- •Каўрыга п.А., 2004
- •Прадмова
- •Раздзел 1 уводзіны
- •Прадмет вывучэння метэаралогіі і кліматалогіі
- •1.1. Атмасфера
- •1.2. Надвор’е
- •1.3. Кліматалогія
- •1.4. Кліматаўтварэнне
- •1.5. Народнагаспадарчае значэнне метэаралогіі і кліматалогіі
- •1.6. Задачы метэаралогіі і кліматалогіі
- •Кліматычныя рэсурсы
- •1.8. Сувязь метэаралогіі з іншымі навукамі Дыферэнцыяцыя дысцыпліны
- •1.9. Асноўныя этапы гісторыі метэаралогіі і кліматалогіі
- •1.9.1. Даследаванні метэаралогіі і кліматалогіі ў Расіі і ссср
- •Даследаванні метэаралогіі і кліматалогіі на Беларусі
- •Метады даследаванняў у метэаралогіі і кліматалогіі
- •1.11. Арганізацыя метэаралагічных назіранняў Служба надвор’я
- •Класіфікацыя гідраметэаралагічных станцый
- •Метэаралагічныя элементы і вымяральныя велічыні
- •1.11.1. Метэаралагічныя назіранні ў Рэспубліцы Беларусь
- •Тыпы метэаралагічных станцый Рэспублікі Беларусь (паводле даных Белгідрамета)
- •1.11.2. Міжнароднае супрацоўніцтва ў галіне метэаралогіі
- •Раздзел 2 будова атмасферы і хімічны склад паветра
- •2.1. Будова атмасферы
- •2.2. Хімічны склад паветра
- •Хімічны склад сухога паветра каля зямной паверхні, %
- •Змяненні ўтрымання со2 ў атмасферы
- •Раздзел 3 фізічныя ўласцівасці паветра
- •3.1. Ціск паветра
- •3.2. Тэмпература паветра
- •3.3. Шчыльнасць паветра. Ураўненне стану газаў
- •3.4. Змяненне атмасфернага ціску з вышынёю
- •Змяненне ціску паветра з вышынёю
- •3.5. Асноўнае ўраўненне статыкі атмасферы
- •3.6. Бараметрычная формула
- •3.7. Барычная ступень
- •Барычная ступень (м/гПа) у залежнасці ад ціску і тэмпературы
- •3.8. Адыябатычныя працэсы ў атмасферы
- •Вільгацеадыябатычны градыент пры розных тэмпературах і ціску
- •3.9. Патэнцыяльная тэмпература
- •3.10. Вертыкальнае размеркаванне тэмпературы Тэрмічная стратыфікацыя атмасферы
- •3.11. Змяненні патэнцыяльнай тэмпературы ў залежнасці ад яе вертыкальнага градыента (стратыфікацыі)
- •3.12. Стратыфікацыя і вертыкальная раўнавага насычанага паветра
- •Спектр сонечных электрамагнітных хваляў (паводле б.А. Семенчанка, 2002)
- •4.2. Энергетычная і прыродная асветленасць
- •4.3. Сонечная пастаянная
- •4.4. Прамая сонечная радыяцыя
- •4.5. Паглынанне сонечнай радыяцыі ў атмасферы
- •4.6. Рассеянне сонечнай радыяцыі
- •4.7. Закон аслаблення сонечнай радыяцыі ў атмасферы
- •Табліца 4.2 Залежнасць масы атмасферы ад вышыні Сонца (табліца Бемпарада)
- •Такім чынам, пры праходжанні сонечнымі промнямі m мас колькасць прамой радыяцыі каля паверхні Зямлі складзе
- •4.9. Сумарная радыяцыя
- •4.10. Адбітая і паглынутая сонечная радыяцыя
- •Табліца 4.3 Інтэгральнае альбеда (%) розных тыпаў падсцілаючай паверхні
- •Табліца 4.4 Спектральнае альбеда (%) розных тыпаў падсцілаючай паверхні
- •4.12. Доўгахвалевая радыяцыя зямной паверхні і атмасферы
- •4.13. Цяплічны (парніковы) эфект атмасферы
- •4.14. Радыяцыйны баланс зямной паверхні
- •Табліца 4.5 Залежнасць радыяцыйнага балансу ад вышыні Сонца і альбеда ў яснае надвор’е
- •4.15. Радыяцыйны баланс планеты Зямля
- •4.16. Размеркаванне сонечнай радыяцыі на верхняй мяжы атмасферы
- •Табліца 4.6 Вышыня сонца (º) ў дні летняга і зімовага сонцастаяння і дні раўнадзенстваў на асноўных геаграфічных шыротах
- •Табліца 4.7 Паступленне сонечнай радыяцыі (кВт/м2) ў дні раўнадзенстваў і сонцастаянняў (паводле с.П. Хромава, 2001)
- •4.17. Геаграфічнае размеркаванне сумарнай радыяцыі
- •4.18. Геаграфічнае размеркаванне радыяцыйнага баланса
- •Табліца 4.8 Радыяцыйны баланс у межах прыродных зон (мДж/м2 у год)
- •Табліца 4.9
- •4.19. Цеплавы баланс зямной паверхні
- •Раздзел 5 цеплавы рэжым атмасферы і падсцілаючай паверхні
- •5.1. Віды цеплаабмену атмасферы з навакольным асяроддзем
- •5.2. Цеплавы баланс сістэмы Зямля – атмасфера
- •Баланс сонечнай радыяцыі ў атмасферы і на зямной паверхні
- •Цеплавы баланс зямной паверхні і атмасферы
- •Цеплавы баланс атмасферы
- •5.3. Адрозненні ў цеплавым рэжыме глебы і вадаёмаў
- •5.4. Распаўсюджванне цяпла на глыбіню глебы
- •Характарыстыка тэмпературы паветра
- •5.6. Гадавая амплітуда тэмпературы паветра і кантынентальнасць клімату
- •5.7. Тыпы гадавога ходу тэмпературы паветра
- •Сярэднямесячныя тэмпературы паветра
- •5.8. Зменлівасць сярэдніх месячных і гадавых тэмператур
- •Сярэдняя месячная і гадавая тэмпература паветра (оС) і крайнія яе значэнні ў асобныя гады (мс Горкі Магілёўскай вобласці, 1881-1997)
- •5.9. Інверсіі тэмпературы
- •5.10. Геаграфічнае размеркаванне тэмпературы прыземнага слоя атмасферы
- •5.11. Тэмпература шыротных кругоў
- •Сярэднія шыротныя тэмпературы (паводле с.П. Хромава)
- •Сярэдняя тэмпература паветра (оС)
- •Раздзел 6 водны рэжым атмасферы
- •6.1. Выпарэнне і насычэнне вадзяной пары
- •6.2. Уласцівасці пругкасці насычэння
- •Змяненні пругкасці насычэння (е) у залежнасці ад тэмпературы (t)
- •Пругкасць насычэння для лёду Ел і вады Ев пры аднолькавай тэмпературы t °с
- •6.3. Закон выпарэння
- •6.4. Выпаральнасць
- •6.5. Геаграфічнае размеркаванне выпарэння і выпаральнасці
- •6.6. Характарыстыкі вільготнасці паветра
- •6.7. Сутачны і гадавы ход парцыяльнага ціску вадзяной пары
- •6.8. Сутачны і гадавы ход адноснай вільготнасці
- •6.9. Геаграфічнае размеркаванне парцыяльнага ціску вадзяной пары і адноснай вільготнасці
- •6.10. Кандэнсацыя вадзяной пары ў атмасферы
- •6.11. Ядры кандэнсацыі
- •6.12. Воблакі
- •6.13. Мікрафізічны склад (структура) воблакаў
- •6.14. Міжнародная класіфікацыя воблакаў
- •6.15. Генетычная класіфікацыя воблакаў
- •6.16. Геаграфічнае размеркаванне воблачнасці
- •6.18. Туманы--утварэнне і геаграфічнае размеркаванне
- •6.18. Атмасферныя ападкі
- •6.19. Гідраметэаралагічная ацэнка ўвільгатнення тэрыторыі
- •6.20. Водны баланс Зямлі
- •Водны баланс сусветнага акіяну, мацерыкоў і зямнога шара (Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли, 1974)
- •6.21. Снегавое покрыва
- •Размеркаванне снегавога покрыва на Браслаўскім узвышшы
- •Характарыстыка снегавога покрыва ў разнастайных умовах Браслаўскага ўзвышша
3.10. Вертыкальнае размеркаванне тэмпературы Тэрмічная стратыфікацыя атмасферы
Побач з адыябатычнымі працэсамі ў навакольнай атмасферы з вышынёю тэмпература таксама змяняецца. Аднак характар змянення тэмпературы з вышынёй без вертыкальных рухаў можа быць розным і залежыць ад інтэнсіўнасці цеплаабмену з падсцілаючай паверхняй і ад дынамічных прычын. Змяненні тэмпературы паветра з вышынёй, не звязаные з адыябатычнымі працэсамі, называюцца тэрмічнай стратыфікацыяй дадзенага слоя атмасферы. Вертыкальны профіль змянення тэмпературы з вышынёй мае форму складанай крывой, якая называецца крывой стратыфікацыі, або крывой расслаення.
Для характарыстыкі вертыкальнага профіля тэрмічнай стратыфікацыі ўжываюць так званы вертыкальны градыент тэмпературы, які паказвае змяненні тэмпературы ў атмасферы на 100 м вышыні падняцця ці апускання γ = - (d Ta / d·z).
У адрозненні ад сухаадыябатычнага градыента γа, вертыкальны градыент тэмпературы γ можа быць розным. Пры паніжэнні тэмпературы з вышынёй вертыкальны градыент дадатны (γ>0), пры павышэнні тэмпературы з вышынёй ён адмоўны (γ<0). Пры адмоўным вертыкальным градыенце ўзнікаюць інверсіі тэмпературы. У атмасферы могуць узнікаць слаі, у межах якіх тэмпература не змяняецца з вышынёю. Гэта значыць, што вертыкальны градыент тэмпературы роўны нулю (γ=0). Такі характар размеркавання тэмпературы з вышынёй называецца ізатэрміяй.
У залежнасці ад велічыні вертыкальнага градыента тэмпературы і яго суадносін з сухаадыябатычным градыентам атмасфера набывае розны фізічны стан – устойлівы, абыякавы і неўстойлівы. Вертыкальны градыент тэмпературы можы быць больш сухаадыябатычнага (γ>γа), менш сухаадыябатычнага (γ<γа), роўны (γ=γа), можа быць роўны нулю (γ=0), а можа быць меньш нуля (γ<0).
Дадзеныя аб вертыкальным градыенце, які характарызуе дынамічную ўстойлівасць атмасферы, выкарыстоўваюцца пры складанні прагнозу надвор’я, пры метэаралагічным абслугоўванні авіяцыі і вывядзенні спадарожнікаў на арбіту.
Вядома, што сярэдні вертыкальны градыент тэмпературы ў трапасферы складае 0,65 ºС/100 м. Калі ведаць тэмпературны градыент і тэмпературу на пачатковым узроўні, можна вылічыць тэмпературу на любым узроўні, або прывесці тэмпературу да ўзроўня мора.
Разгледзім стратыфікацыю і вызначым адпаведны стан атмасферы. Возьмем розныя выпадкі, г.зн. разгледзім слаі атмасферы з рознымі значэннямі вертыкальнага градыента (рыс. 3.7).
М
400
300
200
100
0
|
> а =1.5оC/100м |
< а =0.5оC/100м |
= а = 1оC/100 м |
= 0оC/100 м |
< 0 =-0.5оC/100м |
5.5о |
8.5о |
7.0о |
10о |
11,5о |
|
7.0о |
9.0о |
8.0о |
10о |
11о |
|
8.5о |
9.5о |
9.0о |
10о |
10,5о |
|
10о |
10о |
10о |
10о |
10о |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Рыс. 3.7. Залежнасць стратыфікацыі атмасферы ад вертыкальнага градыента тэмпературы
-
Дапусцім, што вертыкальны градыент тэмпературы больш сухаадыябатычнага градыента (γ>γа), напыклад, γ=1,5 ºС/100 м. У такіх умовах пры адыябатычным зрушэнні масы паветра ўверх гэта маса аказваецца цяплей, чым навакольнае паветра. Унутры слоя атмасферы ўзнікнуць сілы, якія будуць застаўляць масу паветра імкнуцца ўверх. Пры гэтым рознасць тэмпературы паміж масай і навакольным паветрам будзе павялічвацца, а хуткасць руху нарастаць. У гэтым выпадку атмасфера валодае няўстойлівай стратыфікацыяй, якая прыводзіць да ўзнікнення канвекцыі і развіцця яе паскарэння. Чым больш рознасць паміж тэмпературай масы паветра, якая падымаецца, і тэмпературай навакольнага паветра, тым больш паскарэнне канвекцыі. Гэта значыць, што канвекцыя будзе развівацца і ўзмацняцца. Канвектыўныя плыні захоўваюцца да той пары, пакуль маса паветра, якая падымаецца, застаецца цяплей, чым навакольнае асяроддзе. Як толькі тэмпература паветранай масы выраўняецца з тэмпературай наваколля, канвекцыя затухае. Вышыня, на якой спыняецца канвектыўнае падняцце паветра, называецца ўзроўнем канвекцыі. Узровень канвекцыі з’яўляецца верхняй мяжой воблачнага покрыва.
-
Возьмем вертыкальны градыент менш сухаадыябатычнага (γ<γа), напрыклад, γ=0,5 ºС/100 м. Пры вымушаным падняцці масы паветра яго тэмпература на кожным узроўні будзе ніжэй, чым у навакольным паветры. Тут узнікнуць сілы, якія прымусяць масу паветра вярнуцца на зыходні ўзровень. У гэтым выпадку адсутнічаюць умовы для развіцця канвекцыі, а гэта значыць, што атмасфера вылодае ўстойлівай стратыфікацыяй.
-
У атмасферы могуць узнікаць умовы, пры якіх вертыкальны градыент тэмпературы па сваёй велічыні аказваецца роўным сухаадыябатычнаму (γ=γа=1 ºС/100 м). У такіх умовах тэмпература масы паветра, якая будзе падымацца, на ўсіх узроўнях роўная тэмпературы навакольнага паветра. Пры ўзнікненні канвекцыі яна захоўваецца, але не можа ўзмацняцца, таму што адсутнічае яе паскарэнне. Гэта значыць, што атмасфера набыла абыякавую стратыфікацыю.
У выпадку, калі тэмпература паветра з вышынёй не змяняецца (γ=0), пры вымушаным падняцці масы паветра яно будзе халадней навакольнага. Вакол масы ўзнікнуць сілы, якія прымусяць яе вярнуцца да пачатковага ўзроўня. Гэта таксама ўстойлівая стратыфікацыя, якая ўзнікае ў слаях атмасферы з ізатэрміяй.
-
Пры адмоўным вертыкаль-ным градыенце (γ<0), напрыклад, γ = -0,5 ºС/100 м, тэмпература паветра з вышынёй павышаецца, г. зн. адбылося ўтварэнне інверсіі. У такім выпадку атмасфера валодае звышустойлівай стратыфіка-цыяй.
Усе прыведзеныя выпадкі з розным дынамічным станам атмасферы (стратыфікацыяй) адлюстраваны на аэралагічнай (адыябатнай) дыяграме (рыс. 3.8), дзе паказаны сухія і вільготныя адыябаты, а таксама вертыкальнае размеркаванне тэмпературы паветра.
Тэрмічная стратыфікацыя атмасферы на розных вышынях не аднолькавая. Калі вугал крывой лініі стратыфікацыі з воссю абсцыс менш 45º, такі стан атмасферы няўстойлівы, а калі больш 45º - стан атмасферы ўстойлівы. Пры супадзенні крывой стратыфікацыі з сухой адыябатай узнікае абыякавая стратыфікацыя.
Рыс. 3.8. Умовы стратыфікацыі на аэралагічнай дыяграме 1–суханеўстойлівая, 2–вільгацеўстойлівая, 3–вільгаценеўстой-лівая. |
|