книги из ГПНТБ / Гвахария, В. К. Испарение с водной поверхности водоемов Кавказа

ченным, то по отношению к горным водоемам этого сказать нельзя.

Как пишет А. М. Мхитарян [45], «... вопрос о трансфор­ мации поля ветра, ввиду своей сложности, исследован далеко недостаточно. Для горных условий этот вопрос изучен еще меньше».

Одним из наиболее обстоятельных исследований по изу­ чению трансформации ветра над равнинными водоемами яв­ ляется работа, проводимая в течение ряда лет сотрудникам л ВНИГЛ на Валдайском озере. Выводы из нескольких серий наблюдений приведены в работе А. Р. Константинова [32].

Одной из главных причин трансформации ветра явля­ ется резкое, скачкообразное изменение коэффициента шеро­

Как видно из приведенной таблицы коэффициент шеро­ ховатости меняется не только в зависимости от' вида подсти­ лающей поверхности, но не остается постоянным' также и

117

Для одного и того же вида. Причем, эта изменчивость имеет

нилищ, имеющих значительные размеры. Согласно этим авторам для водных поверхностей средних и больших водое­

щее время является наиболее общепринятым и широко ис­

Коэффициент «К» указывает на отношение скоростей ветра на одинаковых высотах над сушей и над водоемом, т. е.

лавсікий и 3. А. Викулина приводят таблицу, в которой даны средние значения переходного коэффициента, для метеостан­ ций, расположенных в различных физико-географических условиях и с разной защищенностью [1].

Согласно этой таблице, наиболее близкие к водной по­ верхности величины скорости ветра дают метеостанции, рас­ положенные на оконечности далеко вдающихся в водоем от-

118

ветра выравнивается и принимает строго логарифмический вид. Резкое возрастание скоростей вызывает опускание воз­ душных масс, ввиду неразрывности процесса.

Опыты, проведенные на озерах Красавица и Валдайское, показали, что даже наличие не очень крутых берегов (по сравнению с горными странами) приводит к весьма значи­ тельному снижению скорости ветра в непосредственной бли­ зости от уреза; в частности, это уменьшение составляет при­ мерно 20% от скорости, зафиксированной на берегу. Вос­ становление первоначальной величины скорости происходит лишь на удалении 1,5—2,0 км от уреза [1]. Получается, что 'берег как бы затеняет прибрежную полосу.

Большое значение имеет наличие высоких гор вокруг водоема. Межгорные коридоры, по которым поступают воздушные массы к поверхности водоема стимулируют появ­ ление т. н. эффекта диффузора, когда струя воздуха, вышед­ шая из узкого межгорного коридора на широкую поверхность водоема, расширяется и теряет скорость. Как показали мно­ гочисленные наблюдения, проводимые в течение ряда лет на оз. Севан, при подходе к урезу воды ветер теряет до 30% скорости, которую он имел при выходе из коридора.

На рис. 21, заимствованного нами из [45], ясно видно

уменьшение скорости ветра над сушей, вызванное «эффек­

та м/сг<

— 2

Рис. 21. Скорости ветра над озером Севан на висоте 2 ы, 1—при сильных ветрах, 2—при слабых ветрах.

том диффузора». После перехода на водную поверхность происходит некоторое увеличение скорости (особенно для случая подхода воздушных масс с большими скоростями),

120

вызванное резким уменьшением коэффициента шерохова-- тости. В дальнейшем, над водной поверхностью, .после перво­ го километра от уреза, .скорости ветра продолжают вновь уменьшаться, но уже незначительно. Более резкое уменьше­ ние характерно для ветров с малыми начальными скорос­ тями.

Трансформация влажности воздуха

•Содержание водяных паров в воздухе, расположенном над водоемом, как правило, выше, чем в воздухе, находя­ щемся над сушей. Лишь в отдельных случаях может наблю­ даться обратная картина, вызванная переохлаждением во­ ды, когда температура ее оказывается настолько .ниже насы ­ щенных воздушных масс, приходящих с суши, что по этой причине над водной поверхностью происходит конденсация вместо испарения, т. е. происходит обеднение пришедших воздушных масс влагой.

В любом из рассматриваемых вариантов влажность воздушной массы, поступающей с суши, претерпевает коли­ чественное изменение: содержание водяных паров в ней уве­ личивается либо уменьшается. Происходит трансформация влажности воздуха.

Степень трансформации влажности находится в тесной зависимости от времени пребывания воздушной массы над. водоемом. Это последнее же зависит в свою очередь от двух факторов: от величины поверхности водоема и от скорости ветра.

Приводимая ниже таблица 21, заимствованная из [1], хо­ рошо иллюстрирует сказанное выше.

Втом, насколько глубокой окажется трансформация влажности прошедшей над водоемом воздушной массы, большое значение имеет начальная ее влажность, т. е. то, насколько насыщенной водяными парами она подошла к данному водоему.

Втаблице 22, заимствованной из той же работы, рас­ сматривается указанный вопрос, а именно, изменение влаж­ ности в зависимости от начальной влажности воздуха.

121-

Как (видно из таблицы, наибольший прирост влажности соответствует наиболее сухому воздуху ( c d = 16%), а наи­ меньший — переувлажненному (с d = 94%).

Т а б л и ц а 21

Изменение влажности воздуха в зависимости от времени пребывания воздушного потока над водоемом

Изменение влажности воздуха над водоемом в зависимости от влагонасыщенности подходящего воздуха при одном и том же времени пребывания воздушного потока над водоемом

Ясно, что соответственно этому будет протекать и испа­ рение — чем суше приходящие на водную поверхность воз­ душные массы, тем интенсивнее происходит испарение и

122

мени пребывания .воздушной .массы над водной поверхностью и от степени увлажнения подходящего воздуха. На характер и степень изменения влажности влияет также еще ряд кли­ матических, гидрологических и морфологических характери­ стик водоема, учет которых весьма затруднителен при рас­ чете абсолютной влажности воздуха над водоемом по дан­ ным сухопутных наблюдений.

А. П. Браслаівский и 3. А. Викулииа [1] дают расчетную формулу для (определения абсолютной влажности над во­ доемом по данным береговых метеостанций. Эта формула получена на основе дифференциального уравнения турбулен­

составленные на основе многочисленных наблюдений графики. Ряд авторов, в том числе и те, которые занимаются во­ просами испарения с водной поверхности горных водоемов, считают, что означенное уравнение дает вполне приемлемые

результаты при расчете влажности воздуха над водоемом. Давая по «равнению с наблюденными величинами влаж­ ности несколько отличные абсолютные значения (порядка ±0,47 мб), формула, тем не менее, правильно отражает про­ цесс изменения влажности воздуха.'над водоемом и одшеыва-

123

Для расчета средней влажности воздуха водоема цели­ ком, следует учесть особенности формы зеркала водоема и повторяемость ветров различного направления.

Трансформация температуры воздуха

Температура воды, по которой определяется упругость максимальной влажности пара (е0 ), как правило, является неизвестной для 'большинства существующих (тем более для проектируемых) водоемов. Практически более или менее на­ дежным и легко реализуемым путем определения темпера­ туры воды является связь t0 = f{tu00). Отсюда очевидна не­ обходимость расчета этого метеоэлемента — температуры воздуха.

Как известно, температура воздуха в приземном слое почти полностью определяется температурным состоянием подстилающей поверхности. Чем теплее оуша либо вода, тем выше будет и температура воздуха, расположенного над ни­ ми и наоборот, охлаждение подстилающей поверхности неиз­

водную поверхность, охлаждается, а при обратном направ­

124

лающей поверхности (to) to пришедшего воздуха на какой-то ^высоте (в данном случае на высоте 200 см от поверхности

Однако л здесь, как и в случае с влажностью, большую роль играет' также время пребывания воздушной массы над данной подстилающей поверхностью. Ясно, что какой бы значительной ни была разность t0 — ^'200, если водоем елиш- 'ком мал, а скорость ветра высока, то трансформация темпе­ ратуры воздушной массы, проходящей над водоемом будет незначительной. Как видно из табл. 24, температура воздуха изменяется более интенсивно в том случае, когда скорость ветра невелика, т. е., когда воздушная масса находится над водоемом дольше. Длина разгона в обеих случаях одинако-

125

ва, равна 300 метрам. Однако, в первом случае, когда воз­ душная масса этот отрезок прошла за 136 секунд, температу­ ра воздуха успела повыситься на 0,3 градуса, тогда как во

Рис. 22. Me=f(L).

(втором случае, когда для преодоления тогоже расстояния ей понадобилось всего лишь около 64 секунд, прибавление тем­ пературы не отмечалось.

Исходя из идентичности процессов трансформации влаж­ ности и температуры віоздужа, А. П. Браславский и 3. А. Ви- кулин-а предлагают для расчета температуры воздуха над во­ доемом по температуре воздуха над сушей формулу, анало­ гичную формуле (54). <,

По этой формуле

126