Вопрос 5.

барометрическая формула- это интеграл основного уравнения статики.Эта формула показывает, как ме¬няется атмосферное давление с высотой в зависимости от температуры воздуха. p2=p1*e(в степени -g/R*Tm(внизу)*(z2-z1))

Применения барометрической формулы

С помощью барометрической формулы можно решить три задачи:

1) зная давление на одном уровне и среднюю температуру столба воздуха, найти давление на другом уровне;

2) зная давление на обоих уровнях и среднюю температуру столба воздуха, найти разность уровней (барометрическое ни¬велирование);

3) зная разность уровней и величины давления на них, найти среднюю температуру столба воздуха.

Для практического использования барометрическая формула приводится к рабочему виду. От натуральных логарифмов пере¬ходят к десятичным, от абсолютной температуры — к темпера¬туре по Цельсию и подставляют числовые значения для R и g. При этом в случае влажного воздуха берется значение Rd для сухого воздуха,

температура за¬меняется виртуальной температурой.

Важным вариантом первой задачи, поставленной выше, является приведение давления к уровню моря. Зная давление на некоторой станции, расположенной на высоте z над уровнем моря, и температуру t на этой станции, вычисляют сначала во¬ображаемую среднюю температуру между рассматриваемой станцией и уровнем моря (в действительности атмосферного столба между станцией и уровнем моря не будет). Для уровня станции берется фактическая температура, а для уровня моря — та же температура, но увеличенная в той мере, в какой в сред¬нем меняется температура воздуха с высотой. Приведение давления к уровню моря является очень важной операцией. На приземные синоптические карты всегда наносится давление, приведенное к уровню моря. Этим исключается влия¬ние различий в высотах станций на величины давления и стано¬вится возможным выяснить горизонтальное распределение дав¬ления.

Вопрос 6.

Адиабатические изменения состояния в атмосфере Очень важную роль в атмосферных процессах играет то об¬стоятельство, что температура воздуха может изменяться и ча¬сто действительно изменяется адиабатически, т. е. без теплооб¬мена с окружающей средой (с окружающей атмосферой, зем¬ной поверхностью и мировым пространством). Вполне строго адиабатических процессов в атмосфере не бывает: никакая масса воздуха не может быть полностью изолирована от тепло¬вого влияния окружающей среды. Однако если атмосферный процесс протекает достаточно быстро и теплообмен за это время мал, то изменение состояния можно с достаточным приближе-нием считать адиабатическим.Если некоторая масса воздуха в атмосфере адиабатически расширяется, то давление в ней падает, а вместе с ним падает и температура. Напротив, при адиабатическом сжатии массы воздуха давление и температура в ней растут. Эти изменения температуры, не связанные с теплообменом, происходят вследст¬вие преобразования внутренней энергии газа (энергии положе¬ния и движения молекул) в работу или работы во внутреннюю энергию. При расширении массы воздуха производится работа против внешних сил давления, так называемая работа расши¬рения, на которую затрачивается внутренняя энергия воздуха. Но внутренняя энергия газа пропорциональна его абсолютной температуре; поэтому температура воздуха при расширении па¬дает. Напротив, при сжатии массы воздуха производится ра¬бота сжатия. Внутренняя энергия рассматриваемой массы воз¬духа вследствие этого возрастает, т. е. скорость молекулярных движений увеличивается. Следовательно, растет и температура воздуха. Уравнение Пуассона: смысл заключается в следующем: если процесс адиабатический и давление меняется от р0 до р то зная начальную температуру воздуха То, можно вычеслить температуру Т в конце процесса. dQ=Cp(внизу)dT-Rd(внизу)Tdp/p, для адиабатического процесса dQ=0, значит dT/T=Rd(внизу)/Cp(внизу)*dp/p если проинтегрировать в пределах от значения To и давления Po, в начале процесса до их значения в конце процесса Tи P, получим: T/To=(p/po) в степени Rd(внизу)/Cp(внизу). Адиабатический градиент – это велечина изменения температуры воздуха на 1 градус при изменение температуры на высоту 100м. при адиабатическом подъёме сухого и насыщенного влажного воздуха температура на каждые 100м подъёма падает на 1 градус, а при адиабатическом опускание – температура повышается на 1 градус. J(гамма)=1 градус С / 100м.