное давление больше днем, когда и температура выше). Это характерно и для внутриматериковых частей в холодное время года.

В теплое время года в глубине материков парциальное давление водяного пара имеет двойной суточный ход: 2 максимума и 2 минимума. Первый минимум совпадает с минимумом температуры воздуха (рано утром). Затем парциальное давление растет до 9 ч. утра, после этого убывает до 15 ч., когда наступает второй минимум. При чем в сухих местах этот минимум является главным. Второй максимум наблюдается около 21–22 ч. Причиной такого двойного суточного хода является развитие конвекции в околополуденные часы, которая способствует перемещению водяного пара снизу вверх, что и приводит к уменьшению содержания водяного пара у земной поверхности (первый минимум). Второй минимум образуется вследствие конденсации водяного пара в ночные часы.

Годовой ход давления водяного пара параллелен ходу температуры: летом оно больше, зимой меньше. Годовая амплитуда е тем больше, тем больше амплитуда температур. В Беларуси величина парциального давления изменяется от 3–4 гПа в январе до 14–15 гПа в июле.

Относительная влажность воздуха представляет наибольший практический интерес, т.к. характеризует степень насыщенности воздуха водяным паром. Относительная влажность воздуха также имеет суточный и годовой ход.

Суточный ход относительной влажности воздуха зависит от суточного хода парциального давления и суточного хода давления насыщения, которое в свою очередь зависит от температуры воздуха. Парциальное давление в течение суток меняется мало, а давление насыщения – достаточно резко, вместе с температурой. Поэтому суточный ход относительной влажности не совпадает с суточным ходом температуры. При падении температуры относительная влажность воздуха растет и наоборот. Суточный минимум относительной влажности наблюдается в околополуденные часы (максимальная температура), а суточный максимум совпадает с минимальной температурой (около восхода солнца).

В Беларуси суточный ход относительной влажности в зимние месяцы практически не выражен (амплитуда составляет всего 3–5%). Летом разность между экстремальными значениями может достигать в среднем многолетнем 15–20%, а на юго-востоке (ст. Василевичи) – превышает 30%.

В годовом ходе относительная влажность воздуха также изменяется обратно температуре. Исключение составляют муссонные области, где период с максимальной относительной влажности совпадает с периодами ветров с моря и выпадения муссонных дождей (лето). А зимой относительная влажность воздуха уменьшена, что связано с выносом воздуха с материка.

Наименьшие значения относительной влажности (65–70%) в Беларуси приходятся не на самый теплый месяц года, а на переходный весенний – май, когда нарастание температуры над сушей идет быстрее, чем рост содержания влаги в воздушных массах, приходящих с поверхности океана. В летнее время относительная влажность воздуха медленно увеличивается, в среднем на 2–4% в месяц. В холодную часть года (октябрь – март) средние месячные значения относительной влажности 80–90%, максимум наблюдается в декабре 87–90%. Начиная с января, относительная влажность воздуха уменьшается.

Географическое распределение влажности воздуха зависит от испарения и от переноса влаги воздушными течениями. На географических картах изолинии давления водяного пара следуют за изотермами, особенно в холодный период года. Наибольшие значения е в течение года наблюдаются у экватора (20–25 гПа, до 30–35 гПа). С широтой парциальное давление убывает, при этом над сушей в большей мере, чем над океаном. Во внутренних районах Антарктиды и якутского полюса холода парциальное давление водяного пара меньше 0,1 гПа. Летом изолинии парциального давления над сушей проходят близко к широтным кругам (температура растет, а испарение ограничено запасами влаги). В районах суши с морским климатом парциальное давление имеет высокие значения и зимой и летом (циркуляция атмосферы), в муссонных областях оно мало зимой и велико летом. В среднем годовая и для всей Земли абсолютная влажность составляет 11 г/м³.

Относительная влажность высока в экваториальной зоне (средняя 85% и больше), в субполярных и полярных областях. Но причины такой высокой относительной влажности различны: в первом случае парциальное давление велико, а температуры не очень высокие (облачность), во втором – парциальное давление мало, а температуры низкие, особенно зимой. Также велика относительная влажность воздуха зимой в умеренных широтах. В летнее время – также в муссонных районах Индии (ветер с океана). Очень низкая относительная влажность воздуха круглый год в тропических и субтропических пустынях: Сахара, Аравия, Мексика, Австралия и др., где температуры очень высокие, а парциальное давление – очень мало. Летом – также во внетропических пустынях Колорадо и Средней Азии. Зимой – в Индии, где дует материковый ветер.

Парциальное давление водяного пара убывает с высотой, причем быстрее, чем общее давление (и плотность) воздуха. Относительная влажность меняется с высотой менее закономерно. В целом с высотой относительная влажность воздуха убывает, но на высотах, где происходит облакообразование, она растет. В слоях с инверсионным распределением температуры относительная влажность воздуха уменьшена.

Влагосодержание атмосферного столба (т.е. его количество во всем столбе воздуха над единицей земной поверхности) составляет 28,5 кг водяного пара над 1 м² поверхности. Масса такого столба при среднем давлении составляет более 10 т.

На высоте 1,5–2 км плотность водяного пара становится меньше в среднем в 2 раза, а на высоте 5–6 км, содержание водяного пара в воздухе в 10 раз меньше, чем у земной поверхности (при этом общая плотность воздуха убывает лишь в 2 раза). На высоте 10–12 км давление паров воды в 100 раз меньше, чем у земли. Таким образом, выше 10–15 км содержание водяного пара в воздухе ничтожно мало.