- •Измерение температурЫ, влажности воздуха и атмосферного давления
- •Оглавление
- •1. Общие сведения о метеорологических измерениях и наблюдениях
- •3. Измерение температуры воздуха
- •3.1. Общие сведения
- •3.2. Приборы для измерения и регистрации температуры воздуха
- •3 .2.1. Психрометрический термометр
- •3.2.2. Термометр ртутный максимальнЫй
- •3.2.3. Термометр спиртовой минимальный
- •3.2.4. Термометр к аспирационному психрометру
- •3.2.5. Термограф
- •3.3. Измерение и регистрация температуры воздуха на метеостанциях
- •3.4. Лабораторная работа
- •3.4.1. Порядок выполнения работы
- •3.4.2. Контрольные вопросы
- •3.4.3. Отчет по лабораторной работе
- •4. Измерение влажности воздуха
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Процессы, приводящие к насыщению воздуха водяным паром
- •4.3. Психрометрический метод измерения влажности воздуха
- •4.3.1. Станционный психрометр
- •4.3.2. Аспирационный психрометр
- •4.4. ГигрометРы
- •4.4.1. Волосной гигрометр
- •4.4.2. Пленочный гигрометр
- •4.4.3. Гигрограф
- •4.5. Лабораторная работа
- •4.5.1. Порядок выполнения работы
- •4.5.2. Контрольные вопросы
- •4.5.3. Отчет по лабораторной работе
- •5. Измерение атмосферного давления
- •5.1. Общие сведения
- •5.2. Приборы для измерения атмосферного давления
- •5.2.1. Барометр станционный чашечный
- •Введение поправок
- •5.2.2. Анероид
- •5.2.3. Барограф
- •5.3. Лабораторная работа
- •5.3.1. Порядок выполнения работы
- •5.3.2. Контрольные вопросы
- •5.3.3. Отчет по лабораторной работе
- •Список используемых сокращений
- •Список использованной литературы
4.5.2. Контрольные вопросы
Что называется влажностью воздуха?
Дать определения:
упругости водяного пара;
абсолютной влажности;
удельной влажности;
относительной влажности;
дефицита влажности;
точки росы;
дефицита точки росы;
Какая характеристика влажности воздуха наносится на карту погоды, и с какой точностью?
При каких значениях дефицита точки росы воздух считается сухим (влажным)?
От каких факторов и как зависит степень насыщения воздуха водяным паром?
Где устанавливается станционный психрометр?
От чего зависят показания сухого и смоченного термометров?
При какой температуре наблюдения по психрометру не производятся?
Могут ли отсчеты температуры по сухому и смоченному термометрам быть одинаковыми, и в каком случае?
В чем заключается основное отличие аспирационного психрометра от станционного?
Почему шкала волосного гигрометра неравномерная?
С какой точностью определяется относительная влажность по волосному гигрометру?
Где устанавливаются гигрографы?
4.5.3. Отчет по лабораторной работе
должен содержать:
Порядок выполнения работы.
Выполненные примеры.
Краткие описания и схемы станционного и аспирационного психрометров, гигрографа и гигрометра.
Результаты наблюдений.
Контрольные вопросы и ответы на них.
5. Измерение атмосферного давления
5.1. Общие сведения
На все предметы, находящиеся в атмосфере, и на земную поверхность атмосфера оказывает давление своим весом.
Атмосферным давлением ( Р ) называется сила, действующая на единицу горизонтальной поверхности (см2), вызываемая весом столба воздуха, простирающегося через всю атмосферу.
Атмосферное давление представляет собой одну из наиболее важных физических характеристик атмосферы. Изменение давления в пространстве и во времени связано с развитием основных атмосферных процессов. В частности, неоднородность распределения давления по горизонтали является причиной возникновения воздушных течений. Данные об атмосферном давлении находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства и, особенно, в авиации.
Атмосферное давление, измеренное на метеорологических станциях и приведенное к уровню моря, наносится на приземные метеорологические карты, отражающие фактическое состояние погоды у поверхности земли в определенный момент времени.
В качестве единиц изренения давления используются гектопаскали (гПа), миллибары (мб) и миллиметры ртутного столба (мм рт.ст.).
В системе СИ за единицу давления принят Паскаль (Па) это давление, вызванное силой в 1 ньютон, равномерно распределенной по поверхности 1 м2.
100 Па = 1 гПа
1 миллибар (мб) это сила в 100 дин, оказывающая давление на площадь 1 см2.
1 гПа = 1 мб
Гектопаскаль и миллибар это абсолютные единицы измерения давления.
мм рт.ст. это относительная единица измерения давления, так как в этом случае сила измеряется единицей длины.
1 мм рт.ст. = 1,333 гПа или 4/3 гПа
1 гПа = 0,75 мм рт.ст. или 3/4 мм рт.ст.
В Соединенных Штатах Америки и в Канаде атмосферное давление измеряется в дюймах ртутного столба (inches in) in Hg
1 in Hg = 25,4 мм рт.ст.
1 in Hg = 33,864 гПа (мб)
В стандартной атмосфере на уровне моря при температуре воздуха +15°С давление равно: 760 мм рт.ст.
1013,25 гПа (мб)
29,92 in Hg
Для перевода давления из миллиметров ртутного столба в гектопаскали необходимо величину давления в мм рт.ст. умножить на 4/3 (на 1,333). Для перевода давления из гПа в мм рт.ст. надо величину давления в гПа умножить на 3/4 (на 0,75).
Для того, чтобы давление, измеренное на разных станциях, можно было сравнивать друг с другом, нужно исключить влияние высоты на показания приборов, измеряющих давление. С этой целью давление приводится к уровню моря. Для приведения давления Рн к уровню моря или к уровню ВПП (т.е. опредения Ро) применяется формула Лапласа (ее называют барометрической или гипсометрической):
(5.1)
где Н высота в метрах;
Ро давление на нижнем уровне;
Рн давление на высоте Н;
средняя температура слоя воздуха;
= 0,004 коэффициент объемного расширения воздуха.
Для небольших разностей высот (менее 1000м) можно пользоваться формулой Бабине:
(5.2)
Изменение давления с высотой можно приближенно оценивать, используя понятие барической ступени ( h ) – высоты, на которую нужно подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на единицу (1 гПа или мм рт.ст.).
Величина барической ступени в приземном слое воздуха определяется по формуле:
(5.3)
По известной величине барической ступени приведение давления к уровню моря (без особой точности) проводится по формуле:
(5.4)
В сводках фактической погоды по аэродрому указывается давление QNH (Question normal height) – давление аэродрома, приведенное к среднему уровню моря по условиям стандартной атмосферы (СА). Расчет QNH проводится по значениям давления на аэродроме ( ) и высоты аэродрома над уровнем моря ( ).
Для вычисления QNH необходимо:
по измеренной величине ( ) по таблице СА (табл. 5.1) найти значение стандартной барометрической высоты ( ), соответст- вующей данному давлению ( );
найти алгебраическую разность высоты ( ) между стандартной барометрической высотой ( ) и высотой аэродрома над уровнем моря ( );
(5.5)
по таблице СА найти значение давления, соответствующее полученной разности ( ). Полученное значение и будет величиной QNH.
Таблица 5.1. Таблица стандартной атмосферы
Н,м |
Р,гПа |
Н,м |
Р,гПа |
Н,м |
Р,гПа |
Н,м |
Р,гПа |
Н,м |
Р,гПа |
Н,м |
Р,гПа |
*–340 |
1054,6 |
*–180 |
1035,0 |
*–20 |
1015,6 |
*140 |
996,6 |
*300 |
977,8 |
*460 |
959,3 |
-335 |
1054,0 |
–175 |
1034,4 |
–15 |
1015,0 |
145 |
996,0 |
305 |
977,2 |
465 |
958,7 |
–330 |
1053,4 |
–170 |
1033,8 |
–10 |
1014,4 |
150 |
995,1 |
310 |
976,6 |
470 |
958,0 |
–325 |
1052,8 |
–165 |
1033,2 |
–5 |
1013,8 |
155 |
994,8 |
315 |
976,0 |
475 |
957,4 |
*–320 |
1052,2 |
*–160 |
1032,6 |
*0 |
1013,2 |
*160 |
994,2 |
*320 |
975,5 |
*480 |
956,8 |
–315 |
1051,6 |
–155 |
1032,0 |
5 |
1012,6 |
165 |
993,6 |
325 |
974,9 |
485 |
956,2 |
–310 |
1051,0 |
–150 |
1031,4 |
10 |
1012,0 |
170 |
993,0 |
330 |
974,3 |
490 |
955,7 |
–305 |
1050,4 |
–145 |
1030,8 |
15 |
1011,4 |
175 |
992,4 |
335 |
973,7 |
495 |
955,1 |
*–300 |
1049,8 |
*–140 |
1030,2 |
*20 |
1010,8 |
*180 |
991,8 |
*340 |
973,1 |
*500 |
954,5 |
–295 |
1049,2 |
–135 |
1029,5 |
25 |
1010,4 |
185 |
991,3 |
345 |
972,6 |
505 |
954,0 |
–290 |
1048,6 |
–130 |
1028,9 |
30 |
1009,7 |
190 |
990,7 |
350 |
972,0 |
510 |
953,4 |
–285 |
1048,0 |
–125 |
1028,3 |
35 |
1009,1 |
195 |
990,1 |
355 |
971,4 |
515 |
952,8 |
*–280 |
1047,3 |
*–120 |
1027,7 |
*40 |
1008,5 |
*200 |
989,5 |
*360 |
970,8 |
*520 |
952,2 |
–275 |
1046,6 |
–115 |
1027,1 |
45 |
1007,9 |
205 |
988,9 |
365 |
970,2 |
525 |
951,7 |
–270 |
1046,0 |
–110 |
1026,5 |
50 |
І007,3 |
210 |
988,3 |
370 |
969,6 |
530 |
951,1 |
–265 |
1045,4 |
-105 |
1025,9 |
55 |
1006,7 |
215 |
987,7 |
375 |
969,1 |
535 |
950,5 |
*–260 |
1044,8 |
*–100 |
1025,3 |
*60 |
1006,1 |
*220 |
987,1 |
*380 |
968,5 |
*540 |
950,0 |
–255 |
1044,2 |
–95 |
1024,7 |
65 |
1005,5 |
225 |
986,6 |
385 |
967,9 |
545 |
949,4 |
–250 |
1043,6 |
–90 |
1024,1 |
70 |
1004,9 |
230 |
986,0. |
390 |
967,3 |
550 |
948,8 |
–245 |
1043,0 |
–85 |
1023,5 |
75 |
1004,3 |
235 |
985,1 |
395 |
966,8 |
555 |
948,3 |
*–240 |
1042,4 |
*–80 |
1022,9 |
*80 |
1003,7 |
*240 |
984,8 |
*400 |
966,2 |
*560 |
947,7 |
–235 |
1041,8 |
–75 |
1022,3 |
85 |
1003,1 |
245 |
984,2 |
405 |
965,6 |
565 |
947,1 |
–230 |
1041,1 |
–70 |
1021,7 |
90 |
1002,5 |
250 |
983,6 |
410 |
965,0 |
570 |
946,6 |
–225 |
1040,5 |
–65 |
1021,1 |
95 |
1001,9 |
255 |
983,0 |
415 |
964,4 |
575 |
946,0 |
*–220 |
1039,9 |
*–60 |
1020,5 |
*100 |
1001,3 |
*260 |
982,4 |
*420 |
963,9 |
*580 |
945,4 |
–215 |
1039,3 |
–55 |
1019,9 |
105 |
1000,7 |
265 |
981,9 |
425 |
963,3 |
585 |
944,8 |
–210 |
1038,7 |
–50 |
1019,3 |
110 |
1000,1 |
270 |
981,3 |
430 |
962,7 |
590 |
944,3 |
–205 |
1038,1 |
–45 |
1018,7 |
115 |
999,5 |
275 |
980,7 |
435 |
962,2 |
595 |
943,7 |
*–200 |
1037,5 |
*–40 |
1018,1 |
*120 |
998,9 |
*280 |
980,2 |
*440 |
961,6 |
*600 |
943,2 |
–195 |
1036,8 |
–35 |
1017,5 |
125 |
998,3 |
285 |
979,6 |
445 |
961,0 |
|
|
–190 |
1036,2 |
–30 |
1016,8 |
130 |
997,8 |
290 |
979,0 |
450 |
960,4 |
|
|
–185 |
1035,6 |
–25 |
1016,2 |
135 |
997,2 |
295 |
978,4 |
455 |
959,9 |
|
|
Примечание. Звездочкой (*) обозначено давление стандартной атмосферы по таблице ІСАО, без звездочки – давление проинтерполированное
Например:
Высота аэродрома над уровнем моря , атмосферное давление на уровне аэродрома .
Вычисление QNH:
по таблице СА соответствует ;
;
по таблице СА соответствует давлению 1012 гПа, т.е. QNH=1012 гПа.