Контрольные вопросы

1.Какой из факторов, влияющих на тепловой режим атмосферы, играет определяющую роль в

приземном слое атмосферы?

2. От чего зависит соотношение между составляющими теплового баланса подстилающей

поверхности, вклад каких наиболее существен?

Лабораторная работа № 6

Конденсация водяного пара в атмосфере. Образование и физические характеристики туманов

Общие указания

Одной из возможных причин конденсации водяного пара в атмосфере является понижение температуры воздуха и наземных предметов. Если температура воздуха или предметов понижается ниже температуры точки росы, то на поверхности образуется роса (если температура понизится ниже 0°С, то образуется иней), а в воздухе вблизи земной поверхности образуется туман. В зави­симости от вида процесса, ведущего к понижению температуры воздуха, образуются туманы: ра­диационные, адвективные, туманы восхождения. Кроме того, туманы могут образовываться под влияни­ем испарения с поверхности теплой воды в относительно холодный воздух. Такой туман называет­ся туманом испарения. Туман может образовываться также при перемещении воздушных масс с различными термогигрометрическими свойствами. Такой туман называется туманом смешения. До образования тумана общее абсолютное влагосодержание воздуха W(г/м³) состоит из абсолютной влажности а (г/м³). После образования тумана оно состоит из водности тумана а_w(г/м³) и абсолют­ной насыщяющей влажности, т.е. W = a_w + a_н(Т₂). Если влагосодержание не изменилось (как при радиационном тумане), то W = a(Т₁), где Т₁ и Т₂ - температура воздуха до образования тумана и при тумане соответственно. Абсолютную влажность, в зависимости от Т можно рассчитать по формуле:

(1)

где е – парциальное давление водяного пара в гПа.

Зная a(Т₁) и а_н(Т₂) из формулы (1) можно найти водность тумана a_w. Приближенно водность радиационного тумана можно найти иначе. Понижение температуры, необходимое для образования туманов определенной водности, рассчитывается по формуле , где T₁ - понижение температуры до точки росы, которые можно определить по психрометрическим таблицам, а также по формуле: Т₁ = 0,115 Т(2 – lgf), где Т - температура в вечерний срок в К, f - относительная влажность воздуха в этот же срок в %.

T₂ - понижение температуры ниже точки росы, необходимое для образования тумана определен­ной водности a_w, которое рассчитывается по формуле:

(2)

где a_w - в г/м³, е - в гПа.

Туманы смешения образуются в случае, если водяной пар смешиваемых масс воздуха бли­зок к состоянию насыщения (f > 95%), а разность их температур не менее 10°С. После смешения температура (смеси) будет , где t₁ и t₂ - температура теплой и холодной массы соответственно. Парциальное давление смеси ,гдее₁ = f₁E(t₁), a e₂ = f₂E(t₂), f₁ и f₂ - относительная влажность теплой и холодной масс.

Если е_ср > E(t_ср), то образуется туман смешения, е = е_ср – Е(t_ср), тогда водность этого тумана:

(г/м³) (3)

Метеорологическую дальность видимости S_м в тумане можно определить по формуле:

(4)

где S_м - в метрах, r - поверхностно-эквивалентный радиус капель тумана, a_w - водность тумана в г/м³.

Задание 1

Вечером температура почвы и воздуха была 10°С, относительная влажность воздуха 80%. В течение ночи парциальное давление водяного пара не менялось, но температура почвы понизилась на 5°С. Обра­зовалась ли роса?

Задание 2

При ветреной и пасмурной погоде температура воздуха повысилась от 5°С до 10С. Капли воды, появившиеся на наземных предметах, наблюдатель зафиксировал как росу. Верна ли запись? Ответ обосновать.