- •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
3.11. Змяненні патэнцыяльнай тэмпературы ў залежнасці ад яе вертыкальнага градыента (стратыфікацыі)
Разгледзім змяненні патэнцыяльнай тэмпературы пры рознай стратыфікацыі, або дынамічнай устойлівасці атмасферы. Возьмем усе пяць магчымых выпадкаў (рыс. 3.9):
-
Калі складваецца няўстойлівая стратыфікацыя (γ>γа), то патэнцыяльная тэмпература паніжаецца.
-
У выпадку ўстойлівай стратыфікацыі (γ<γа) патэнцыяльная тэмпература павышаецца.
-
Пры абыякавай стратыфікацыі (γ=γа) патэнцыяльная тэмпература не змяняецца з вышынёй.
-
Пры ўстойлівай ізатэрмічнай стратыфікацыі (γ=0) патэнцыяльная тэмпература з вышынёй павялічваецца на 1 ºС / 100 м.
-
Калі ўстанаўліваецца звышустойлівая стратыфікацыя – інверсія тэмпературы (γ<0), то патэнцыяльная тэмпература павялічваецца з вышынёй больш, чым на 1 ºС / 100 м.
|
М
400
300
200
100
0
|
g =1.5оC/100м |
g=0.5оC/100м |
g = 1оC/100 м |
g = 0оC/100 м |
g =-0.5оC/100м |
|
5.5о 8.5о |
8.5о 11.5о |
7.0о 10о |
10о 13о |
11,5о 14.5о |
|
|
7.0о 9.0о |
9.0о 11.0о |
8.0о 10о |
10о 12о |
11,0о 13.0о |
|
|
8.5о 9.5о |
9.5о 10.5о |
9.0о 10о |
10о 11о |
10,5о 11.5о |
|
|
10о 10о |
10о 10о |
10о 10о |
10о 10о |
10о 10о |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Рыс. 3.9. Патэнцыяльная тэмпература ў залежнасці ад велічыні вертыкальнага градыента g (стратыфікацыі). У кожным слупку злева – змяненне тэмпературы з вышынёй пры заданым вертыкальным градыенце, справа – патэнцыяльная тэмпература
3.12. Стратыфікацыя і вертыкальная раўнавага насычанага паветра
У насычаным вадзяной парай паветры, якое мае прадукты кандэнсыцыі, дынамічная ўстойлівасць (стратыфікацыя) залежыць ад суадносін вертыкальнага і вільгацеадыябатычнага градыентаў. Як вядома, насычанае паветра адыябатычна змяняе сваю тэмпературу на некалькі дзесятых долей градуса. Пры вертыкальным градыенце тэмпературы звыш вільгацеадыябатычнага градыента (γ>ва) стратыфікацыя атмасферы вільгаценеўстойлівая. А у адносінах да сухога паветра страфікацыя можа быць устойлівай. Калі вертыкальны градыент меньш вільгацеадыябатычнага (γ<ва), стратыфікацыя вільгацеўстойлівая. Пры вертыкальным градыенце, роўным вільгацеадыябатычнаму (γ=γва), стратыфікацыя абыякавая.
Вертыкальная раўнавага насычанага паветра таксама вызначаецца пры дапамозе аэралагічнай дыяграмы (гл. рыс. 3.8). Калі тэмпературны профіль стратыфікацыі нахілены да восі тэмпературы меньш, чым вільготныя адыябаты, то стратыфікацыя вільгаценеўстойлівая. Пры супадзенні тэмпературнага профіля з вільготнай адыябатай стратыфікацыя вільгацеабыякавая.
РАЗДЗЕЛ 4
РАДЫЯЦЫЙНЫ РЭЖЫМ АТМАСФЕРЫ
І ПАДСЦІЛАЮЧАЙ ПАВЕРХНІ
4.1. Сонечная радыяцыя
Сонечная радыяцыя – праменная энергія, якая распаўсюджваецца ад Сонца ў выглядзе электрамагнітных хваляў з хуткасцю 300 000 км/с. Электрамагнітныя хвалі выпраменьваюцца ўсемі целамі, якія маюць тэмпературу вышэй абсалютнага нуля. Электрамагнітнае выпраменьванне целаў адбываецца ў выніку перабудовы электронных абалонак у атамах і малекулах. Інтэнсіўнасць электрамагнітнай радыяцыі – адпаведна закону Стэфана-Больцмана – прапарцыянальна чацвёртай ступені абсалютнай тэмпературы цела, таму такую радыяцыю яшчэ называюць цеплавой, або тэмпературнай.
Цеплавая радыяцыя падпарадкоўваецца і іншым фізічным законам выпраменьвання: Кірхгофа, Планка і Віна.
Закон Кірхгофа сведчыць аб сувязі выпраменьвання і паглынальнай здольнасцю цела. Адносіны паміж здольнасцю выпраменьвання цела і яго паглынальнай здольнасцю ёсць велічыня для ўсіх целаў пастаянная.
Закон Планка характарызуе размеркаванне энергіі ў спектры выпраменьвання адпаведна даўжыням хваляў, залежных ад тэмпературы выпраменьвальніка.
У адпаведнасці з законам Віна даўжыня хвалі, на якую прыходзіцца максімум праменнай энергіі, адваротна прапарцыянальная абсалютнай тэмпературы цела.
Любыя электрамагнітныя выпраменьванні цеплавога паходжання характарызуюцца даўжынёй хвалі λ і яе частатой хістання ў секунду ν. Вытворная гэтых двух характарыстык паказвае хуткасць распаўсюджвання хваляў с:
с = λ ν (4.1)
Даўжыні хваляў цеплавой радыяцыі выражаюць у мікраметрах (1 мкм = 10-6м) і нанаметрах (1 нм = 10-9м).
У метэаралогіі электрамагнітныя выпраменьванні падзяляюць на два дыяпазона. Дыяпазон кароткахвалевай радыяцыі ўключае сонечныя выпраменьванні з даўжынямі хваляў ад 0,01 да 4 мкм. Да доўгахвалевай радыяцыі адносяцца выпраменьванні, якія вылучае зямная паверхня і атмасфера, з даўжынямі хваляў ад 4 да 100 мкм.
У сваю чаргу, спектр кароткахвалевай сонечнай радыяцыі за межамі атмасферы падзяляюць на тры якасна розныя часткі: ультрафіялетавую, з даўжынямі хваляў ад 0,01 да 0,39 мкм, якія нясуць 9 % усёй праменная энергіі; бачную – з даўжынямі хваляў ад 0,4 да 0,76 мкм, на якую прыходзіцца 47 % сонечнай праменнай энергіі; інфрачырвоную – з даўжынямі хваляў больш 0,76 мкм, якія распаўсюджваюць 44 % цеплавой энергіі Сонца. Невялікую долю сонечнай энергіі (каля 1 %) вылучаюць гамма- і рэнтгенаўскае выпраменьванне, а таксама радыёхвалі (табл. 4.1).
Табліца 4.1