Реферат з дисципліни «Вчення про атмосферу» виконала: студентка групи ЕПб-081 Чинякова А.О.
Перевірила: к.г.н. доцент Рябініна Н.О.
ГОУ ВПО «Волгоградський державний університет»
Основним джерелом атмосферної вологи є поверхневі водойми і зволожена грунт; крім того, волога надходить в атмосферу в результаті випаровування води рослинами, а також дихальних процесів живих істот. Розрахунки показують, що якби весь обсяг водяної пари в атмосфері Сконденсована і був рівномірно розподілений по поверхні земної кулі, то він утворив би шар води висотою всього лише в 25 мм. Дощів випадає значно більше в результаті швидкого кругообігу загального запасу атмосферної вологи.
Цю статистичну класифікацію Л. Амберже доповнив класифікацією біогеографічної.
1. Клімати пустелі, з нерегулярним випаданням опадів: екваторіальні клімат (узбережжі Перу), тропічні (південно-західна Африка, південна Аравія), з помітно вираженими сезонами опадів (Сахара, північна Каліфорнія, східний Туркестан).
2. Клімати внепустинних областей: внутрішньотропічна з наявністю або відсутністю сухого сезону, внетропические континентальні і середземноморські (з численними варіантами), субполярні і полярні.
Випаровування полягає в тому, що молекули води, відриваючись від водної поверхні або вологого грунту, переходять в повітря і перетворюються в молекули водяної пари. У повітрі вони рухаються самостійно і переносяться вітром, а їх місце займають нові випарувалися молекули. Одночасно з випаровуванням з поверхні грунту і водойм відбувається і зворотний процес - молекули води з повітря переходять у воду або грунт. Таким чином, атмосферна волога є найактивнішим ланкою кругообігу води в природі.
Джерелом енергії кругообігу води є сонячна радіація. Середня річна енергія дорівнює приблизно 0, 1-0, 2 квт / м2, що відповідає 0, 73-1, 4 мільйони калорій на квадратний метр. Така кількість тепла може випарувати шар води товщиною від 1, 3 до 2, 6 м. Ці цифри включають всі фази кругообігу: випаровування, конденсацію у вигляді хмар, опади і всі форми впливу на життя тварин і рослин.
Основна кількість водяної пари зосереджена в нижніх шарах повітряної оболонки - в тропосфері, на висоті до декількох тисяч метрів, і майже вся маса хмар знаходиться там. У стратосфері (на висоті близько 25 км над Землею) хмари з'являються рідше. Їх називають перламутровими. Ще вище, в шарах мезопаузи, на відстані 50. 80 км від Землі, зрідка спостерігаються сріблясті хмари. Відомо, що вони складаються з кристалів льоду і виникають при зниженні температури в мезопаузі до - 80 oC. Їх освіту пов'язують з цікавим явищем - пульсацією атмосфери під дією приливних гравітаційних хвиль, що викликаються Місяцем.
Маса хмар і водяні пари, що містяться в атмосфері, істотно впливають і на радіаційний режим планети: з їх допомогою відбуваються поглинання та відбиття надлишку сонячної радіації, і тим самим до певної міри регулюється її надходження на Землю. Одночасно хмари екранують зустрічні теплові потоки, що йдуть з поверхні Землі, знижуючи тепловтрати в міжпланетний простір. З усього цього складається погодообразующих функція атмосферної вологи.
Розподіл опадів на поверхні земної кулі в основних рисах такий: дуже рясні опади (від 1, 5 до 3 м в рік) випадають між 0 і 20 ° широти, де є один сезон дощів і один сухий сезон; майже повна відсутність опадів спостерігається в зоні пустель; опади від 400 до 800 мм випадають між 30 ° і 40 ° широти; незначні опади у високих широтах (70 °).
Атмосферна волога, крім перенесення води і тепла, здійснює і інші, не менш важливі функції, сутність і значення яких почали вивчати зовсім недавно. Виявляється, що міститься в атмосфері вода бере активну участь і в перенесенні мас твердих речовин. Вітер піднімає в повітря частки грунту, зриває піну з морських хвиль, забирає дрібні крапельки солоної води. Крім цього, солі можуть потрапляти в повітря і в молекулярно-дисперсному вигляді, завдяки так званому фізичному випаровуванню їх з поверхні океану. Тому океан можна вважати головним постачальником хлору, бору і йоду для атмосфери, дощових і річкових вод.
У дощових краплях знаходять десятки хімічних елементів і різні органічні сполуки. Залишаючи хмара, кожна крапля містить в середньому 9, 3 * 10-12 мг солей. На шляху до Землі, стикаючись з атмосферним повітрям, вона вбирає в себе нові порції солей і пилу. Звичайна дощова крапля вагою 50 мг при падінні з висоти 1 км "промиває" 16 л повітря, а 1 л дощової води захоплює з собою домішки, що містилися в 300 тис. Л повітря. В результаті з кожним літром дощової води на Землю надходить до 100 мг домішок. Із загальної кількості розчинених речовин, що буря річками з материків в океан, майже половина повертається назад з атмосферними опадами. При цьому на кожен квадратний кілометр земної поверхні припадає до 700 кг одних лише азотистих сполук (в перерахунку на чистий азот), а це вже відчутна підгодівля для рослин.
Особливо багато солей містять опади приморських районів. Наприклад, в Англії було зафіксовано випадання дощу з концентрацією хлору до 200 мг / л, а в Голландії - до 300 мг / л.
Цікаво відзначити, що функцію дощу як переносника мінеральних сполук і поживних речовин не можна звести до простого підрахунку: стільки-то привнесених добрив - таке-то збільшення врожаю. В.Є. Кабан багато років простежував прямий зв'язок між розміром врожаю бавовни і кількістю води в опадах. У 1970 році він прийшов до цікавого висновку: стимулюючу дію дощу на посіви викликано, очевидно, присутністю в ньому пероксиду водню. Досить звичайного змісту H2O2 в опадах (7. 8 мг / л), щоб атмосферне азот зв'язувався в сполуки, які збагачують харчування рослин, поліпшувалася рухливість елементів в грунті (перш за все фосфору), активізувався процес фотосинтезу. Встановивши цю функцію дощу, вчений вважає за можливе штучно доставляти рослинам пероксид водню, додаючи його в воду при обприскуванні.
Вологість повітря характеризується кількома показниками:
Абсолютна вологість повітря - кількість водяної пари, що міститься в повітрі, виражене в грамах на кубічний метр, іноді ще називається пружністю або щільністю водяної пари. При температурі 0 ° С абсолютна вологість насиченого повітря - 4, 9 г / м3. В екваторіальних широтах абсолютна вологість повітря становить близько 30 г / м3, а в приполярних областях - 0, 1 г / м3.
При найменшому зниженні температури насичений водяною парою повітря вже не здатний більше вмістити вологу і з нього випадають атмосферні опади, наприклад, утворюється туман або випадає роса. Водяна пара при цьому конденсується - переходить з газоподібного стану в рідке.
Туман - форма конденсації водяної пари у вигляді мікроскопічних крапель або крижаних кристалів, які, збираючись в приземному шарі атмосфери (іноді до декількох сотень метрів), роблять повітря менш прозорим. Освіта туманів починається з конденсації або сублімації водяної пари на ядрах конденсації - рідких або твердих частинках, зважених в атмосфері.
Тумани з водяних крапель спостерігаються головним чином при температурах повітря вище -20 ° C, але може зустрічатися навіть і при температурах нижче -40 ° C. При температурі нижче -20 ° C переважають крижані тумани.
За способом виникнення тумани поділяються на два види:
Тумани охолодження - утворюються через конденсації водяної пари при охолодженні повітря нижче точки роси.
Тумани випаровування - є випарами з більш теплою випаровує в холодне повітря над водоймами і вологими ділянками суши.
Крім того тумани розрізняються по синоптичних умов освіти:
Фронтальні - утворюються поблизу атмосферних фронтів і переміщаються разом з ними. Насичення повітря водяною парою відбувається внаслідок випаровування опадів, що випадають в зоні фронту. Деяку роль у посиленні туманів перед фронтами грає спостерігається тут падіння атмосферного тиску, яке створює невелику адіабатичне зниження температури повітря.
Внутрішньомасові - переважають в природі, як правило вони є туманами охолодження, формуються в однорідних повітряних масах. Їх прийнято розділяти на кілька типів:
Радіаційні тумани - тумани, які з'являються в результаті радіаційного охолодження земної поверхні і маси вологого приземного повітря до точки роси. Зазвичай радіаційний туман виникає вночі в умовах антициклону при безхмарним погоді і легкому бризі. Часто радіаційний туман виникає в умовах температурної інверсії, що перешкоджає підйому повітряної маси. Після сходу сонця радіаційні тумани зазвичай швидко розсіюються. Однак в холодну пору року в стійких антициклонах вони можуть зберігатися і вдень, іноді багато діб підряд. У промислових районах може виникнути крайня форма радіаційного туману - зміг.
Адвективні тумани - утворюються внаслідок охолодження теплого вологого повітря при його русі над більш холодною поверхнею суші або води. Їх інтенсивність залежить від різниці температур між повітрям і поверхнею, що підстилає і від вмісту вологи повітря. Ці тумани можуть розвиватися як над морем, так і над сушею і охоплювати величезні простори, в окремих випадках до сотень тисяч км². Адвективні тумани зазвичай бувають при похмурій погоді і найчастіше в теплих секторах циклонів. Адвективні тумани більш стійкі, ніж радіаційні, і часто не розсіюються днем.
Морський туман - адвектівних туман, що виник над морем в ході перенесення холодного повітря на теплу воду. Цей туман є туманом випаровування. Тумани такого типу часті, наприклад, в Арктиці, коли повітря потрапляє з льодового покриву на відкриту поверхню моря.
Димка - дуже слабкий туман. При серпанку дальність видимості становить кілька кілометрів. У практиці метеорологічного прогнозування вважається: серпанок - видимість більш / дорівнює 1000 м, але менше 10 км, а туман - видимість менше 1000 м. Сильним туман вважається при видимості менше або дорівнює 500 м.
До туманів також відносяться так звані сухі тумани (помоха, імла), в цих туманах частками є не вода, а дим, кіптява, пил і так далі. Найбільш частою причиною сухих туманів є дим лісових, торф'яних або степових пожеж, або степова лесова або піщаний пил, що піднімаються і переносяться вітром іноді на значні відстані, а також викиди промислових підприємств.
Чи не рідкісна і перехідний щабель між сухими і вологими туманами - такі тумани складаються з водяних частинок разом з досить великими масами пилу, диму і кіптяви. Це - так звані брудні, міські тумани, які є наслідком присутності в повітрі великих міст маси твердих частинок, які викидаються при топці димовими, а ще більшою мірою - фабричними трубами.
Показник водність тумана використовується для характеризації туманів, він позначає загальну масу водяних крапельок в одиниці об'єму туману. Водність туманів зазвичай не перевищує 0, 05-0, 1 г / м³, але в окремих щільних туманах може досягати 1-1, 5 г / м³. Крім водності на прозорість туману впливає розмір часток його утворюють. Радіус крапель туману зазвичай коливається від 1 до 60 мкм. Більшість же крапель має радіус 5-15 мкм при плюсовій температурі повітря і 2-5 мкм при мінусовій температурі.
Роса - вид атмосферних опадів, що утворюються на поверхні землі, рослинах, предметах, дахах будівель, автомобілях та інших предметах.
Через охолодження повітря водяна пара конденсується на об'єктах поблизу землі і перетворюється в краплі води. Це відбувається зазвичай вночі. У пустельних регіонах роса є важливим джерелом вологи для рослинності. Досить сильне охолодження нижніх шарів повітря відбувається, коли після заходу сонця поверхню землі швидко охолоджується за допомогою теплового випромінювання. Сприятливими умовами для цього є чисте небо і покриття поверхні, легко віддає тепло, наприклад трав'яне. Особливо сильне освіту роси відбувається в тропічних регіонах, де повітря в приземному шарі містить багато водяної пари і завдяки інтенсивному нічному теплового випромінювання землі істотно охолоджується. При негативних температурах утворюється іній.
Температура, при якій знаходиться в повітрі водяна пара наситить його і почнеться конденсація, називається точка роси.