Метеорологический величины и атмосферные явления

                
 
 
 
 
 

                                                     Выполнила: 

                                                                           Студентка первого курса

                                                                                  Географического факультета

                                                                                  Специальность « География»

                                                                              Мендес Пастушик Милена

                                                                         Научный руководитель:

                                                                                   Бондарук Светлана Петровна 

Брест- 2011 
 
 

Введение

Глава 1. Метеорологические  величины

       1.1 Температура

       1.2 Давление

       1.3 Влажность

       1.4 Градиент метеорологической  величины

       1.5 Видимость 

Глава 2. Атмосферные явления

       2.1 Облачность

       2.2 Ветер

       2.3 Оптические атмосферные  явления

       2.4 Прочие атмосферные явления

        

Заключение

Список  использованной литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

       В метеорологии сведения об атмосфере, погоде, климате определяют методом наблюдения. Затем производят анализ, чтобы вывести какие-либо закономерности. Тогда как в общей физике основным методом помимо наблюдения является эксперимент, в метеорологии этот метод не возможен, ибо атмосферные явления чаще всего крупного масштаба, и существенно повлиять на них человек не может. Даже энергия термоядерных взрывов невелика по сравнению с энергией процессов циркуляции атмосферы, поскольку взрывы при большой их мощности весьма кратковременны. Поэтому метеорология, как и другие геофизические науки, должна прибегать к наблюдениям, т. е. к измерениям и качественным оценкам процессов, протекающих в природной обстановке. Непрерывно наблюдая за атмосферными процессами, человек является зрителем и регистратором тех грандиозных опытов, которые ставит сама природа. 

            Однако и в метеорологии иногда  применяется эксперимент. К числу метеорологических экспериментов относятся, например, опыты осаждения облаков и рассеяния туманов путем различных физико-химических воздействий на них. Такие опыты преследуют практические цели, но они позволяют также глубже разобраться в природе явления. Насаждение лесных полос, создание водохранилищ, орошение местности и т. п. вносят некоторые изменения в состояние приземного слоя воздуха. Тем самым и они в некоторой степени являются средствами метеорологического (точнее, климатологического) эксперимента. Помимо этого, в лабораториях моделируется такое природное явление как общая циркуляция атмосферы^[4]. 

            Результаты, полученные в ходе наблюдений, метеорологи анализируют, выясняя некоторые закономерности природных явлений. Основным по праву можно считать статистический анализ, особенно применение осреднения, которое отсеивает случайные детали явлений и яснее показывает их существенные особенности.

            Однако метеорологам и климатологам  недостаточно наблюдений в течение нескольких месяцев или года. Для полного представления о погоде и климате необходимы наблюдения в течение многолетнего периода. Для выражения количественных связей между явлениями в метеорологии употребительны также эмпирические формулы, коэффициенты которых подбираются из опыта, т. е. опять-таки из большого числа сравнительных наблюдений.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       ГЛАВА 1. Метеорологические величины 

       Температура воздуха, воды и почвы

       Температура ─ (воздуха, почвы, воды) – это характеристика теплового состояния тела, мера нагретости тела.  Любое тело, нагретое выше температуры абсолютного нуля (−273,15 °C) излучает теплоту. Самые важные температурные показатели в метеорологии - воды, воздуха и почвы. 

       Воздух, как и всякое тело, всегда имеет  температуру, отличную от абсолютного нуля. Температура воздуха в каждой точке атмосферы непрерывно изменяется; в разных местах Земли в одно и то же время она также различна. У земной поверхности температура воздуха варьирует в довольно широких пределах: крайние ее значения, наблюдавшиеся до сих пор, немного ниже +60 °С (в тропических пустынях) и около —90 °С (на материке Антарктиды).

       С высотой температура воздуха  изменяется в разных слоях и в  разных случаях по-разному. В среднем она сначала понижается до высоты 10—15 км, затем растет до 50—60 км, потом снова падает и т. д.

       Температура воздуха, а также почвы и воды в системе СИ выражается в градусах международной температурной шкалы, или шкалы Цельсия (°С), общепринятой в физических измерениях. Нуль этой шкалы приходится на температуру, при которой тает лед, а 100°С—  на температуру кипения воды (то и другое при давлении 1013 гПа).                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   

       Наряду  со шкалой Цельсия широко распространена (особенно в теории) абсолютная шкала  температуры (шкала Кельвина). Нуль этой шкалы отвечает полному прекращению  движения молекул, т.е. самой низкой температуре. По шкале Цельсия это  будет –273,1°С. Единица абсолютной шкалы, называемая Кельвином, равна  единице шкалы Цельсия: 1К = 1°С. По абсолютной шкале температура может  быть только положительной, т.е. выше абсолютного  нуля. В формулах температура по абсолютной шкале обозначается через Т, а температура по Цельсию – через t.

       Для перехода от температуры по Цельсию  к температуре по Кельвину используется формула: 
ТК = t°С+273,1

       Еще одна температурная шкала, которая  применяется, в частности, в США ,предложенная Г. Фаренгейтом в 1724, – шкала Фаренгейта, 1 градус которой (1 °F) равен 1/180 разности температур кипения воды и таяния льда, а точка таяния льда имеет температуру +32 °F. Температура по шкале Фаренгейта связана с температурой по шкале Цельсия (t °С) соотношением  
t °С = 5/9 (t °F-32), 

       Давление

       Давление – сила гидростатического давления воздуха. приходящаяся на единицу площади.

       Атмосферное давление измеряется весом вышерасположенного столба воздуха на единицу горизонтальной поверхности. Общая масса атмосферы, которой она давит на поверхность  Земли, составляет 5,15*10¹⁵ т.

       Со  времен Торичелли (ХVII) давление воздуха измеряют высотой ртутного столба в миллиметрах или дюймах, когда в практику стали вводиться различные расчетные методы анализа и прогноза состояния атмосферы, оказалось, что линейная мера – миллиметры. не связанная с физической сущностью давления как силы, крайне неудобна. Поэтому в 20-х гг. норвежским метеорологом В.Бьеркенсом была предложена новая единица для измерения атмосферного давления – миллибар (мбар). Миллибар – это единица атмосферного давления, равная 1000 дин на 1 см² (1 дин – сила, которая сообщает массе в 1 г ускорение движения в 1 см/с²).^[2]

       В миллибарах нормальное давление (среднее  давление на уровне моря на широте 45°  при температуре воздуха 0°С) составляет 1013,25 мбар или 760 мм рт.ст., а за стандартное давление принимается 1000 мбар или 750 мм.рт.ст.

       Давление  непрерывно изменяется как у поверхности  Земли, так и на высоте. Изменение давления с высотой можно характеризовать величиной барометрической ступени (высота, на которую надо подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на 1 мм рт ст или на 1 мб)

       Величина  барометрической ступени определяется по формуле:

       

       где t-температура,  Р - давление.

       С высотой барометрическая ступень  возрастает, так как давление уменьшается; в теплом воздухе уменьшение давления с высотой происходит медленнее, чем в холодном.

       В настоящее время в системе  единиц (СИ) давление измеряют в Паскалях (Па). Паскаль – давление, вызываемое силой в 1 Н, равномерно распределенное по площади 1 м², 100 Па = 1гПа. Один гектопаскаль численно равен одному миллибару.

       Единицы измерения давления: гПа, мб, мм.рт.ст. 
[P] = [H/m] = [Па],  
1гПа = 100Па = 1мб 
1мм.рт.ст. = 4/3 =1 ,333 гПа 
1гПа = 3/4 = 0,75мм.рт.ст 

       Влажность

       Одной из составляющих воздуха атмосферы  является пар. Его большее или  меньшее количество в воздухе  определяет влажность или сухость  климата, условия жизни человека и роста растений (см. Рисунок 1,2). ^[1]

         

       Рисунок 1.                                      Рисунок 2.

       Поглощая  большую часть собственного излучения земли и передавая часть полученного тепла подстилающей поверхности, образуя встречное излучение, водяной пар уменьшает интенсивность охлаждения подстилающей поверхности, когда нет поступления солнечной радиации. Следовательно, чем больше содержится водяных паров в атмосфере, тем медленнее понижается температура подстилающей поверхности, а отсюда и окружающего воздуха после захода солнца. А так как повышенная влажность воздуха, как правило, наблюдается при приближении теплого фронта или циклона, то повышение температуры воздуха вечером является одним из признаков ухудшения погоды. В следствии этого выделяется два процесса изменения температуры: влажно-адиабатический и сухоадиабатический (см. Рисунок 3).

         

       Рисунок 3.

       Атмосферный воздух, особенно в нижних слоях, всегда содержит некоторое количество водяного пара. При определенной температуре, которая зависит от количества водяного пара, водяной пар в воздухе может достичь насыщения. В этом случае воздух называют насыщенным.

       Для характеристики влажности воздуха  применяют несколько величин, отражающих:

1. 1.  абсолютное содержание водяного пара в воздухе (упругость, абсолютная, удельная влажность),
2. 2. степень близости водяного пара к состоянию насыщения (относительная влажность, дефицит влажности, точка росы).

       1. Водяной пар, как всякий газ,  обладает упругостью (давлением). Упругость пара (е), Па меньше упругости насыщения (Е). Чем больше разность Е - е, тем суше воздух и интенсивнее испарение.

       Абсолютная  влажность (а) - масса водяного пара, содержащегося в единице объема воздуха, кг/м3.