34. Характеристики влажности воздуха. Суточный и годовой ход давления водяного пара и относительной влажности.!

Влажность воздуха прежде всего зависит от того, сколько водяного пара поступает в атмосферу путем испарения с земной поверхности в том же районе. В то же время в каждом месте влажность зависит от атмосферной циркуляции. Наконец для каждой температуры существует некоторое предельное влагосодержание.

Для количественного выражения содержания водяного пара в атмосфере используют различные характеристики влажности воздуха. Основная и наиболее употребительная характеристика влажности – парциальное давление водяного пара e. Также широко используется относительная влажность f, равная отношению фактического давления пара к давлению насыщенного пара при данной температуре, выраженному в процентах:

.

Абсолютная влажность а – масса водяного пара в граммах в 1 м³ воздуха, т.е. плотность водяного пара, выраженная в граммах на м³. Если плотность водяного пара _w = 0,622e/R_dT выразить в г/м³, а е – в гПа, получится выражения для абсолютной влажности:

.

Абсолютная влажность воздуха меняется при адиабатических процессах. При расширении воздуха его объем увеличивается, то же количество водяного пара распределяется на больший объем, абсолютная влажность уменьшается. При сжатии она растет.

Удельная влажность (массовая доля водяного пара) q – отношение массы водяного пара в некотором объеме к общей массе влажного воздуха в том же объеме. Если объем равен 1 м³, то массы численно равны плотностям и q = _w/. С учетом формул для плотности водяного пара и плотности влажного воздуха (см. вопрос №15) можно записать:

.

Удельная влажность – безразмерная величина. Ее значения всегда очень малы. Удельную влажность обычно выражают в промилле или в г/кг (число граммов водяного пара в кг воздуха). При адиабатических процессах удельная масса не изменяется, поскольку не меняется масса воздуха (только объем).

Отношение смеси S – отношение массы водяного пара к массе сухого воздуха в том же объеме. Если объем равен 1 м³, то S = _w/_d или

.

Так же, как и удельную влажность, отношение смеси на практике обычно выражают в г/кг: числом граммов водяного пара на кг сухого воздуха.

Точка росы  – температура, при которой содержащийся в воздухе водяной пар достигает насыщения при неизменном общем давлении воздуха. Очевидно, что чем меньше разница между фактической температурой воздуха и точкой росы, тем ближе воздух к состоянию насыщения.

Дефицит точки росы  - разность между фактической температурой воздуха и точкой росы:  = Т - .

Дефицит насыщения D – разность между давлением насыщенного пара Е при данной температуре и фактическим давлением водяного пара в воздухе: D = E – e. Иначе говоря, дефицит насыщения, сколько водяного пара (в единицах давления) не достает для насыщения воздуха при данной температуре.

35. Географическое распределение влажности воздуха, изменение влажности с высотой.

Географическое распределение влажности воздуха зависит

1. От испарения в каждом районе

2. От переноса влаги воздушными течениями из одних мест земли в другие

Распределение влажности в общем следует распределению температуры. Влажность воздуха наибольшая у экватора (Max – в области экваториальных лесов)

Влажность воздуха как и температура убывает с широтой. Кроме того, как и температура, зимой она ниже на материках и выше на океанах. Над очень холодными внутренними районами Центральной и Восточной Азии возникает даже область особенно низкого давления пара с замкнутыми изолиниями.

Однако летом соответствие между температурой и содержанием пара меньше. Температуры внутри материков летом высокие, но фактическое испарение ограничено запасами влаги, поэтому ВП может поступать в воздух не больше, чем над океанами, а фактически его поступает меньше.

В материковых областях с преобладающим круглый год переносом воздуха с океана, например в Западной Европе, содержание пара достаточно большое, близкое к океаническому и зимой и летом.

В муссонных областях, таких как юг и восток Азии, где воздушные течения направлены летом с моря, а зимой с суши, содержание пара велико летом, и мало зимой.

В среднем годовом для всей Земли абсолютная влажность у земной поверхности 11 г/м³. Это значит, что плотность ВП составляет всего 1% общей плотности воздуха у земной поверхности.

Относительная влажность зависит от содержания пара и температуры воздуха. Она всегда высокая в экваториальной зоне, где содержание пара в воздухе очень большое, а температура не слишком высокая вследствие большой облачности. Относительная влажность всегда высокая в СЛО и на севере Атлантического и Тихого океанов, в антарктических водах.

С высотой давление ВП убывает, убывает и абсолютная и удельная влажность. Это вполне понятно: давление и плотность воздуха в целом также убывают с высотой. Процентное содержание ВП по отношению к постоянным газам воздуха также убывает с высотой. Это значит, что давление и плотность ВП убывают с высотой быстрее чем общее давление и общая плотность воздуха. Зависит это от того, что источником ВП служит поверхность Земли, т.е. ВП постепенно поступает в атмосферу снизу, и, постепенно распространяясь вверх, конденсируется в более или менее высоких слоях вследствие понижения температуры. Поэтому в нижних слоях его больше по отношению к сухому воздуху, чем в верхних.

Убывание влажности с высотой в отдельных случаях происходит по-разному в зависимости от условий перемешивания воздуха и от вертикального распределения температуры. В горах влажность воздуха несколько больше, чем на тех же высотах в свободной атмосфере, так как здесь ближе источник влаги – земная поверхность.

Относительная влажность меняется с высотой менее закономерно. В общем, она с высотой убывает.

Но на уровнях где происходит облакообразование, относительная влажность, конечно, повышенная. В слоях с температурными инверсиями она уменьшается очень резко вследствие повышения температуры.

Зная распределение абсолютной влажности по высоте, можно подсчитать, сколько ВП содержится во всем столбе воздуха над единицей площади Земной поверхности. Эту величину называют влагосодержанием атмосферного столба. В среднем надо каждым квадратным метром земной поверхности в воздухе содержится 28,5 кг водяного пара.