1 Аналіз теплового режиму атмосфери

1.1 Визначення розподілу температури атмосферного повітря по висоті

Розподіл температури атмосферного повітря по висоті характеризується вертикальним температурним градієнтом, ⁰С/м ,

γ = - (∆ t /∆ z) ·100 , (1.1.)

де ∆ t = t_ВРⁿ - t_ВР ^n-1 - різниця температур повітря на верхньому (заданому) та нижньому рівнях, ⁰С;

∆ z - різниця рівнів, м ( див. завдання);

γ - вертикальний температурний градієнт відповідно до кожного рівня висоти ( див. завдання).

Визначення розподілу температури по висоті t_ВР¹ t_ВР⁵ проводять за формулою

t_ВРⁿ = - [ ( γ · ∆ z) / 100 ] + t_ВР ^n-1 (1.2.)

Для прикладу проекту:

1) t_ВР¹ = - [(0,3 · 20) / 100] + 19,8 = 19,74 ⁰С ; Z₁ =20м

2) t_ВР² = - [ [(- 0,8) · ( 100 – 20 ) ] / 100] + 19.74 = 20,38 ⁰С ; Z₂ =100м

3) t_ВР³ = - [ 0 · ( 500 – 100 ) / 100] + 20,38 = 20,38 ⁰С ; Z₃ =500м

4) t_ВР⁴ = - [ 0,7·(1000 – 500) / 100] + 20,38 = 16,88 ⁰С; Z₄ =1000м

5) t_ВР⁵ = - [ 1,2·(1500 – 1000) / 100] + 16,88 = 10,88 ⁰С. Z₅ =1500м

1.2 Побудова графіка кривої стратифікації

Користуючись визначеними даними зміни температури повітря з висотою у заданий період року, будують графік кривої стану атмосферного повітря (рис.1.1) – кривої стратифікації. На горизонтальній осі координат відкладають значення температур (⁰С) ,а на вертикальній – висоту (м).

1.3 Визначення характеру стану атмосфери

Визначення характеру стану атмосфери на заданих рівнях можна проводити, користуючись наступним методом.

Метод передбачає порівняння динаміки зміни кривої стратифікації (1) з кривою стану суміші повітря, що адіабатично підіймається (2), яка додатково будується на рис. 1.1.

Крива (2) характеризується величиною адіабатичного вертикального градієнта

γ_а = (∆ t /∆ z) ·100 = 1 ⁰С/ 100м (1.3)

За формулою (1.3) визначаються температури tВр1 tВр5 і будується крива стану суміші повітря (2), що адіабатично підіймається, відповідно до заданих рівней z (рис. 1.1).

За даними рис. 1.1 проводиться аналіз характеру стану атмосфери на кожному рівні:

Z₁ = 20 м ( γ₁ = 0,3 γ₁<< γ_а ) - сильно усталена ;

Z₂ = 100 м ( γ₂ = -0,8 γ₂ < 0 ) - інверсія ;

Z₃ = 500 м ( γ₃ = 0 ) - ізотермія;

Z₄ = 1000 м ( γ₄ = 0,7 γ₄ < γ_а ) - слабо усталена;

Z₅ = 1500 м ( γ₅ = 1,2 γ₅ > γ_а ) – неусталена..

 Для прикладу проекту визначаємо розподіл температури суміші повітря:

1. t_ВР¹ = - [(1 · 20) / 100] + 19,8 = 19,6 ⁰С ;

2. t_ВР² = - [ 1 · ( 100 – 20 ) / 100] + 19,6 = 18,8 ⁰С ;

3. t_ВР³ = - [ 1 · ( 500 – 100 ) / 100] + 18,8 = 18,4 ⁰С ;

4. t_ВР⁴ = - [ 1 · (1000 – 500) / 100] + 18,4 = 17,9 ⁰С;

5. t_ВР⁵ = - [ 1 · (1500 – 1000) / 100] + 17,9 = 17,4 ⁰С.

2 Аналіз розподілу водяної пари в атмосфері

2.1 Визначення характеристик вологості повітря

Пружність (парціальний тиск) водяної пари визначається за формулою , гПа,

е= φ · Е , (2.1)

де φ – відносна вологість повітря, %, приймається за [1];

Е – тиск насиченої пари, гПа, приймається за додатком 1 відповідно до значення t_а .

Абсолютна вологість повітря визначається за формулою , г/м³,

а = 217 · е / Т , (2.2)

де Т = 273 + t_а , ^оК .

Питома вологість повітря , г/кг, визначається як

s = 622 · е / p , (2.3)

де p – атмосферний барометричний тиск приймається рівним 1013.3 гПа.

 Для умов прикладу проекту визначаються характеристики вологості повітря:

1. е = 67 · 23.08 = 15.5 гПа ,

де для м. Київа при t_a = +19.8 ⁰С величина Е = 23.08 гПа ;

2. а = 217 · 15.5 / (273 + 19.8) = 11.5 г/м³;

3. s = 622 · 15.5 / 1013.3 = 9.5 г/кг.