3. 1. 2. Випарування. Його вимірювання та обчислення.

Випарування – процес переходу води з рідкого або твердого стану в газоподібний. Інтенсивність вирування залежить, в першу чергу, від температури поверхні, що випаровує, абсолютної вологості повітря та дефіциту вологості, від швидкості вітру.

Абсолютною вологістю повітря (г / м³) називають кількість водяного пару (в грамах), що міститься в м³ повітря. Часто абсолютну вологість повітря визначають пружністю водяного пару (в м або мм рт. ст.), що знаходиться в даний момент у повітрі.

Дефіцит вологості – це різниця між кількістю водяного пару, що насичує повітря при даній температурі (Е) , і кількістю водяного пару, що фактично знаходиться в повітрі (е):

. (29)

Загальне випарування складається з випарування з поверхні води та суші. Випарування з поверхні суші, в свою чергу, складається із сумарного випарування та випарування з поверхні снігу та льоду; сумарне випарування – з випаруванням снігу й льоду відбувається, минаючи рідку фазу, і називається перегоном, а конденсація вологи на поверхні снігу і льоду – сублімацією.

Випарування може бути визначено методами випарників, водного балансу, турбулентної дифузії, теплового балансу.

Метод випарників найбільш поширений. Випарування з поверхні води за певний час визначають за зміною рівня води у випарниках, з врахуванням шару опадів за цей же відрізок часу. Для цього застосовують випарники ДГИ - 3000 з поверхнею випарування 3000 см², а також круглі басейни з поверхнею випарування 20 м² і глибиною 2 м.

Випаровуванням між строками спостережень обчислюється за рівняннями водного балансу басейну або випарника:

. (30)

де Е_В - пар випаровування, мм;

x - шар опадів, мм ;

h₁, h₂, - висота рівня води відповідно в перший та другий строки спостережень;

K - поправочний коефіцієнт.

Сумарне випарування визначається за допомогою вагових випарників за зміною маси ґрунтового моноліту з урахуванням опадів і профільтрованої крізь нього води за певний інтервал часу. Для цього використовується випарники ДГИ - 500 - 100 і ДГИ – 500 - 50 з площею випарування 500 см²,а висотою ґрунтового моноліту – відповідно 100 і 50 см. Перший із них використовується в зонах недостатнього, а другий – в зонах достатнього та надлишкового зволоження.

Випаровування обчислюється за формулою:

, (31)

де Р₁, Р₂, - маса моноліту випарника відповідно в попередній і останній строки зважування, г;

Х; S - відповідно опади і просочування крізь моноліт за період між зважуваннями, мм.

Крім безпосереднього вимірювання випарування його значення може бути обчислене за відповідними формулами.

Сумарне випарування з поверхні води визначається за формулою:

, (32)

де Е_В - випарування, мм / місяць;

n - кількість днів в місяці;

e₀ - кількість днів в місяці;

e₂₀₀ - пружність водяної пари при даній температурі води, м;

v₂₀₀ - швидкість вітру на висоті 200 см над водною поверхнею, м / с.

Значення метеоелементів тут середньомісячні.

Для розрахунку випарування з поверхні снігу звичайно використовують формулу П. П. Кузьміна:

(33)

де e₀ и e₂₀₀ - відповідно пружність насичень водяної пари, яку визначають за температурою поверхні снігу і повітря на висоті 200 см;

v₁₀₀ - швидкість вітру на висоті 100 см ( на висоті флюгера).

Із розрахункових формул для визначення сумарного випарування, найбільш поширеним являється рівняння зв’язку М. І. Будико:

, (34)

де Х₀ – норма річних опадів, см;

R₀ - середньорічний радіаційний баланс ККал / см²;

L - питома теплота випарування, що дорівнює 0,6 ККал / г;

e- основа натуральних логарифмів;

th - гіперболічний тангенс, що змінюється від 0 до 1.

Для визначення середніх багаторічних величин сумарного випарування для території України складені карти ізоліній середнього річного пару сумарного випарування.