50. Потенційна температура. Рівняння Пуассона для адіабатичних процесів.

Нехай на деякій висоті в атмосфері є повітря з тиском р і температурою Т. Якщо б це повітря сухоадіабатично опустилося б на рівень, де існує стандартний тиск р̥̥̥ , то температура його також змінилася б за рівнянням Пуассона. Нова температура становила б:

Температура, яку повітря отримало б за стандартного тиску, називається його потенційною температурою. Фактичну температуру, на відміну від потенційної, називають молекулярною температурою. Очевидно, що потенційна температура дорівнює молекулярній температурі за стандартного тиску За допомогою потенційної температури можна порівнювати тепловий стан мас повітря, які знаходяться на різних висотах над рівнем моря, тобто при різних тисках. Обчислюючи потенційну температуру цих мас, ми як би опускаємо їх на один рівень.

55. Солярний клімат

Солярним кліматом називаються такі умови, які складуться на земній поверхні , коли вона буде абсолютно однорідною , а атмосфера – абсолютно прозорою.

Променева енергія Сонця є основним джерелом тепла та світла, такого важливого для життя на Землі. Радіація Сонця перетворюється в тепло частково вже в самій атмосфері, але головним чином - на земній поверхні. Вона нагріває верхні шари ґрунту та води, а від них і повітря.

Солярний клімат залежить від видимого руху Сонця та визначається потоком сонячної радіації на верхню межу атмосфери. На різних географічних широтах, в різні моменти і пори року він не однаковий.

У тропічному поясі потік сонячної радіації на межу атмосфери має річний потік з невеликою амплітудою і двома максимумами протягом року.

У помірних поясах потік сонячної радіації на горизонтальну поверхню на межі атмосфери літом порівняно мало відрізняється від потоку в тропіках: менша висота сонця компенсується збільшеною тривалістю дня. Взимку потік радіації зменшується з географічною широтою.

В межах атмосфери приплив сонячної радіації залежить від вмісту водяної пари і пилу, різною хмарністю і іншими особливостями газового стану атмосфери.

56. Тепловий баланс земної поверхні

Теплови́й бала́нс земно́ї пове́рхні — сума потоків тепла, що надходять та відходять від земної поверхні. Рівняння теплового балансу:

R+P+B+LE = 0,

• де R – радіаційний баланс;

• P — потік тепла від атмосфери до Землі і зворотно;

• B — потік тепла від Землі в глиб ґрунту і зворотно;

• LE — витрати тепла та випаровування води.

Рівняння застосовують до довільного проміжку часу.

57. Річний хід температури повітря – зміна температури повітря протягом року. Він оцінюється за середньомісячними температурами повітря.

Річний хід темп. Залежить від річного ходу темпер. діяльної поверхні.

В північній півкулі на континентах макс. темпер. В липні, мінімум - в січні. На океанах та узбережжях материків макс. у серпні, мінімум – у лютому – березні. На суші амплітуди річного ходу значно більше, ніж над водною поверхнею, тому що річні коливання температури на материках проникають на невелику глибину в грунт, материки сильно нагріваються влітку і охолоджуються взимку. В океанах під впливом турбулентного переміщення річні коливання поширюються до глибин більших, ніж на суші, і сонячна радіація проникає у воду до значних глибин, тоді як на суходолі – тільки в тонкому поверхневому шарі.

Однак малі амплітуди відмічаються в багатьох областях над сушею, якщо туди часто надходять повітряні маси з моря. Водночас збільшення амплітуди спостерігається над океаном в тих районах, куди потрапляють повітряні маси з материка.

Величина амплітуди річного ходу залежить від повторюваності адвекцій теплих і холодних повітряних мас, тобто від умов загальної циркуляції атм. ; впливає на амплітуду широта місця; висоти місця над рівнем моря.

За величиною амплітуди на чом настання екстремальних значень температур виділяють 4 типи річного ходу:

1)екваторіальний

2) тропічний

3) помірного поясу

4)полярний

В екваторіальному типі – дуже мала амплітуда, спостерігається 2 максимуми температури: після весняного рівнодення і після осіннього, і 2 мінімуми – після зимового, літнього сонцестояння. Характерні такі ампл.: у середині материків – до 5 С, на узбережжях – менше 3С, на океанах – біля 1 С.

Для тропічного типу характерний річний хід з макс. після літнього і мінімум – після зимового сонцестояння. У тропічних широтах річна ампл. над материками становить 10-15 С, над океаном – 5 - 10 С.

Для помірного поясу відмічається простий річних хід з макс. після літнього, та мін. – після зимового сонцестояння. У пн. Півкулі мін. Темпер. Над сушею – в січні, а над морем – в лютому-березні, а макс. над сушею в липні, над морем – у серпні, річні амплітуди над океанами – 10 – 15 С, над континентами – 25-40 С

Для полярного типу характерна довга холодна зима і коротке холодне літо; макс. температур в пн. півкулі в липні-серпні, в пд. – в січні-грудні. Річні ампул. Над океанами 20-40 С, над сушею – 30 – 40 С.

58. Туман – сукупність завислих у повітрі крапель води або кристалів льоду, які погіршують видимість до значень менших за 1 км. При видимості від 1 – 10 км ця сукупність називається серпанком. Якщо в повітрі спостерігається сукупність завислих твердих частинок, які погіршують видимість до менше 10 км, то таке явище називають імлою.

У залежності від дальності горизонтальної видимості (від інтенсивності туману і серпанку) розрізняють такі їх види:

1. Сильний туман, у якому видимість менше за 100 м;

2. Помірний туман – видимість 100-500 м;

3. Слабкий туман – видимість 500-1000м

4. Сильний серпанок – 1-2км

5. Помірний серпанок – 2-4 км

6. Слабкий серпанок – 4-10

За агрегатним станом тумани поділяються :

1. Крапельно –рідкі – скл. лише з крапель води

2. Кристалічні – кристали льоду

3. Змішані

За класифікацією Зверєва (звєзда в шокі) тумани поділяється на:

1. Тумани охолодження

2. Тумани випаровування

3. Тумани пов’язані з діяльністю людини

Тумани утворюються в результаті:

1. Охолодження земної поверхні під впливом ефективного випромінювання і турбулентного перемішування

2. За рахунок підйому повітря вздовж схилів гір і підвищень

3. Під впливом випаровування з поверхні теплої води у відносно холодне повітря

4. В рідких випадках коли різниця температур мас повітря, які переміщуються, дуже велика і обидві маси близькі до насичення.

59. В помірних широтах вище шару тертя атмосф. циркуляція визначається баричним градієнтом, що спрямований від субтропіків до більш високих широт.

Північна півкуля - південно – західний вітер,південна півкуля – північно – західний.

У циклонах утворюються атмосферні фронти, по поверхні яких тепле повітря піднімається, а холодне опускається. Так здійснюється обмін теплим і холодним повітрям по вертикалі.

Схема загальної циркуляції атмосфери(схема ЗЦА) ускладнюється циклонічною діяльністю. Постійно виникають і переміщуються великомасштабні атмосферні збудження(за один рік – 130 циклонів). Змішуються вихори в напрямі ведучого потоку. Швидкість переміщення – 30-40 км/год.

Циклони відхиляються до більш високих широт (зони зниженого тиску), антициклони – в бік більш низьких широт . При переміщенні циклонів, антициклонів суттєво порушується зональність ЗЦА.

На зх. периферії циклонів утворюються холодні повітряні течії, на сх. периферії - теплі течії.

Здійснюється обмін ПМ в меридіальному напрямку. Переміщення цикл. і анти цикл. помірних широт розглядають як суму складових:

1. Зональних: спрямовані з заходу на схід

2. Меридіальних : з півночі на південь

60. Хмари – скупчення продуктів атм. конденсації на деякій висоті над земною поверхнею.

У утворюються завдяки процесам конденсації і сублімації. Середні розміри частинок в хмарах : рідкі (5-20 мкм), кристали (до 100 мкм).

Незначні розміри можуть утримуватись за рахунок сил тертя і турбулентних переміщень. За фазовим складом хмари поділяють:

1. Водяні, або крапельні – при додатній температурі або нижче -10 С (St, Sc, Ac - Cu)

2. Змішані – сформувались сумішшю переохолоджених крапель і кристалі льоду (до -25С) Ns, As, Cs, Ci, Cc

Водність – кількість води, що міститься в одиниці об’єму повітряної хмари.

За величиною водності змінюються від 0.01 до 4-7 і в окремих випадках - до 10 г/см3

В водяних хмарах водність менша 1 г\м3

62. Метеорологічні величини та атмосферні явища. Оцінка їх вертикального та горизонтального розподілу. Газова оболонка Землі, яку ми називаємо атмосферою, складається із суміші газів; що взаємодія атмосфери із земною поверхнею та космічним середо­вищем зумовлює формування у вертикальному напрямку відпо­відних її шарів; що в горизонтальному напрямку, через відмінність у кількості теплової енергії, що надходить на земну кулю від Сонця, і неоднорідність підстильної поверхні Землі, формуються теплі й холодні повітряні маси, взаємодія яких утворює атмосферні фронти. Отже за своїми властивостями атмосфера досить неоднорідна в просторі й дуже мінлива в часі.Стан атмосфери у визначений момент часу характеризується відповідними фізичними параметрами, які називають метеороло­гічними величинами, і видимим проявом фізико-хімічних процесів, що відбуваються в атмосфері та іменуються атмосферними явищами або явищами погоди. До метеорологічних величин належать: тиск повітря, його температура, вологість, густина повітря, напрям та швидкість вітру та ін., а до атмосферних явищ: хмари, опади, туман, гроза, град, гало, ожеледь та ін.

Атмосферні явища

Отже "атмосферні явища", можна охарактеризувати як видимий прояв складних фізико-хімічних процесів у повітряній оболонці Землі, широко розповсюджене в метеорології. Згідно з "Наставлением гидрометеорологическим станциям и постам. Вьі-пуск 3, часть 1" атмосферні явища, за якими здійснюються спосте­реження на метеорологічних станціях, розділяють на такі групи:

- гідрометеори, які являють собою скупчення рідких і твердих або тих та інших разом часток води, завислих у повітрі {хмари, тумани), що випадають в атмосфері {опади), що осідають на предметах біля земної поверхні або в атмосфері (роса, іній, ожеледь, паморозь), або піднятих вітром з поверхні землі (хуртовини);

- літометеори, що являють собою скупчення тісрдих (не водних) частинок, які піднімаються вітром із земної говерхні та переносяться на деяку відстань або зависають у повіт]і (курний поземок, пилова буря та ін);

- електричні явища, до яких належать прояви дії амосферної електрики, які ми бачимо або чуємо (блискавка, грім);

- оптичні явища в атмосфері, що виникають у результаті відбиття, заломлення, розсіювання та дифракції сончного або місячного світла {гало, міраж та ін.);

- некласифіковані (різні) явища в атмосфері, які важко віднести до будь-якого виду, вказаного вище {шквал, вшор, смерч).

Тут наведені тільки такі явища погоди, які візуал>но спосте­рігаються на метеорологічній станції та на її околицях. Природа та механізм вказаних атмосферних явищ будуть докладно юзглянуті в наступних розділах даної книг