31. Адиабатические процессы в атмосфере. Сухо и влажно

АДИАБАТИЧЕСКИЕ ГРАДИЕНТЫ.

Адиабатическим процессом наз. термодинамический процесс, при к-м

изменение температуры в некотором объеме воздуха происходит без

теплообмена с окружающей средой.

В атмосфере адиаб. процессы наблюдаются при верт. движениях воздуха. При

восх. потоках воздух попадает из более плотных слоев атмосферы в У1снсс

плотные и расширяется. На работу расширения тратится внутр. тепловая

энергия, в езультате чего поднимающийся воздух охлаждается. При движении

вниз (нисх. потоки) воздух попадает попадает под большее давление и

сжимается. Производимая при этом работа переходит в тепловую энергию.

поэтому опускающийся воздух нагревается.

Количественной мерой изменения температуры воздуха при адиаб процессах

явл. сухоадиабатический (у_са) и влажноадиабатический (у„„) градиенты.

Величина изменений температуры в сухом или влажном, но ненасыщенном

воздухе при его подъеме или опускании на каждые 100м высоты наз.

сухоадиабатическим градиентом. Расчеты показали, что у_1а =0.987100м или

1"/10()м=соп81

Если вверх поднимается насыщенный воздух, то при понижении температуры засчет расширения часть водяных паров конденсируется. В результате этого выделяется скрытая теплота конденсации, к-я существенно уменьшает охлаждение воздуха. Поэтому насыщенный воздух при подъеме на 100м охлаждается на величину меньшую, чем 1 . Эта величина наз влажноадиабатическим градиентом. В среднем у„_а - величина непостоянная В среднем у_ва =0.5°/100м#соп51. При опускании насыщенного воздуха происходит его адиабатическое нагревание и он удаляется от состояния насыщения (т.е. становится ненасыщенным). => опускающийся воздух всегда будет нагрсватся по сухоадиабатическому закону, т.е. на 1 на каждые !00м. Изменение температуры при адиабатических процессах можно изобразить графически при помощи линий, называемых адиабатами:. Кривая (прямые линии), к-я показывает изменение температуры в поднимающемся или опускающемся ненасыщенном воздухе наз. сухой адиабатой у₍,,= 1°/100м Кривая (изогнутые линии), характеризующая изменение температуры в поднимающемся насыщенном воздухе наз. шажной адиабатой. у_1!а=0.5"/100м Адиабатические изменения температуры могут наблюдатся и непосредственно у поверхности земли при изменении давления. Повышение или понижение давления на 1 гПа вызывает соответственно повышение или понижение температуры на 0.08°

33 АД - ПРОДОЛЖЕНИЕ

ЗАДАЧА 1 Нанести на бланк АД данные радиозондирования атмосферы города (Лювова) за (15.00) 11ТС (22.08). ЗАДАЧА 2 Определить слои инверсии и изотрмии. Слой изотермии (22.08) в (15.00) над (Львовом отсутствует). Слой инверсии нсблюдастся от высоты (10600) до (12060). ЗАДАЧА 3 Определить уровень конденсации УРОШ-ПЬ КОНДЕНСАЦИИ это высота, на которой поднимающийся воздух достигает насыщения Его можно определить по формуле и графически. п_к=123(|„ - 1с1₍₎) при графическом определении уровня конденсации за этот уровень принимается точка пересечения сухой адиабаты и изограмы. которые проходят соответственно через температуру и точку росы на начальном уровне ЗАДАЧА 4 Построить кривую состояния и выделить площади положительной и отрицательной энергии неустойчивости. Площади положительной или отрицательной энергии неустойчивости определяются по взаимному расположению кривой стратификации и состояния. Если кривая состояния расположена справа от кривой стратификации (рис. I). в атмосфере наблюдаются неустойчивые состояния, т.е. условия для развития конвекции. Площадь между кривыми закрашивается красным (энергия неустойчивости - положительная). Если кривая состояния располагается слева от кривой стратификации, то в атмосфере наблюдается устойчивое состояние. Площадь между кривыми на бланке АД закрашивается синим цветом энергия неустойчивости будет отрицательная. ЗАДАЧА 5 Определить уровень конвекции. УРОВНЕМ КОНВЕКЦИИ наз. высота до которой может распространиться восходящий поток воздуха. На лнон высоте температура поднимающегося воздуха становится равной температуре окружающего воздуха. Па АД за этот уровень принимается точка пересечения кривой состояния и кривой стратификацииЗАДАЧА 6 По .!.'/ определить в СА температуру ( с точностью до 0.1 град) и высоту (с точностью до 100 м)для следующих изобарических поверхностен в г! 1а: 1000. 850, 700. 600, 500, 400, 300, 200, 150, 100.

32. УРОВНИ КОНДЕНСАЦИИ И КОНВЕКЦИИ И ВЛИЯНИЕ ИХ ВЗАИМНОГО РАПОЛОЖЕНИЯ НА ОБРАЗОВАНИЕ ОБЛАКОВ. Высота, на к-й водяной пар в поднимающемся воздухе достигает насыщения нал. уровне» конденсации (К) На уровне конденсации температура поднимающегося воздуха становится равной точке росы, а относ, влажность Г = 100%.

Высота уровня конденсации находится в прямой зависимости от температуры воздуха у земли, и в обратной зависимости от его относительной влажности Высоту уровня конденсации можно определить графически по аэрологической диаграмме или рассчитать по формулам:

Н_к= 17(100-1",,) м Ь_ь.= 123((,г((1л) м,

где 1"«, 1п, 1(1о,- относительная влажность, температура у поверхности земли и точка росы

При подъеме воздуха выше п„ происходит конденсация вод. пара и образование облаков. Если уровень конденсации находится у поверхности земли, то образуется туман.

Зная высоту уровня конденсации можно графически изобразить кривую, характеризующую адиабатическое изменение температуры в поднимающемся воздухе. Такая кривая наз. кривой состояния.

Уровень конвекции- это высота, до которой может распространится восходящий поток воздуха. На уровне конвекции температура поднимающегося воздуха равна температуре окружающей среды. Высота уровня конвекции находится в прямой зависимости от начальной температуры подниушющсгося воздуха и вертикального температурного градиента в окружающем воздухе (нсподвижноу1 воздухе). Слои инверсии и изотермии явл. уровнями конвекции для восходящих движений, к-с наблюдаюются под этими слоями. Для образования облаков существенное значение имеет взаимное расположение уровней конвекции и конденсации. Если уровень конвекции расположен выше уровня конденсации. ТО МЕЖДУ ЭТИМИ СЛОЯМИ, как правило образуются облака. Если уровень конвекции лежит ниже уровня конденсации . то восходящие потоки не приводят к образованию облаков Уровень конвекции явл. Также верхней границей слоя воздуха, в к-У1 наблюдается болтанка ВС.

33. АД- ПРОДОЛЖЕНИЕ

ЗАДАЧА 7. Определить на уровне какой изобарической поверхности и на какой высоте в С А расположены следующие изотермы: нулевая. -10. -20. -30. -40. ЗАДАЧА 8 Определить положение тропопаузы, её высоту, давление и температуру на уровне тропопаузы в СА и во (Львове) (22 августа). ЗАДАЧА 9 Построить на бланке АД вспомогательные монограммы для определения предельно допустимой высоты полета (Н,,,,,,„„„) с учетом отклонения фактической температуры от температуры в СА.

Расчетная формула изменения Н,_ф,_дл,,

ДН„_Р,_ДД1,„=К(1ф-1гл)

дляВСсТРДК=50м/Г

Для построения номограммы необходимо из РЛЭ ВС данного типа выписать значения Нцре,,,,,,,, в зависимости от полетного веса. Номограмма стоится следующим образом: 1) на линии распределения температуры в СА (СА-64) находим точку (т.А), которая соответствует Н„,,,_л.,.,„ в условиях СА для одного из полетных весов: 2) -задавая произвольные значения Д1 (Д1= + 10") определяем соответствующие значения Н„_Ги„ „и и по полученным координатам находим еще 2 точки (т.В и т.С). 3) через полученные 3 точки А.В.С проводим прямую, которая отражает изменения Н„рсддо„ в зависимости от температуры для выбранного полетного веса 4) Параллельно построенной линии проводим номограммы для других полетных

весов через точки Н„_Р,,_Ч. а С А. ЗАДАЧА 10 Определить Н :,.„„, для каждого

полетного веса.

34. УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ОБЛАКОВ. ИХ МИКРОСТРУКТУРА И КЛАССИФИКАЦИЯ (МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ). Облака - видимое скопление капель воды или кристаллов льда, находящихся в в-хс во взвешенном состоянии на некоторой высоте над поверхностью земли. Для образования облаков необходимы следующие условия: достаточная влажность в-ха. восходящие потоки, наличие ядер конденсации. Главной причиной возникновения облаков является адиабатическое понижение т-ры в поднимающемся влажном в-хс. приводящие к конденсации водяного пара. По микроструктуре облака подразделяются: 1. Капельножидкие. При т-рс до 10 (-12) град С. Из этих облаков выпадают слабые хюросящис осадки; 2 Смешанные облака . От т-ры - 10 (-12) до -40т град С. Выпадают все основные виды осадков; 3. Кристаллические. При т-ре ниже -40 фал С Осадки из этих облаков не выпадают.

Масса капель воды и кристаллов льда, содержащихся в одном кубич метре облака называется его водностью. Водность колеблется от 0.01 до 10 г/м куб Классификация облаков. Морфологическая. В зависимости от высоты расположения НТО. все облака разделяются на 4 группы. 1. Облака в/я. НГО больше 6000 м (перистые, перисто-кучевые, перисто-слоистые) 2. Облака с/я. НГО от 2000 до 6000 у] а) высокослоистые (высокослоистые тонкие, высокослоистые плотные) б) высококучевые (высококучевые башенкообразные. высококучевые счсвидцсобразныс. высококучевые тонкие, высококучевые распространяющиеся по небу, высококучевые плотные) 3. Облака н/я. НГО ниже 2000 м. (слоистые, слоисто-кучевые, слоисто-дождевые, разорванно-дождевыс. разорванно-слоистыс) 4. Облака в/р. НГО в н/я меньше 2000 м, НГО в с/я или в в/я а) кучевые, б) мощно-кучевые: в) кучево-дождевые (кучево-дождевые лысые, кучево-дождевые с наковальней) Генетическая классификация: По условиям образования облака подразделяются на 3 группы: кучево-образные. слоистообразные. волнисто-образг