Министерство образования и науки РФ.

Казанский государственный университет им. Ульянова-Ленина.

Факультет географии и экологии.

Кафедра ландшафтной экологии.

Погода Казани (10.08.2008)

Выполнила:

Аксакова Татьяна

294 гр.

Казань 2010

Содержание Введение

Анализ суточного хода метеорологических величин………………………………..4 1. Термический режим поверхности почвы…………………………………………..5 2. Суточный ход температуры воздуха……………………………………………......7 3. Суточный ход упругости водяного пара………………………………………..…..8 4. Суточный ход относительной влажности воздуха…………………………..…......9 5. Суточный ход атмосферного давления……………………………………….……10 6. Суточный ход скорости и направления ветра..........................................................11 Заключение Список литературы Приложение

Введение. Главная цель практической работы «Приземные метеорологические наблюдения» является:

1. путем анализа метеорологических наблюдений, климатических показателей закрепить сведения об атмосферных процессах, изучаемых в курсе «Учение об атмосфере»;

2. установление связей между метеорологическими величинами в приземном слое атмосферы, графическое представление суточного хода метеорологических величин, анализ полученных результатов (характеристика погоды). В качестве исходного материала используются приземные метеорологические наблюдения метеорологической обсерватории Казанского государственного университета (10.08.2008).

Фактические сведения об атмосфере, погоде и климате дают метеорологические наблюдения. Метеорологические наблюдения – инструментальные измерения и визуальные оценки метеорологических величин и явлений.   

Анализ результатов наблюдений служит средством выявления причинных связей в изучаемых явлениях.

 Приземные метеорологические наблюдения проводятся синхронно, по единому гринвичскому времени (времени нулевого часового пояса) в 00, 03, 06, 09, 12, 15,18, 21 час.

 На метеорологических станциях регистрируются следующие метеорологические величины:

• температура воздуха на высоте 2-х метров над земной поверхностью;

• влажность воздуха – парциальное давление водяного пара в воздухе и относительная влажность на высоте 2-х метров;

• атмосферное давление;

• ветер – горизонтальное движение воздуха на высоте 10-12 метров над земной поверхностью (измеряется его скорость и определяется направление, откуда дует ветер);

• состояние поверхности почвы.

Практическая работа является составной частью изучения курса «Учение об атмосфере». В связи с этим основное внимание при выполнении контрольных работ уделяется анализу результатов метеорологических наблюдений и их сопоставлению с теорией. Исходный материал для выполнения практических работ содержится в разделе «Приложение».

Анализ суточного хода метеорологических величин.

 Метеорологические наблюдения имеют суточный ход. Суточный ход представляет собой монотонное возрастание или убывание, имеет вид простой, двойной или еще более сложной волны. Максимумы и минимумы могут быть резко выраженными или плавными. Величина хода характеризуется амплитудой – разностью между наибольшими и наименьшими значениями величины в течение суток.

 В суточном ходе различных метеовеличин имеется тесная связь. Изменения температуры деятельной поверхности приводят к изменениям температуры воздуха. Температура воздуха влияет на изменения относительной влажности. Колебания температуры поверхности отражаются на изменениях упругости водяного пара.

Получив индивидуальное задание (исходные материалы – приземные метеорологические наблюдения даны в приложении).

 Необходимо построить графики суточного хода метеорологических величин: 1. Температура деятельной поверхности; 2. Температуры воздуха; 3. Относительной влажности; 4. Упругости водяного пара; 5. Атмосферного давления; 6. Направления и скорости ветра; 7. Атмосферных явлений и осадков.

При анализе необходимо рассмотреть общий характер каждой кривой, определить количество экстремумов, их характер, величину и время наступления, найти амплитуду, сравнить особенности изменения метеовеличин в различные часы суток. На основе этих данных решить, был ли ход нормальным или аномальным для рассматриваемого типа погоды. При нормальном ходе надо объяснить (из теории) обусловившие его факторы, а при аномальном – выяснить его причины.

Важнейшая часть анализа – выяснение связей между изменениями различных метеорологических величин. Их следует найти и выявить причины.

Второй этап работы – построить графики суточного хода метеорологических величин на ПК, отмечая по оси X время производства наблюдения (сроки), по оси Y – значения метеорологической величины.

Третий этап работы – анализ суточного хода метеорологических величин.

В заключении дается краткая характеристика погоды за сутки.

1. Термический режим поверхности почвы. В течение суток поверхность почвы непрерывно, разными способами теряет либо поглощает тепло. Через земную поверхность тепло передается вверх (в атмосферу) и вниз (в почву). На поверхность почвы поступает суммарная радиация и встречное излучение атмосферы, а так же тепло поступает путем турбулентной теплопроводности. Теми же способами земная поверхность излучает тепло в атмосферу. Приходящее тепло распределяется в тонком верхнем слое, который сильно нагревается. На поверхности почвы температура при отдаче тепла падает быстро: тепло, накопленное в тонком верхнем слое, быстро из него уходит без восполнения снизу. Рис.1. Суточный ход температуры поверхности почвы:

Алгебраическая сумма всех приходов и расходов тепла на земной поверхности должна быть равно нулю, однако это не значит, что температура поверхности почвы не меняется. Если передача тепла направлена вниз, то тепло из атмосферы остается в деятельном слое почвы, что приводит к увеличению его температуры. При передаче в атмосферу, тепло уходит из деятельного слоя, понижая тем самым его температуру.

Температура поверхности в течение имеет свой максимум, который проявляется в 12-14ч, и минимум, наблюдающийся в 0 и 3 ч. В это время отдача тепла из верхнего слоя почвы эффективным излучением уравновешивается возросшим притоком суммарной радиации, вследствие чего радиационный баланс поверхности почвы становится равным нулю; а нерадиационный баланс незначителен. Потом температура постепенно растет до своего наибольшего значения в местный полдень. Радиационный баланс остается положительным до вечера, однако можно заметить, что температура поверхности почвы падает. Это связано с увеличившимися теплопроводностью и испарением воды.

Максимальные температуры на поверхности почвы обычно выше, чем в воздухе, поскольку днем солнечная радиация нагревает почву, а уже от неё нагревается воздух. Это видно на исследуемом случае: максимум температуры поверхности почвы (28°С) выше, чем максимум температуры воздуха (25,3°С) в этот же день. Ночные минимумы, наоборот, на поверхности почвы ниже, чем в воздухе, так как прежде почва выхолаживается эффективным излучением, а от нее охлаждается воздух. 10 августа минимум температуры поверхности почвы составлял 13°С, а минимум температуры воздуха – 16,4°С.

Исследования проводились в августе, поэтому разница между суточным максимумом и суточным минимумом - суточная амплитуда температуры - в исследуемом случае достаточно высока (25^оС). Солнечная радиация у земной поверхности велика днем, а ночью наблюдается эффективное излучение. Следовательно, судя по большой амплитуде, день был безоблачным.

2. Суточный ход температуры воздуха.

Температура поверхности почвы влияет на температуру воздуха. Обмен теплом происходит при непосредственном соприкосновении тонкой пленки воздуха с земной поверхностью вследствие молекулярной теплопроводности. Далее обмен происходит внутри атмосферы за счет турбулентной теплопроводности, которая является более эффективным механизмом теплообмена, так как перемешивание воздуха в процессе турбулентности способствует очень быстрой передаче тепла из одних атмосферных слоев в другие. Рис.2 Суточный ход температуры воздуха

Как видно на рис№2 в течение суток воздух нагревается и охлаждается от земной поверхности, приблизительно повторяя изменения температуры воздуха (см. рис.1) с меньшей амплитудой. Можно даже заметить, что амплитуда суточного хода температуры воздуха меньше амплитуды изменения температуры почвы примерно на 1/3. Температура воздуха начинает повышаться в то же время, что и температура поверхности почвы, а максимум ее уже наблюдается в более поздние часы, а нашем случае в 15ч, а потом начинает понижаться.

Как уже отмечалось ранее, максимум температуры поверхности почвы выше, чем максимум температуры воздуха (25,3°С). Это объясняется тем, что солнечная радиация прежде всего нагревает почву, от которой уже потом нагревается воздух. А ночные минимумы на поверхности почвы ниже, чем в воздухе, так как почва излучает тепло в атмосферу.

3. Суточный ход упругости водяного пара.

Водяной пар непрерывно поступает в атмосферу путем испарения с водных поверхностей и влажной почвы, а также в результате транспирации растениями. При этом в разных местах и в разное время он поступает в атмосферу в различных количествах. От земной поверхности он распространяется вверх, а воздушными течениями переносится из одних мест Земли в другие.

Упругостью водяного пара называют давление водяного пара. Водяной пар, как всякий газ, создает определенное давление. Давление водяного пара пропорционально его плотности (массе в единице объема) и его абсолютной температуре. Рис.3Суточный ход упругости водяного пара Суточный ход упругости водяного пара: минимум наблюдается в 15 ч 11,8гПа, максимум – в 21 ч 13,6гПа, среднее значение упругости водяного пара за сутки: 12,4гПа.

Суточный ход упругости пара параллелен суточному ходу температуры воздуха.

2.4. Суточный ход относительной влажности. Содержание водяного пара в воздухе называют влажностью воздуха. Мерой влажности является парциальное давление водяного пара и относительная влажность. Очень часто воздух содержит водяного пара меньше, чем нужно для насыщения при данной температуре. Степень близости воздуха к состоянию насыщения характеризуют относительной влажностью. Относительная влажность - отношение фактического давления пара к давлению насыщенного пара при данной температуре, выраженное в процентах:

Суточный ход относительной влажности f зависит от суточного хода фактического давления пара e и от суточного хода давления насыщенного пара E. Но E находится в прямой зависимости от суточного хода температуры. Давление пара e в общем меняется в суточном ходе не очень значительно; гораздо резче меняется вместе с температурой давление насыщенного пара. Поэтому суточный ход относительной влажности с достаточным приближением обратен суточному ходу температуры. При падении температуры относительная влажность растет, при повышении температуры - падает.

Рис.4 Суточный ход относительной влажности воздуха Максимум относительной влажности (68%) в данном случае совпадает с суточным минимумом температуры. Минимум (37%) наблюдается в 15ч. Такое понижение с 3 ч до 15 ч связано с тем, что в результате турбулентного переноса пара вверх е внизу уменьшается, а вследствие роста температуры воздуха Е увеличивается. Поэтому прослеживается большая амплитуда суточных колебаний относительной влажности - 31%. Такая тенденция в эти часы особенно характерна для дневных колебаний относительной влажности внутри материков.