4.2 Порядок проведення градієнтних спостережень

Терміни і частота градієнтних спостережень визначаються поставленими задачами.Теплобалан сові спостереження за повною програмою проводять щодня в терміни 1, 7, 10, 13, 16 і 21 годину місцевого часу, за скороченою проіграмою - в терміни 1 і З 3 год. Послідовність спостережень для терміну

13. годин наведена в табл.4.1. Аналогічна вона і для інших термінів.

Таблиця 4.1 Послідовність виконання градієнтних спостережень

Час, год, мін	Спостережуваний елемент	Прилади	Виконувана робота
1	2	3	4
12.15	-	Анемометри, психрометри, напочвенные термометры	Огляд і установка приладів
12.40	Температура і вологість повітря	Психрометри	Змочування І завод
12.42	Температура поверхні ґрунту	Термометри ТМ-3	Перший відлік
12.43	Стан поверхні ґрунту	Візуально	Визначення стану поверхні на майданчику і в радіусі 200м ' і
12.44	Температура і вологість повітря	Психрометри	Перший відлік термометрів, підзавод
12.45	Швидкість вітру	Анемометри	Вмикання
12.47	Температура і вологість повітря	Психрометри	Другий відлік термометрів
12.49	Температура і вологість повітря	Психрометри	Третій відлік термометрів; вторинне, змочування і підзавод
12.51	Хмарність	Візуально	Кількість хмар (запільне і нижнього ярусу)
12.54	Температура і вологість повітря	Психрометри	Четвертий відлік термометрів, підзавод
12.55	Швидкість вітру	Анемометри	Вимикання
12.56	Температура ґрунт/ | Термометри		Відлік термометрів

		и колінчасті термометри
12.58	Температура і вологість повітря	Психрометри	П'ятий відлік термометрів
12.59	Напрям вітру	Флюгер	Визначення напряму вітру
13.00	Тиск повітря	Барометр	Відлік за шкалою

Перед кожним відліком психрометра на висоті 0,5 м записують стан диска сонця значками згідно табл.4.2.

Спостереження за атмосферними явищами проводять постійно.

Якщо температуру грунту вимірюють за допомогою установки М-54-1 і її пульт розташований в приміщенні станції, то вимірювання по ній виконують після повернення спостерігача з майданчика. Якщо замість флюгера використовують М-63 або інший дистанційний прилад, напрям вітру також визначають після повернення спостерігача з майданчика перед відліками по М-54-11 барометру.

Спостереження за температурою і вологістю повітря виконують послідовно по двох аспіраційних психрометрах на рівнях 0,5 І 2 м протягом

13. хвл. Спостереження полягає в проведенні 5 вимірювань по кожному термометру відповідно до порядку, наведеного в табл.4.1; в строк проводять 20 відліків всіх термометрів. При цьом> враховують наступне:

• психрометри виносять з приміщення і розміщують за 25-30 хв до першого вимірювання;

• змочування термометра, завод аспіратора і відлік по термометрах проводять спочатку по нижньому (на рівні 0,5 м) і зразу після цього по верхньому (на рівні 2 м) психрометрах;

-- перші відліки по термометрах проводять через 3-4 хв після змочування і заводу аспіратора;

• при безперервній роботі протягом 15-20 хв необхідно підзаводити психрометрів через кожні 5 хвл;

• після підзгшоду відліки показань термометрів проводять через 2-3 хв;

• при температурі повітря вищій за 15,5 °С і відносній вологості меншій за 50% або швидкості вітру більшій 5 м/с необхідно повторно змочувати психрометри після відліку;

• перед змочуванням слід обережно і плавно зупинити аспіратор, пропускаючи в отвір головки психрометра паперову смужку або травину.

Градієнтні спостереження за температурою і вологістю повітря за допомогою аспіраційних психрометрів не проводять в наступних випадках:

- при випаданні опадів (в тому числі і при рясному відкладенні г ідро метеорів), за винятком твердих опадів слабкої інтенсивності або рідкісних окремих крапель слабкого дощу, що не змочують помітно поверхню грунту,

• при швидкості вітру на рівні 10 м (на рівні флюгера) більшій за 15 м/с;

• при туманах;

• хуртовинах.

Спостереження за градієнтами швидкості вітру. Спостереження за градієнтами швидкості вітрі полягають в послідовному включенні на 10 мін ручних або контактних анемометрів. Спочатку включають анемометр на рівні 0,5, а потім на рівні 2 м, час включення і виключення вказано в табл.4.І.

Спостереження за температурою грунту. Температуру діяльної поверхні визначають по двох термінових термометрах або термометру опору двічі в перебіг терміну спостереження (в початку і в кінці, згідно табл.4.1). Спочатку відлічують показання термометра, розташованого ближче до спостерігача

Спостереження по установці М-45-1 проводять відповідно до [2, п.8.12].

Супутні спостереження. Спостереження за станом погоди і діяльною поверхнею, кількістю хмар (загальною і нижнього ярусу), наявністю атмосферних явищ, а також вимірювання висоти сніжного покриву і напряму вітру проводять у відповідності з [2]

Спостереження за напрямом вітру проводять один раз в кінці терміну спостережень.

Кількість хмар визначають один раз в строк після третього відліку по психрометрах.

Стан діяльної поверхні на майданчику І в радіусі 200 и визначають візуально відповідно до вказівок [3]. В доповнення до двох характеристик, прийнятих, у [3] “суха” і “волога” , слід використовувати ще одну - “мокра”, яка застосовується, коли є калюжі.

4.3 Запис і обробка градієнтних спостережень

Запис градієнтних спостережень проводять в книжці КМ-16.

На першій сторінці КМ-16 записують назву станції, область, прізвища і ініціали спостерігачів. На другій сторінці КМ-16 наводять відомості про прилади. Результати спостережень записують на спеціальних сторінках. Якщо 3 будь-якої причини спостереження над ЯКИМ'НебудЬ елементом не проведено, на місці запису ставлять прочерк (~).

В рядок “диск сонця” записують відповідно до таб.4.2 результати спостережень за станом диска сонця, виконаних перед відліками покатані¹сухого термометра.

Таблиця - 4,2 Стан диска сонця.

О2	Ка сонячному диску і в зоні 5® немає хмар, туману або клубіи диму, пилу
О	Сонце просвічує крізь хмару і ін., тіні від предметів є
О°	Сонце просвічує крізь шар хмар,, тіней немає
<8>	Околиці освітлені сонцем, але прилади на самому майданчику затінюються місцевими предметами
—	Диск сонця не видимий внаслідок великої закритості горизонту
п	Сонячний диск не видимий крізь щільні хмари

Записують 5 відліків сухого і змоченого термометрів на нижньому і верхньому рівнях, а також їх середнє значення і поправки до них.

Напрям вітру записують відповідно до коду КН-01; при штилі ставлять 0.

В рядок “Швидкість вітру” на нижньому і верхньому рівнях записують показання анемометрів; в правій частині - до включення, в лівій - після виключення.

Атмосферні явища в строк спостереження записують умовними значками. За відсутності їх графу не заповнюють. В рядках “Температура грунту” записують: в першій - відліки на поверхні грунту. В наступні сім рядків (в графу “Діапазон/гальванометр) записують відліки по гальванометру установки М-54-1 для глибин 2, 5, 10, 15, 20, 40 і 80 см (на глибині 80 см тільки в строк 13 год).

Первинна обробка спостережень.

Первинна обробка зводиться до введення поправок до відліків по приладах І визначенні виміряних величин. По температурі повітря обчислюють середні з п'яти відліків по сухому і змоченому термометрах для кожного рівня, вводять поправки до середніх величин і обчислюють по виправлених їх значеннях парціальний тиск водяної пари е для кожного рівня за допомогою психрометричних таблиць.

Обчислюють середні швидкості .вітру за 10 хв. Якщо спостереження велися ручним анемометром, для обчислення середньої швидкості необхідно розділити різний;ю між кінцевим І початковим відліками на 600, тобто визначити число обертів за 1 с, а потім за допомогою сертифікату анемометра визначити швидкість вітру в м/с

4.4 Визначення коефіцієнта турбулентності

Рух повітря в природних умовах не може бути плавним, спокійним., а окремі об'єми повітря не переміщуються строго паралельно один одному. Навпаки, під впливом нерівностей діяльної поверхні, нерівномірного нагрівання різних її ділянок, а також зміни з висотою швидкості вітру і температури повітря в атмосфері безперервно виникають і безладно переміщуються на всіх напрямках окремі об'єми повітря - вихори різних розмірів. Це безладне переміщення об'ємів повітря і називається турбулентним перемішуванням. В процесі перемішування турбулентні вихори переносять з собою тепло, водяну парук, аерозоль і різні інші властивості того об'єму повітря, яке вони захоплюють, здійснюючи інтенсивний обмін між діяльною поверхнею і атмосферою.

Інтенсивність турбулентного перемішування кількісно характеризується коефіцієнтом турбулентності, який може бути різним для різних субстанцій.

Коефіцієнт турбулентності тим більший, чим більша шорсткість поверхні і чим більша швидкість вітру. Крім того, інтенсивність турбулентного перемішування істотно залежить від термічної стратифікації. Нерівності підстильної поверхні, що впливають на рух повітря в приземному шарі, називаються параметром або рівнем шорсткості 2,_а Шорсткість має розмірність довжини, залежить від характеру шорсткості поверхні і тим більша, чим більше середня висота нерівностей. На рівні шорсткості середня швидкість вітру дорівнює нулю. Шорсткість різна для різних видів земної поверхні і визначається експериментально. З цією метою проводять градієнтні вимірювання швидкості вітру на 5-6 висотах при стратифікації, близькій до байдужої (для приземного шару байдужа стратифікація практично співпадає з ізотермічною: ^=0). Якщо побудувати графік, по осях якого відкладені ($2 і швидкість и, то експериментальні крапки розташовуються поблизу деякої прямої лінії. Точка перетину цієї прямої з віссю і визначає собою параметра шорсткості г₀ ,за умови, що в цій крапці 0=0.

Термічна стратифікація характеризується вертикальним градієнтом

температури Якщо температура повітря з висотою зростає, тобто

дг

спостерігається інверсія, то створюється стійкий стан атмосфери, що зменшує інтенсивність турбулентного перемішування. Якщо ж температура повітря з висотою у приземному шарі зменшується, то створюється нестійкий стан атмосфери, що посилює турбулентне перемішування.

4.5 Визначення турбулентних потоків тепла і вологи

Турбулентний потік водяної пари \У - кількість водяної пари, що проходить через одиничну поверхню унормальному напрямку за одиницю часу, він має розмірність кг/м²^

Турбулентні потоки тепла Р_т і вояної пари або випароаування ЧДГ характеризують собою відповідно тепло- І вологообмін між діяльною поверхнею і приземним шаром атмосфери, які здійснюються завдяки турбулентному перемішуванню повітря у приземному шарі атмосфери і припиняються при його відсутності. Над достатньо обширною рівною однорідною діяльною поверхнею турбулентні потоки тепла і водяної пари в приземному шарі мало змінюються з висотою, тому приймаються рівними потокам, що йдуть від діяльної поверхні в атмосферу або що надходять до неї з атмосфери. Турбулентний потік тепла залежить від різниці температур поверхні і прилеглого до неї шару атмосфери, а також від інтенсивності турбулентного перемішування в цьому шарі.

Якщо температура діяльної поверхні вища за температуру повітря, турбулентний потік тепла направлено від поверхні в повітря, такий потік прийнято вважати додатним. Одержуючи тепло від поверхні, повітря нагрівається. Якщо температура діяльної поверхні нижча за температуру повітря, то турбулентний потік тепла направлений від повітря до поверхні. Такий потік прийнято вважати від’ємним. Віддаючи тепло поверхні, повітря охолоджується

Турбулентний потік водяної пари прийнято вважати додатним, коли він спрямован від земної поверхні в атмосферу. Такий потік можливий лише тоді, коли з діяльної поверхні відбувається випаровування. На випаровування затрачується тепло. Отже, при додатному потоці водяної пари діяльна поверхня втрачає тепло на випаровування. Потік водяної пари, направлений від атмосфери до діяльної поверхні, прийнято вважати від’ємним. Такий потік пов'язаний з процесами, протилежними випаровуванню, тобто з конденсацією або сублімацією водяної пари на поверхні. При цих процесах виділяється тепло. Отже, при від’ємному потоці водяної пари діяльна поверхня одержує тепло конденсації або сублімації