Вконце концов, осадки в процессе движения опять достигают Мирового океана.

11.30Какие приборы используются для определения влажности воздуха?

Для определения влажности воздуха используются приборы, которые называются психрометрами и гигрометрами. Психрометр Августа состоит из двух термометров — сухого и влажного. Влажный термометр показывает температуру ниже, чем сухой, так как его резервуар обмотан тканью, смоченной в воде, которая, испаряясь, охлаждает его. Интенсивность испарения зависит от относительной влажности воздуха. По показаниям сухого и влажного термометров находят относительную влажность воздуха по психрометрическим таблицам. В последнее время стали широко применяться интегральные датчики влажности (как правило, с выходом по напряжению), основанные на свойстве некоторых полимеров изменять свои электрические характеристики (такие, как диэлектрическая проницаемость среды) под действием содержащихся в воздухе паров воды.

Для поверки приборов для измерения влажностей применяют специальные установки

— гигростаты.

11.31 Численные характеристики влажности воздуха?

Влажность воздуха количественно выражается следующими характеристиками. -----

Упругость пара е – парциальное давление водяного пара, находящегося в воздухе при данной температуре, выражается в миллиметрах ртутного столба, миллибарах или гектопаскалях

E' = A(t-t')P

А – коэффициент, зависящий от скорости ветра (для станционного психрометра А = 0,0007947);

t – температура сухого термометра;

t' – температура смоченного термометра; P – атмосферное давление.

Абсолютная влажность a – количество водяного пара в граммах, содержащееся в 1 м куб. воздуха.

Относительная влажность f – отношение упругости пара к упругости насыщения ? при данной температуре, выраженное в процентах:

При неизменной упругости пара с понижением температуры относительная влажность увеличивается, а с повышением температуры – уменьшается.

Дефицит упругости d, или недостаток насыщения, – разность между упругостью насыщения при данной температуры и фактической упругостью пара:

d = Е - е.

Дефицит упругости, как и сама упругость, выражается в миллибарах, миллиметрах ртутного столба, гектопаскалях. При увеличении относительной влажности дефицит упругости уменьшается, а при f = 100% становится равными нулю. Следует отметить, что ? зависит от температуры воздуха, а е – от содержания в нем водяного пара. Поэтому дефицит упругости является комплексной характеристикой, выражающей условия температуры и влажности воздуха.

Точка росы td – это температура, при которой содержащийся в воздухе водяной пар достигает насыщения.

Например, при t° = 27° упругость пара 23,4 мб и воздух не является насыщенным. Чтобы он стал насыщенным, нужно было бы понизить его температуру до +20°. Эта

131

температура +20° в данном случае и является точкой росы для воздуха. При насыщении точка росы равна фактической температуре.

12.Облака и облачность

12.1Что собой представляет облако?

Облакоэто образование воды в атмосфере в виде совокупности капельно-жидкой сублимации, кристаллов льда или их смесей.

12.2 Как образуются облака?

Процесс образования облака начинается с того, что некоторая масса достаточно влажного воздуха поднимается вверх. По мере подъема будет происходить расширение воздуха. Это расширение можно считать адиабатным, так как воздух поднимается относительно быстро, и при достаточно большом его объеме (а в образовании облака принимает участие действительно большой объем воздуха) теплообмен между рассматриваемым воздухом и окружающей средой за время подъема попросту не успевает произойти.

Как мы уже знаем, при адиабатном расширении газа его температура понижается. Значит, поднимающийся вверх влажный воздух будет охлаждаться. Когда температура охлаждающегося воздуха понизится до точки росы, станет возможным процесс конденсации пара, содержащегося в воздухе. При наличии в атмосфере достаточного количества ядер конденсации этот процесс действительно начинается. Если ядер конденсации в атмосфере мало, конденсация начинается не при температуре, равной точке росы, а при более низких температурах.

Итак, достигнув некоторой высоты Н, поднимающийся влажный воздух охладится (в результате адиабатного расширения) настолько что начнется конденсация водяных паров. Высота Н есть нижняя граница формирующегося облака. Продолжающий поступать снизу воздух проходит сквозь эту границу, и процесс конденсации паров будет происходить уже выше указанной границы — облако начнет развиваться в высоту. Вертикальное развитие облака прекратится тогда, когда воздух перестанет подниматься; при этом сформируется верхняя граница облака.

12.3 Как классифицируются облака?

Классификация облаков осуществляется в соответствии с международной системой. В основу принятой международной классификации облаков положены 2 признака: высота расположения облаков и их внешний вид.

В зависимости от высоты положения облака делятся на 3 яруса:

1)Облака верхнего ярусавыше 6000 м;

2)Облака среднего яруса: нижняя граница лежит между 2000 и 6000 м;

3)Облака нижнего яруса: нижняя граница находится ниже 2000 м и может достигать поверхности земли.

Для разных географических областей высоты ярусов имеют некоторые различия.

В особую группу выделяются облака вертикального развития,которые имеют большую мощность и могут распространяться на ярусы. Имеются и некоторые другие типы облаков.

По внешнему виду выделяются следующие типы облаков:

1)Перистые (circus);

132

2)Кучевые (cumulus);

3)Слоистые (stratus);

4)Дождевые (nimbus).

Первые три группы различаются по высоте расположения над землёй. Здесь можно выделить облака верхнего, среднего, нижнего яруса и облака вертикального развития, которые относятся к четвёртой группе и дополнительно включают в себя целый ряд смешанных типов облаков.

Смешанный тип включает облака:

1)Высокие (altus);

2)Низкие (humilis);

3)Плотные (opakus);

4)Просвечивающие (translucidus);

5)Разорванные (fractus).

Все эти типы облаков,в свою очередь, имеют ряд разновидностей.

12.4 Что такое облачность?

Облачность — совокупность облаков, наблюдаемых в определённом месте (пункт или территория) в определённый момент или период времени.

Облачность — один из важных факторов, определяющих погоду и климат. Благодаря экранирующему эффекту она препятствует как охлаждению поверхности Земли за счёт собственного теплового излучения, так и её нагреву излучением Солнца, тем самым уменьшая сезонные и суточные колебания температуры воздуха.

12.5. Какие характерные признаки используются при классификации облаков?

Классификации:

-морфологическая, в которой облака определяют по внешнему виду; -генетическая, в которой облака определяют по происхождению, т. е. по характеру

процесса их образования; -микрофизическая, т. е. классификация по агрегатному состоянию, виду и размерам

облачных частиц, а также по их распределению внутри облака.

12.6. Какие приборы и методы используются для определения высоты и видов облаков?

2.1.Простейший способ определения высоты облака состоит в измерении времени, которое требуется небольшому воздушному шару, отпущенному с поверхности земли, для достижения основания облака. Высота его равна произведению средней скорости подъема воздушного шара на время полета.

2.2.Другой способ заключается в наблюдении пятна света, образованного на основании облака направленным вертикально вверх лучом прожектора. С расстояния ок. 300 м от прожектора измеряется угол между направлением на это пятно и лучом прожектора. Высота облака рассчитывается методом триангуляции подобно тому, как измеряются расстояния при топографической съемке. Предложенная система может работать автоматически днем и ночью. Для наблюдения за пятном света на основаниях облаков применяется фотоэлемент;

2.3.Высота облачности измеряется также при помощи радиоволн – посылаемых радиолокатором импульсов длиной 0,86 см. Высота облака определяется по времени, которое требуется радиоимпульсу для достижения облака и возвращения назад.

133

Поскольку облака частично проницаемы для радиоволн, этот метод применяется для определения высоты слоев при многослойной облачности.

12.7. Какие облака относятся к верхнему ярусу?

Облака верхнего яруса характеризуются наиболее низкими температурами и состоят из кристаллов льда. Эти облака имеют ярко-белый цвет без темных и серых оттенков:

-перистые;

-перисто-кучевые;

-перисто-слоистые.

12.8.Какие облака относятся к среднему ярусу?

Облака среднего яруса состоят из переохлажденных капель воды или переохлажденных капель в смеси с ледяными кристаллами и снежинками:

• - высококучевые;

• - высокослоистые.

12.9. Какие облака относятся к нижнему ярусу?

К облакам нижнего яруса относятсявсе формы и виды облаков, которые образуются, развиваются и существуют в нижнем слое атмосферы кристаллами и снежинками:

• - слоисто-кучевые;

• - слоистые;

• - слоисто-дождевые.

12.10. В чем заключается метеорологическая оценка облачности?

Метеорологическая оценка облачности заключается в комплексном учете значений радиационной температуры, измеряемой на верхней границе облачности, и специализированной прогностической информации для нижнего слоя атмосферы.

12.11. Как организуются наблюдения за облаками?

Для получения сведений ведутся наблюдения на обсерваториях, пунктах самолетного зондирования, гидрометеорологических станциях и т. д. Большинство гидрометеорологических станций наблюдения над облаками производят визуально, т. е. без приборов.

Для изучения облаков и для прогноза погоды необходимы следующие сведения:

а) количество облаков и характер их расположения (сплошной массой, отдельными массами, волнами и т. д.);

б) формы облаков; в) высота их нижней и верхней границ;

г) микрофизическое строение облаков (размеры и количество в единице объема капель воды, ледяных кристаллов, наличие снежинок, крупинок и пр.);

д) количество и вид осадков, выпадающих из облаков; е) направление и скорость перемещения облаков;

134