Полякова Л.С., Кашарин Д.В. Метеорология и климатология Характеристики влажности воздуха. Величины, характеризующие содержание водяного пара в атмосфере

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу

5. Вода в атмосфере. Испарение

На испарение воды с океанов, морей и суши затрачивается в среднем 23% солнечной радиации, приходящей на земную поверхность. Часть испарившейся влаги конденсируется над океаном, образует осадки и возвращается в океан, совершив так называемый малый круговорот.
Водяной пар, перенесенный воздушными течениями в глубь материков, также в конечном счете выпадает в виде жидких или твердых осадков. Осадки частью просачиваются в почву, образуя грунтовые воды, частью стекают через ручьи и реки в моря и океаны, завершая большой круговорот. Вода во всех видах в атмосфере и почве входит в число важнейших природных ресурсов, необходимых для человечества.

5.1. Характеристики влажности воздуха. Величины, характеризующие содержание водяного пара в атмосфере

Влажность воздуха – это содержание водяного пара в воздухе. В нижних слоях атмосферы всегда содержится водяной пар. Как и всякий газ, он обладает упругостью (парциальным давлением). Парциальное давление может быть измерено в миллиметрах ртутного столба (мм рт, ст.), миллибарах (мб) и гектопаскалях (гПа). Предельным значением парциального давления водяного пара, находящегося в воздухе, является парциальное давление насыщенного пара, называемое также упругостью насыщения.
Упругость насыщения растет с температурой, то есть при более высокой температуре воздух способен содержать больше водяного пара, чем при более низкой температуре.
Например, при температуре 20°С она составляет 23,4 мб (17,5 мм рт. ст.), а при температуре -20°С она равна 1,3 мб (1,0 мм рт. ст.). Максимально возможное количество пара, которое может содержаться в воздухе, зависит от упругости насыщения и, следовательно, от температуры воздуха.
Влажность воздуха количественно выражается следующими характеристиками. Упругость пара е – парциальное давление водяного пара, находящегося в воздухе при данной температуре, выражается в миллиметрах ртутного столба, миллибарах или гектопаскалях

E' = A(t-t')P, (5.1)

где ?' – упругость насыщающего пара при температуре смоченного термометра;
А – коэффициент, зависящий от скорости ветра (для станционного психрометра А = 0,0007947);
t – температура сухого термометра;
t' – температура смоченного термометра;
P – атмосферное давление.

Абсолютная влажность a – количество водяного пара в граммах, содержащееся в 1 м куб. воздуха

Формула (доступно при скачивании полной версии учебника)

Относительная влажность f – отношение упругости пара к упругости насыщения ? при данной температуре, выраженное в процентах:

Формула (доступно при скачивании полной версии учебника)

При неизменной упругости пара с понижением температуры относительная влажность увеличивается, а с повышением температуры – уменьшается.

Дефицит упругости d, или недостаток насыщения, – разность между упругостью насыщения при данной температуры и фактической упругостью пара:

d = Е - е. (5.4)

Дефицит упругости, как и сама упругость, выражается в миллибарах, миллиметрах ртутного столба, гектопаскалях. При увеличении относительной влажности дефицит упругости уменьшается, а при f = 100% становится равными нулю. Следует отметить, что ? зависит от температуры воздуха, а е – от содержания в нем водяного пара. Поэтому дефицит упругости является комплексной характеристикой, выражающей условия температуры и влажности воздуха.
Точка росы td – это температура, при которой содержащийся в воздухе водяной пар достигает насыщения.
Например, при t° = 27° упругость пара 23,4 мб и воздух не является насыщенным. Чтобы он стал насыщенным, нужно было бы понизить его температуру до +20°. Эта температура +20° в данном случае и является точкой росы для воздуха. При насыщении точка росы равна фактической температуре.

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу