Разпределение на температурата в атмосферата.
a) Адиабатни процеси в атмосферата – уравнение на притока на топлина представлява количествен израз на първия принцип на термодинамиката: където – безкрайно малко количество топлина; Cp – специфична топлоемкост при P=const.; – температура в Келвин; – специфична газова константа; – налягането на газа. Изменението на температурата в даден обем въздух , условно наречен термик, може да се предизвика не само чрез отнемане-предаване, но и чрез изменение на външно налягане p. Когато няма приток на топлина отвън (dq=0), промените в температурата се определят единствено от промените на p (налягането) – Такива термодинамични процеси наричаме адиабатни – промяна на топлината само чрез промяна на налягането.
При адиабатното издигане температурата намалява, а при адиабатното спускане се увеличава. В метеорологията като променлива се разглежда H-височината (Z), а не налягането, височината, която се спуска/вдига термика. Векторът на промяната при издигане и спускане се нарича суходиабатен температурен градиент. Температурата на издигнатия термик намалява с 1 градус на всеки 100 м и се повишава с толкова при спускане. Тази зависимост е обоснована математически чрез уравнението за съдържанието на сухия въздух.
Сух въздух – смес от атмосферни газове, в състава на която няма водна пара. Влажен въздух – механична смес от сух въздух и водна пара, чиито температури са еднакви. Когато водната пара е в ненаситено състояние, не кондензира, следователно адиабатните процеси текат като при сух въздух. При достигане водна пара до състояние на насищане (това ниво се нарича кондензационно) започва процес на кондензация, съпроводен с отделяне на топлина. И тук има две разновидности – ако продуктите на кондензацията останат вътре в избрания обем, процесът е обратим и се нарича влажно-адиабатен, но ако продуктите на кондензацията напускат обема, процесът е необратим и се нарича псевдо-адиабатен. От уравненията за съдържанията на сухия и влажен въздух следва, че при еднакво значение на температурата и налягането плътността на влажния въздух винаги е по-малка от тази на сухия.
Разпределението на температурата в атмосферата се характеризира с градиент на стратификацията (съдържанието). Ако той е постоянен, може да имаме така наречената инверсия или изотермия. От съотношението им зависи съдържанието на устойчивостта на атмосферата. Различават се влажно-устойчива, безразлична и безразлично-неустойчива стратификация. Стратификацията във въздуха на море на височина Z до 1,5 км. съществено зависи от разликата между температурата на водата и въздуха:
- ако водата е по-топла, стратификацията е неустойчива;
- ако температурата на водата е по-ниска, стратификацията е устойчива;
- ако температурите са равни – стратификацията е безразлична;
б) Разпределение на температурата в атмосферата – една от най-характерните особености на атмосферата е нейната еднородност на физическите свойства в пространството – най-ярко изразена в полето на температурата. Хоризонталната нееднородност в температурата обуславя понятието въздушни маси. Важна особеност на топлинния режим на тропосферата са температурните инверсии. Според разположението им във височина биват: 1)Приземни 1.1)Радиационна – когато студената земна повърхност охлажда прилежащия по-топъл въздух. Наблюдава се при залез. През лятото до 100м, зимата – 1-2 км. При облачност охлаждането намалява и температурите се изравняват. 1.2)Адвективна – при местене на по-топъл въздух над студена повърхност (морски въздух над суша например); 2)Височинни (приповдигнати)-при издигане на приземни въздушни слоеве (следователно има динамичен произход). По-характерни от тях са антициклоналните височинни инверсии. Образуват се при спускане (низходящо движение) на определен обем въздух, който се свива и след това разтича по периферията на антициклона. Следователно Z=1-2км. Динамичните са предизвикани от бързодвижещ се въздух, съпроводен със засмукване на по-бавно движещи се слоеве над него, при което движение температурата се изменя адиабатно. 3)Фронтални – появяват се в преходната зона между топъл и студен въздух. Важна характеристика на граничния слой на атмосферата е изразена периодичност на температурата. Тя зависи от притока на слънчедва радиация. Над сушата минималната температура настъпва преди изгрев слънце, а максималната – около 14-15 часа местно време. Над водата минималната температура настъпва 2-3 часа след изгрев слънце, а максималната – около 15-16 часа местно време.
в) Амплитудите зависят от: 1)Географската ширина и сезона: За умерени ширини: ниски- зима; големи -началото на лятото; За тропиците – амплитудата е минимална; За полюсите са големи.
2)От подложната повърхност (вода/суша): Над океани – 2-3 C;
Над суша – 2-22 C; 3)От релефа – Амплитудите са по-малки над изпъкнали форми от релефа и по-големи в падините.
г) Годишен ход на температурите-годишната температура нараства с увеличаване на географската ширина. При това над сушата е по-голяма, а над океаните – по-малка. Като максималната температура над океани – август месец, минималната – март (закъснение с 1-2 месеца в сравнение с континентите).
д) Карти на изотермите-карти за нагледно представяне температурата на въздуха. Върху тях са нанесени линии, свързващи места с еднаква температура. Наричат се изотерми с цел получаване на сравнимост на температурната дължина на различни места, измерената температура се привежда към нивото на морето. Изотермите не съвпадат с географските паралели. Те са неравномерно разпределени на суша-море. Зависят от разпределяне на топли-студени океански течения, както и от планински хребети, които са препятствие за въздушните маси. Областите с най-ниски температури се наричат полюси на студа, несъвпадащи с географските. В СПК са 2.
е) Измерване температурата на въздуха: 1)Скали за измерване: 1.1)Градус Целзий – C – 1 градус =1/100 разстояние между точката на кипене и топене на водата; 1.2)Фаренхайт – F – 1 градус F=1/180 части от същото;
1.3)Келвин – K – 0 K=-273,16 C, при която точка се приема, че спира топлината на движение на молекулите. 2)Прибори: 2.1)Термометри – биват течности (живак, спиртни), деформационни, електрически и други. Освен тях има минимални и максимални. 2.2)Термографи; 2.3)Температурата при смяна на всяка вахта в дневника или при рязка смяна тя влияе върху разпределение на радиовълните, далечината на видимост с радиолокационни станции.
Сходни статии:
- Вертикален и хоризонтален строеж на атмосферата Вертикален и хоризонтален строеж на атмосферата – не е еднородна по вертикала и хоризонтала. Условно делене по различни признаци. Според промените на температурата във височинни слоеве, височина и преходни слоеве:...
- Състав и строеж на атмосферата Въведение: Изискване към корабоводителя по отношение, значение и умения, наложени от „Международната конвенция по охрана на човешкия живот на море” (SOLAS) и „Международната конвенция по подготовка и дипломиране на морски...
- Слънчева радиация. Радиационен и топлинен баланс Термодинамика на атмосферата се нарича този раздел на хидрометеорологията, разглеждащ закономерностите на изменение на съдържанието на атмосферата под влияние притока на Q и преминаването на топлинната енергия в други в...
- Основни структури на автоматизирани системи за управление на технологичните процеси автор: Гергана Андонова Иванова специалност: Компютърни интегрирани системи за управление Структурата на сложните динамични системи представя относително устойчивото подреждане на вътрешните пространствени връзки между елементите на системата, т.е. структурата е...
