32.Қар жамылғысы, оның сипаттамаларын атаңыз

Салқын кезеңде жер бетіне жауған қар орта және жоғарғы ендіктерде қар жамылғысын құрайды.Қар жамылғысы жылу балансы мен ауа ылғалдылығы режиміне үлкен ықпал жасайды.Әр климаттық аймақтарда қар жамылғысының түзілу мерзімі мен жату ұзақтығы әртүрлі болады және ол төменгі ендіктерге тез еріп кетеді.

Метеорологияда қар жамылғысының күйі оның биіктігімен,тығыздығымен,құрылысымен және жату сиаптымен анықталады

Қар жамылғысының тығыздығы-қардың салмағының көлеміне қатынасы ретінде анықталады және өте өзгермелі келеді.Жаңа туған ұлпа қардыңтығыздығы 0,04-0,1г/см³ болса ,жылымықтан кейін тығыздалып көктемде 0,6-0,7гсм³-қа жетеді.Қардың орташа тығыздығы0,2-0,257гсм³ құрайды.

Қар жамылғысының биіктігі бірлік жауған қардың мөлшеріне оның тығыздығына және рельфке байланысты болады.Қар жамылғысының биіктігіне өсімдік ,жел және температура режимі де әсепр етеді.Ең биік қар жамылғысы Енисейдің ортаңғы ағынынан 100см,Камчатка Қоңыржай мен Орал тауының батыс беткейінде 90см байқалады.Қоңыржай белдеуде қар жамылғысының биіктігі 30-50см құрайды және тауларға қарай біршама ұлғаяды.

Қар жамылғысының жерді жауып жату сипаты ауа райы мен рельфке байланысты.Ашық далалы жерлерде әлсіз жел кезінде қар жамылғысы біркелкі жатады,ал қатты жел тұрғанда қар бір жерден екінші жерге орын ауыстырады.Егер жылымықтан кейін қардың беті еріп қайтса,оған жел онша әсер қоймайды.

Қардың маңызды сипаттамаларына оның жылуөткізгіштігі,шағылдыру және сәулешашу мүмкіндігі т.б. жатады.Қар неғұрлым тығыз болса,оның жылуөткізгіштігі де соғұрлым жоғары болады.Қардың жылуөткізгіштігі шамамен ауадан 10есе артық,топырақтан 10есе кем.

Жаңа туған таза қардың шағылдыру мүмкіндігі қысқатолқынды радиация үшін альбедо 90-95% ,ал ескі қардікі -30%.Орташа алғанда қардың альбедосы 70-80% аралығында ,ал топырақпен салыстырғанда одан 2-3 есе жоғары болады.

Қардың салыстырмалы сәулешашу мүмкіндігі де өте жоғары.Қар жамылғысы ұзындытолқынды радиацияны абсалютті қара дене сияқты шашды,яғни салыстырмалы сәулешашу мүмкіндігі 99,5% тең

33.Желдің пайда болуы,оған әсер ететін күштерді атап жазыңыз

Жел деп ауаның жер бетiмен салыстырмалы түрде горизонтальдi қозғалысын айтады. Жел атмосфераның әр жерiнде қысымның бiркелкi болмауынан туады. Қысым вертикальдi да, горизонтальдi да бағытта өзгермелi келетiндiктен, ауа жерге қарай белгiлi бiр бұрышпен көлбеу қозғалады. Ол бұрыш өте кiшi болғандықтан жел деп ауа қозғалысының тек горизонтальдi құраушысын есептейдi.

Жел жылдамдығымен және бағытымен сипатталады. Желдiң бағыты ретiнде көкжиектiң жел соғып тұрған жағы (ауа келiп тұрған жақ) есептелiнедi. Мысалы жел солтүстiктен оңтүстiкке қарай соқса, оның бағыты – солтүстiк болып саналады. Метеорологияда желдiң бағыты румбамен – горизонттың 16 нүктесi немесе азимутпен (градустық бұрыш) белгiленедi. Градустық бұрыш солтүстiктен бастап шығысқа қарай есептелiнедi, солтүстiк бағыт 0⁰, шығыс – 90⁰, оңтүстiк – 180⁰, батыс – 270⁰ тең.

Атмосфераның қалың қабатын алып үлкен кеңiстiкте соғатын желдердi ауа ағыны деп атайды, яғни ауа ағыны дегенiмiз уақыт бойынша белгiлi бiр тұрақтылығы бар желдер жүйесi.

Жел алқабы уақыттың өтуiмен өзгерiп отырады. Егер ауа ағынының көлденең ауданы кiшiрейсе желдiң жылдамдығы артады, ал ұлғайса – азаяды. Ауа ағыны жер бетiмен үйкелетiндiктен және оның iшкi қабаттары әртүрлi қызатындықтан онда әрқашан турбуленттiк орын алады, яғни әртүрлi бағытта бейберекет қозғалыста болатын майда ағындар болады.

Градиенттiк күш. Желдiң пайда болуының негiзгi себепкерi – жер бетi үстiнде (горизонталь бағытта) атмосфера қысымының әртүрлi таралуы. Бiрлiк қашықтықтағы ауа қысымының айырмашылығын горизонтальдi қысым градиентi дейдi. Қысым градиентiнiң күшi ауа массасын қозғалтатын күш болып табылады, яғни жел тудырады. Бұл күштiң арқасында ауа массасы қысымы төмен жаққа ағады.

Бiрлiк ауа массасына әсер ететiн градиенттiк күш (F_G), қысым градиентiн ауа тығыздығына бөлгенге тең:

F_G = - =.

мұнда -=Gг – горизонтальдi қысым градиентi;

- ауа тығыздығы;

Атмосферадағы ауа қозғалысына градиенттiк күштен басқа тағы үш күш ықпал жасайды:

а) Жердiң айналуының ауытқыту күшi (Кариолис күшi);

б) үйкелiс күшi;

в) ортадан тебу күшi.

Кариолис күшi. Жер өз өсiмен бұрыштық жылдамдықпен () айналады.  = 7,29 * 10^-5 с^-1. Жер үздiксiз айналып тұратындықтан, онымен салыстырмалы қозғалыстағы дене (жел) өзiнiң бастапқы бағытынан белгiлi бiр бұрышқа ауытқыған болып шығады. Оны ауытқытатын күштi Кариолис күшi деп атайды. Кариолис күшi ауа қозғалысына тiк бұрышпен, солтүстiк шарда – оң жаққа, оң,түстiк шарда – сол жаққа бағытталады. Сондықтан ол ауа қозғалысын үдетпейдi де тежемейдi де, тек оның бағытын өзгертедi.

Ауаның горизонтальдi қозғалысына ауытқыту күшiнiң горизонтальдi құраушысы әсер етедi. Ол былай анықталады:

A = 2V  sin

мұнда: A – Кариолис күшi;

V – желдiң жылдамдығы (м/с);

 - Жердiң бұрыштық айналу жылдамдығы (с^-1);

 - географиялық ендiк.

Үйкелiс күшi ауа қозғалысын тежейдi. Ол жер бетiмен байланысты – сыртқы үйкелiс күшi (R₀) және ауадағы молекулалық және турбуленттiк араласуға байланысты – iшкi үйкелiс күшiнен (R₁) құралады.

Сыртқы үйкелiс күшi жер бедерiнiң бүдiрлiгiне байланысты болады және желге қарама-қарсы бағыт-талғандықтан оның жылдамдығын азайтады.

Iшкi үйкелiс күшi, негiзiнен турбуленттiк араласуға бағынышты және оның белгiлi қатаң бағыты болмайды. Сондықтан жерге жақын ауа қабатында, жалпы үйкелiс күшiнiң бағыты ауа қозғалысына қатаң қарама-қарсы болмайды, ол бағыттан сол жаққа қарай бiршама бұрылады. Тәжiрибе нәтижелерi бойынша бұл бұрыш шамамен 35⁰ құрайды. Жалпы үйкелiс күшi (R) бiрлiк ауа массасының қозғалысын баяулататын терiс үдеу болып табылады:

R = -k V

мұнда k – үйкелiс коэффициентi, төселме беткейдiң бүдiрлiгi

мен ауа турбуленттiгiнiң қарқындылығын сипаттайды

(0,2*10^-4 – 1,2*10^-4 с^-1 аралығында);

V – желдiң жылдамдығы.

Жер бетiнен биiктеген сайын сыртқы үйкелiс күшiнiң әсерi тез әлсiрейдi. Жерге жақын ауа қабатынан жоғарыда турбуленттiк те өспейдi, 1000-1500 м биiктiктен жоғары оны ескермесе де болады. Үйкелiс күшi әсер ететiн атмосфера қабатын үйкелiс қабаты, ал оның таралатын биiктiгiн үйкелiс деңгейi (1-1,5 км) деп атайды.

Ортадан тебу күшi ауаның қисық сызық бойымен (шеңбер бойымен) қозғалысы кезiнде пайда болады. Ортадан тебу күшi, траектория қисығының радиусы бойымен ортадан таектория доғасы жағына бағытталады. Бiрлiк ауа массасы үшiн ортадан тебу күшi (С) тең болады:

C =

мұнда r – траектория қисығының радиусы.

Атмосфералық қозғалыстардың ортадан тебу күшi өте әлсiз болады, себебi траектория қисығының радиусы 100-1000 метр болады. Сондықтан да ортадан тебу күшi ауытқыту күшiнен 10-100 есе кiшi болады. Бiрақ траектория қисығының радиусы кiшi болып, қозғалыс жылдамдығы жоғары болса ортадан тебу күшi градиент күшiнен бiрнеше есе асады. Бұндай жағдай ыстық ауа-райында туатын осi вертикальдi кiшi құйындарда (қара құйын, торнадо) байқалады. Тропиктiк циклондарда ауытқыту күшi өте кiшi болғандықтан, ортадан тебу күшi ауа қозғалысына айтарлықтай ықпал жасайды.

Тұрақталған ауа қозғалыстары.Тұрақталған (стационарлы) қозғалыс деп, әрбiр нүктесiнiң жылдамдығы мен бағыты уақыт бойынша өзгермейтiн қозғалысты айтады, яғни әсер ететiн басқа күштер өзара теңесiп нольге айналады.

Градиенттiк жел. Үйкелiс күшi әсер етпей ауа тұрақталған бiрқалыпты қозғалыста болса, оны градиенттiк жел деп атайды. Бұндай жағдай нақты атмосферада үйкелiс қабатының үстiнде (1500 метрден жоғары) орнығады.

Изобара сызықтары тiке параллелдi болған жағдайдағы градиенттiк желдi қарастырайық Бiртектi қысым алқабында градиенттiк күштiң мәнi мен бағыты барлық нүктеде бiрдей болады. Сондықтан да бұндай алқапта ауа қозғалысы бiркелкi тiке сызықты. Үйкелiс күшiнiң әсерi болмаса қозғалыстағы ауаға тек градиенттiк күш (F_G) пен Кариолис күшi (А) ықпал етедi. Градиент күшi изобара сызығына перпендикуляр, қысымы аз жаққа, ал Кариолис күшi ауа қозғалысына перпендикуляр оң жаққа бағытталады. Тұрақталған қозғалыста бұл екi күш бiрiн-бiрi теңейдi, яғни мәндерi тең, бағыттары қарама-қарсы болады. Кариолис күшi ауа қозғалысына перпендикуляр болғандықтан, ауа қозғалысы қысым градиентiне перпендикуляр болады, яғни жел изобара сызықтары бойымен соғады. Тiке сызықты изобара бойымен соғатын градиенттiк желдi геострофикалық жел (V_г) деп атайды.

Геострофикалық желдiң жылдамдығын F_G = А теңдiгiнен анықтауға болады:

= 2V_г  sin, V_г = .

Геострофикалық желдiң жылдамдығы қысым градиентiне тiке пропорционал да ауа тығыздығы мен ендiкке керi пропорционал. Қысым градиентi өскен сайын желдiң жылдамдығы да өседi. Ендiк өскен сайын геострофикалық желдiң жылдамдығы төмендейдi. Биiктеген сайын ауа тығыздығы азаятындықтан геострофикалық желдiң жылдамдығы өседi. Экваторда  = 0, V =  болатындықтан геострофикалық жел деген мағына қолданылмайды.

Жерге жақын және одан жоғарырақ ауа қабатында жел геострофикалықтан өзгеше болады, себебi жер бедерiнiң және турбуленттiктiң әсерi байқалады. Бiрақта iс жүзiнде жел жылдамдығын шашамен былайша есептесе болады: V_г =Gг

Изобаралар қисықсызықты болған жағдайда, қысым градиентiнiң бағыты, сонымен бiрге градиенттiк күш өзгермелi келедi. Сондықтан ауа қозғалысы да қисық сызықты болады. Шеңберлi изобаралар бойымен соғатын градиенттiк желдi геоциклострофикалық жел деп атайды. Ондай қысым орталықтары – циклон мен антициклондағы желдердi қарастырайық. Оларда үйкелiс күшiнiң әсерi болмаса, градиенттiк және ауытқыту күштерiнен басқа ортадан тебу күшi пайда болады.

Желдiң қысымдық заңы. Жерге жақын ауа қабатында желдiң бағыты, солтүстiк шарда қысым градиентiнiң оң жағында, оңтүстiк шарда сол жағында жатады, бұрыш 90⁰-қа жақын. Егер желге арқаны берiп, желдiң ағу бағытына қарап тұрсақ, сол жақта сәл алдыда төменгi қысым, оң жақта сәл артта жоғарғы қысым жатады.

Желдiң биiктiк бойынша өзгеруi. Жерден биiктеген сайын үйкелiс күшi азаяды, сондықтан желдiң жылдамдығы да өседi. Жылдамдығымен бiрге желдiң бағыты да өзгередi (ол изобара бағытына жақындайды). Жерге жақын ауа қабатында желдiң жылдамдығы 30 метр биiктiкке дейiн жылдам өседi, ал бағыты өзгермейдi. Ал одан жоғары, желдiң бағыты солтүстiк шарда оңға бұрылады, оңтүстiк шарда солға бұрылады (градиенттiк желге жеткенге дейiн). Желдiң градиенттiк болып есептелетiн биiктiгi, яғни үйкелiс қабатының қалыңдығы және де әртүрлi биiктiктегi желдiң вертикальдi градиентi төселме беттiң бүдiрлiгiне, атмосфера стратификациясына және желдiң өзiнiң жылдамдығына байланысты болады. Жер бетi неғұрлым бүдiрлi болса үйкелiс қабаты соғұрлым биiкте орналасады.

Атмосфера стратификациясы тұрақсыз болса турбуленттiк күшейiп, конвекция дамиды. Нәтижесiнде төменгi және жоғарғы қабаттар арасында ауа алмасуы жақсы жүретiндiктен биiктiк бойынша жел жылдамдығы мен бағыты баяу өзгередi, яғни жел градиенттiк желге 1500 метрден де биiкте айналуы мүмкiн (кейде 2-3 км). Ал атмосфера стратификациясы тұрақты болса төменгi және жоғарғы қабаттар арасында ауа алмасуы нашар жүредi да, жел градиенттiк желге жылдам айналады. Бұндай жағдайда үйкелiс қабатының биiктiгi төмен болады (300-500 м).