Лекция 12
Тема: Методы измерения и расчета испарения со снега
Курс «Водно-балансовые исследования»
Краткая история измерений испарения со снега
В 1815 г. были проведены первые опыты по измерению испарения со снега в России, которые показали, что испарение зависит от атмосферного давления, температуры, скорости ветра и др.
В 1871г. А.И.Воейков предположил, что температура поверхности снега в большинстве случаев выше точки росы нижнего слоя воздуха, поэтому испарение в зимнее время должно превышать конденсацию.
Первые измерения испарения со снега были выполнены в 1905 - 1906 годах в Швеции с помощью цинкового сосуда площадью 800 см2
В России первые измерения испарения со снега (из стеклянного сосуда 500 см2) были выполнены на метеорологической площадке Лесного института под Ленинградом в 1918 году
В 60-х и особенно в 70-х годах появились различные конструкции типов испарителей со снега и методики наблюдений в различных климатических зонах СССР
Первые стационарные наблюдения стали проводиться с 1963 -1964 гг. на отдельных гидрометеостанциях
Требования к организации наблюдений
Главное требование – измерение испарение в условиях, наиболее близких к природным. Это относится к конструкции испарителя, выбору площадки для наблюдений, способам зарядки испарителя снежным монолитом и установки прибора, а также к порядку и методу производства наблюдений
Унификация приборов и методов наблюдений на всех сетевых станциях с целью получения сравнимой информации по испарению со снега
Идеальные условия измерения - это когда стенки и дно цилиндрического испарителя изготовлены из прозрачного, материала, которая не нагревается солнцем и имеют теплопроводность, близкую к средней теплопроводности снежного покрова
Снего- испарительная площадка устанавливается на ровном открытом участке, удаленном от строений, лесных опушек и других препятствий на расстояние не менее 20—25-кратной их высоты Zпреп.
Существует положение ГГИ о выборе снегоиспарительной
площадки, разработанное еще в 60-х годах прошлого века
Приборы и оборудование для измерения испарения со снега
Поверхность снеговых испарителей должна иметь площадь не менее 200 см2 и глубину 10 см
Испаритель заполняется вырезанным из снежного покрова образцом снега, взвешивается вместе с образцом и устанавливается в снег вровень с поверхностью снежного покрова
К моменту измерения испаритель извлекают из снежного покрова, насухо вытирают наружную поверхность и вторично взвешивают
По разности в весе между первым и вторым взвешиванием определяется величина испарения или конденсации в сантиметрах
Измерения, проведенные во время снегопада или метели, недействительны
В СССР использовался стандартный снеговой испаритель ГГИ-500-6, который изготавливался из дюралюминия или листовой стали
Производство наблюдений
Наблюдения на станциях проводятся одновременно по двум стандартным снеговым испарителям, установленным в одинаковых условиях на площадке на расстоянии 0,5 - 0,7 м один от другого
Испарение определяется по разности массы испарителя с монолитом в предыдущий и данный срок наблюдения
Наблюдения проводятся в 7 и 19 часов местного времени
Поверхность снежного монолита в испарителе должна находиться на одном уровне с поверхностью окружающего снежного покрова
Данные наблюдений записываются в книжку КСХ-11 и обрабатываются наблюдателем немедленно после окончания каждого срока наблюдений
По результатам наблюдений составляется месячная таблица суточных значений испарения и данных метеорологических наблюдений ТСХ-67
Очень часто испарение со снега на испарение на открытой местности в среднем составляют около 0,3 мм/сут, наибольшие— около 1—2 мм/сут.
Основные схемы расчета (1)
Наиболее обоснованными являются расчеты испарения по градиентным наблюдениям и тепловому балансу. Формула для определения испарения по данным градиентных наблюдений имеет вид
Е - испарение со снега, мм/сут,
е1 и е2 – упругость водяного пара в мбар на высоте z1 и z2
u3 и u4 – скорость ветра на высоте z3 и z4 (скорость ветра на высоте флюгера)
Основные схемы расчета (2)
На основании объединенных данных наблюдений сетевых станций получены следующие обобщенные формулы
В качестве примера для Казахстана можно привести формулу В.А. Семенова, полученную для западной части Карагандинской
области
E = 2n(0.36d – 0.09)
E – испарение n – число суток
d – дефицит влажности воздуха
Для метеостанции Шортанды
Е = (0.24 + 0.06u10)d2