Шпаргалка по "Геологии"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

44 тепловое  состояние атмосферы

Распределение температуры  воздуха в атмосфере и его  непрерывные изменения называют тепловым режимом атмосферы. Этот тепловой режим атмосферы, являющийся важнейшей стороной климата, определяется, прежде всего, теплообменом между атмосферным воздухом и окружающей средой. Под окружающей средой при этом понимают космическое пространство, соседние массы или слои воздуха и особенно земную поверхность. Теплообмен осуществляется, во-первых, радиационным путем, т. е. при собственном излечении из воздуха и при поглощении воздухом радиации Солнца, земной поверхности и других атмосферных слоев. Во-вторых, он осуществляется путем теплопроводности — молекулярной между воздухом и земной поверхностью и турбулентной внутри атмосферы. В-третьих, передача тепла между земной поверхностью и воздухом может происходить в результате испарения и последующей конденсации или кристаллизации водяного пара.Кроме того, изменения температуры воздуха могут происходить независимо от теплообмена, адиабатически. Такие изменения температуры, как известно, связаны с изменениями атмосферного давления, особенно при вертикальных движениях воздуха.Непосредственное поглощение солнечной радиации в тропосфере мало; оно может вызвать повышение температуры воздуха всего на величину порядка 0,5° в день. Несколько большее значение имеет потеря тепла из воздуха путем длинноволнового излучения. Но решающее значение для теплового режима атмосферы имеет теплообмен с земной поверхностью путем теплопроводности. Воздух, непосредственно соприкасающийся с земной поверхностью, обменивается с нею теплом вследствие молекулярной теплопроводности. Но внутри атмосферы действует другая, более эффективная передача тепла — путем турбулентной теплопроводности. Перемешивание воздуха в процессе турбулентности способствует очень быстрой передаче тепла из одних слоев атмосферы в другие. Турбулентная теплопроводность увеличивает и передачу тепла от земной поверхности в воздух или обратно. Если, например, происходит охлаждение воздуха от земной поверхности, то путем турбулентности непрерывно доставляется на место охладившегося воздуха более теплый воздух из вышележащих слоев. Это поддерживает разность температур между воздухом и поверхностью и, стало быть, поддерживает процесс передачи тепла от воздуха к поверхности. Охлаждение воздуха непосредственно над земной поверхностью будет не так велико, но зато оно распространяется на более мощный слой атмосферы. В результате потеря тепла земной поверхностью окажется больше, чем она была бы в отсутствии турбулентности.Для высоких слоев атмосферы теплообмен с земной поверхностью имеет меньшее значение. Решающая роль в тепловом режиме переходит там к излучению из воздуха и к поглощению радиации Солнца и атмосферных слоев, лежащих выше и ниже рассматриваемого слоя. В высоких слоях атмосферы возрастает и значение адиабатических изменений температуры при восходящих и нисходящих движениях воздуха.Изменения температуры, происходящие в определенном количестве воздуха вследствие указанных выше процессов, можно назвать индивидуальными. Они характеризуют изменения теплового состояния данного определенного количества воздуха.Но можно говорить не об индивидуальном количестве воздуха, а о некоторой точке внутри атмосферы с зафиксированными географическими координатами и с неизменной высотой над уровнем моря. Любую метеорологическую станцию, не меняющую своего положения на земной поверхности, можно рассматривать как такую точку. Температура в этой точке будет меняться не только в силу указанных индивидуальных изменений теплового состояния воздуха. Она будет меняться также и вследствие непрерывной смены воздуха в данном месте, т. е. вследствие прихода воздуха из других мест атмосферы, где он имеет другую температуру.Эти изменения температуры, связанные с адвекцией — с притоком в данное место новых воздушных масс из других частей Земного шара, называют адвективными. Если в данное место притекает воздух с более высокой температурой, говорят об адвекции тепла; если с более низкой, — об адвекции холода.Общее изменение температуры в зафиксированной географической точке, зависящее и от индивидуальных изменений состояния воздуха, и от адвекции, называют локальным (местным) изменением. Метеорологические приборы — термометры и термографы, неподвижно помещенные в том или ином месте, регистрируют именно локальные изменения температуры воздуха. Термометр на воздушном шаре, летящем по ветру и, следовательно, остающемся в одной и той же массе воздуха, показывает индивидуальное изменение температуры в этой массе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

46 атмосферные  осадки

Атмосферные осадки – это всякая влага, выпавшая из атмосферы на земную поверхность. К ним относятся дождь, снег, град, роса, иней. Осадки могут выпадать как из облаков (дождь, снег, град), так и из воздуха (роса, иней). Главным условием образования атмосферных осадков является охлаждение тёплого воздуха, приводящее к конденсации содержащегося в нём пара.При подъёме и охлаждении тёплого воздуха образуются облака, состоящие из капелек воды. Сталкиваясь в облаке, капли соединяются, увеличивается их масса. Нижняя часть облака синеет, и оно проливается дождём. При отрицательных температурах воздуха капли воды в облаках замерзают и превращаются в снежинки. Снежинки слипаются в хлопья и выпадают на землю. Во время снегопада они могут немного подтаять, и тогда идёт мокрый снег. Бывает, что воздушные потоки многократно опускают и поднимают замёрзшие капли, в это время на них нарастают ледяные слои. Наконец капли становятся такими тяжёлыми, что выпадают на землю градом. Иногда градины достигают размера куриного яйца. В летнее время при ясной погоде охлаждается земная поверхность. От неё охлаждаются приземные слои воздуха. Водяной пар начинает конденсироваться на холодных предметах – листьях, траве, камнях. Так образуется роса. Если температура поверхности была отрицательной, то капельки воды замерзают, образуя иней. Роса обычно выпадает летом, иней – весной и осенью. При этом и роса, и иней могут образоваться только при ясной погоде. Если небо закрыто облаками, то земная поверхность остывает незначительно и не может охладить воздух. По способу образования выделяются конвективные, фронтальные и орографические осадки. Общим условием образования осадков является восходящее движение воздуха и его охлаждение. В первом случае причиной подъёма воздуха является его нагревание от тёплой поверхности (конвекция). Такие осадки выпадают круглый год в жарком поясе и в летнее время в умеренных широтах. Если тёплый воздух поднимается вверх при взаимодействии с более холодным воздухом, то образуются фронтальные осадки. Они в большей мере свойственны умеренным и холодным поясам, где чаще встречаются тёплые и холодные воздушные массы. Причиной подъёма тёплого воздуха может быть его столкновение с горами. В этом случае образуются орографические осадки. Они характерны для наветренных склонов гор, причём количество осадков на склонах больше, чем на прилегающих участках равнин. Количество выпавших осадков измеряется в миллиметрах. В среднем за год на земную поверхность выпадает около 1100 мм осадков.

 

 

 

 

 

47 Метеорологическая  площадка

Метеорологическая станция  располагается так, чтобы ее наблюдения освещали метеорологические условия  прилегающего к станции района, чтобы  они были характерными для возможно большего окружающего района. Площадка должна располагаться на открытом и ровном месте, вблизи ее не должно быть каких-либо предметов, оказывающих влияние на показания приборов.

     Метеорологическая  площадка имеет форму прямоугольника, стороны которого должны быть  направлены с севера на юг и с запада на восток. Размеры площадки зависят от количества установок на ней, Стандартные площадки имеют размеры 26x26 м, площадки с меньшим объемом работы –20x16 м.

 1–флюгер с легкой доской или анеморумбометр;

2 – флюгер с тяжелой доской;

3 – гололедный станок;

4 – психрометрическая  будка; 

5 – будка для самописцев;

6 и 7 – дополнительные  будки; 

8 – осадкомер; 

9 – плювиограф;

10 – оголенный участок  для напочвенных и коленчатых термометров;

11 – участок для  вытяжных термометров; 12 – мерзлотомер;

13 – снегомерная рейка; 

14 – места для актинометрических  наблюдений;

15 – ограда;

16 – калитка.

     Участок,  выбранный для площадки, выравнивают   и обносят оградой из металлической  сетки или штакетника. С северной  стороны для входа на площадку делают калитку.

     Приборы  на метеорологической площадке  устанавливают в определённом порядке. Чтобы они не затеняли друг друга и не препятствовали свободному обмену воздуха, расстояние между приборами и от ограды до приборов должно быть 4-6 м.

     С северной  стороны площадки размещают более  высокие установки: флюгер с  лёгкой доской, флюгер с тяжёлой  доской и гололёдный станок. В  южной части площадки выделяют  участок с естественным покровом  и оголённой для почвенных термометров. На участке с естественным покровом устанавливают мерзлотомер и снегомерную рейку. В средней части площадки размещают психометрическую будку, будку для приборов самописцев, осадкомер, плювиограф.

     Актинометрические  приборы устанавливают в южной  части площадки. Все другие приборы и установки размещают на свободных местах, предпочтительно на северной стороне площадки.

     Барометры,  барографы и регистрирующие части  автоматических приборов  устанавливаются в помещении метеостанции.

     Метеорологические  приборы, применяемые на метеостанциях  и постах, должны иметь поверочные свидетельства.

Приборы и методики измерений радиации

    Для измерения  радиации используются в большинстве  случаев термоэлектрические приборы. Приемниками их являются термобатареи разных конструкций.. Обычно для устройства термоэлементов используют медь, константан и манганин. При поступлении радиации на такой термоэлемент спаи под черной краской нагреваются сильнее спаев под белой краской, и в элементе возникает термоэлектрический ток, пропорциональный разности температур спаев. Последняя же пропорциональна интенсивности радиации.

     Для увеличения термоэлектрического  тока и повышения в связи  с этим точности измерений  в актинометрических приборах  используют термобатареи, состоящие из нескольких десятков термоэлементов.

 Термоэлектрический  актинометр AT-50, М-3 предназначен для измерения интенсивности прямой солнечной радиации на перпендикулярную к лучам солнца поверхность. Приемником актинометра является термобатарея из чередующихся пластинок манганина и константана, выполненная в виде звездочки.  Для наблюдений стрелку на основании прибора  ориентируют на север и для облегчения слежения за солнцем устанавливают актинометр по широте места наблюдений.

Термоэлектрический пиранометр П-ЗХЗ, M-80M предназначен для измерения суммарной  и рассеянной  радиации. Пиранометр M-80M имеет устройство, для опрокидывания стойки прибора приемником вниз, что позволяет измерить интенсивность отраженной радиации и определить альбедо подстилающей поверхности.

Термоэлектрические альбедометры предназначены для измерения интенсивностей суммарной, рассеянной и отраженной радиаций.

Балансомер  термоэлектрический М-10М предназначен для измерения полного радиационного баланса подстилающей поверхности.

Люксметр Ю-16. Предназначен для измерения освещенности, создаваемой лампами накаливания и естественным светом, источники которого расположены произвольно относительно светоприемника люксметра.

Гелиограф предназначен для регистрации продолжительности солнечного сияния.

 Приборы  и методики измерений влажности  воздуха.

  Для измерения  влажности воздуха психрометрическим  методом используются станционный и аспирационный психрометры, гигрометрическим методом - волосные гигрометры, а для непрерывной регистрации влажности воздуха - гигрограф.

  Станционный  психрометр используется для определения влажности воздуха в стационарных условиях в теплый период года и в период с небольшими отрицательными температурами (до - 10°С).

 Психрометр  аспирационный МВ-4М  применяется для измерения температур и влажности воздуха в полевых условиях, в помещениях, теплицах, оранжереях и т. д.

Измерение жидких и твердых  осадков

   Атмосферные осадки  представляют собой воду в  жидком или твердом состоянии, выпадающую из облаков  или осаждающуюся на подстилающей поверхности (роса, иней, изморось, гололед и др.).

     Единицей  измерения количества жидких  и твердых осадков является  миллиметр водного слоя (мм). Осадки  в миллиметрах водного слоя  равны толщине слоя воды, который  образовался бы на горизонтальной поверхности, если бы вода не просачивалась в почву, не растекалась и не испарялась. Если известно количество осадков в миллиметрах, легко рассчитать объем воды, выпавшей на определенную площадь. При выпадении 1 мм (0,001 м) осадков на площадь 1 га (10000 м²) поступает 10 м³' воды (0,001*10000=10 м³). Осадки, выпадающие из облаков, характеризуются не только количеством, но и интенсивностью. Она оценивается слоем осадков в миллиметрах, выпавших за 1 минуту.

   В зимнее время,  кроме измерения количество выпавших твердых осадков в миллиметрах водного слоя, проводятся наблюдения за снежным покровом. Он характеризуется мощностью, плотностью и запасами воды в снеге. Мощность снежного покрова измеряется обычно в сантиметрах, запасы воды в снеге - в миллиметрах водного слоя, плотность снега определяется его массой в 1 см³ (г/м³).

 Осадкомер  Третьякова 0-1  предназначен для измерения количества жидких и твердых осадков. Количество осадков измеряется специальным стаканом (мензуркой). Стакан объемом 200 см³ разбит на 100 делений. Цена одного деления - 0,1 мм осадков.

Почвенный дождемер применяется для измерения жидких осадков на уровне почвы. Прибор состоит из дождемерного ведра 1 с площадью приемного отверстия 500 см~ и металлического гнезда 2 цилиндрической формы для его установки.

Плювиограф  П-2 предназначен для регистрации количества и интенсивности жидких осадков.    

Снегомерные наблюдения

Эти наблюдения включают измерения  высоты (мощности) и плотности снежного покрова, запасов воды в нем, определение степени покрытия поверхности почвы по десятибалльной шкале и характера залегания снежного покрова (равномерный, неравномерный и т. д.), оценку состояния поверхности почвы (талая или мерзлая) и др. Высота снежного покрова измеряется с помощью постоянных и переносных снегомерных реек, плотность снежного покрова и запасы воды в нем - с помощью снегомера.

Приборы и методики измерения  атмосферного давления

  Ртутный барометр  используется в качестве основного  прибора для измерения атмосферного  давления в стационарных условиях. Эти барометры могут быть разных конструкций, но наиболее распространены чашечные барометры.