Полякова Л.С., Кашарин Д.В. Метеорология и климатология Атмосферное давление

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

1.5. Атмосферное давление

Атмосферное давление – это сила, с которой давит на единицу площади земной поверхности столб воздуха, простирающийся от поверхности земли до верхней границы атмосферы.
Атмосферное давление в метеорологии принято измерять высотой ртутного столба в трубке барометра. Давление атмосферы удерживает столб ртути в трубке на определенной высоте. На уровне моря эта высота составляет около 760 мм.
Для измерения давления в единицах силы в 1930 г. была введена международная единица давления – бар, равная 1 млн. дин на площадь 1 см кв. В практике использовалась тысячная часть бара – миллибар.
С 1980 г. в качестве международной единицы для измерения атмосферного давления принят Паскаль – давление, вызываемое силой в 1 ? на площадь 1 м кв.:

Формула (доступно при скачивании полной версии учебника)

Для практических целей используется гектопаскаль: 1гПа = 100 Па = 1 мб = 0,75 мм рт. ст.
Ускорение свободного падения на Земном шаре увеличивается от экватора к полюсам и уменьшается с высотой. Чтобы исключить зависимость измеренного атмосферного давления от этих факторов, его приводят к ускорению свободного падения на широте 45° и на уровне моря.
Давление, соответствующее массе ртутного столба высотой 760 мм, имеющего температуру 0°С и находящегося на широте 45° и на уровне моря, называют нормальным атмосферным давлением. Оно округленно составляет 1013 гПа.
Распределение давления характеризуется барическим градиентом

Формула (доступно при скачивании полной версии учебника)

где dp и dz – изменение давления и высоты.

Величина обратная барическому градиенту

Формула (доступно при скачивании полной версии учебника)

называется барической (или барометрической) ступенью. Это величина, обратная вертикальному барическому градиенту, представляет прирост высоты, при котором атмосферное давление падает на единицу. Для практического использования барическую ступень вычисляют по формуле:

Формула (доступно при скачивании полной версии учебника)

где ? – давление (гПа);
t – температура (°С) в той же точке, для которой вычисляется барическая ступень;
а – температурный коэффициент расширения воздуха, равный 0,004.

Зная барическую ступень атмосферного давления, температуру воздуха и высоту над уровнем моря в одном из двух пунктов, лежащих на разной высоте, можно по разности давлений в этих пунктах определить разность их высот, а отсюда найти и высоту второго пункта над уровнем моря. Этот способ определения высоты пункта называется барометрическим нивелированием.

Пример

На станции, высота которой 200 м, давление равно 1000 гПа, а температура 10°С. Вычислить давление на уровне моря.
Для определения Рум сначала находим приближенное значение барической ступени h по величине атмосферного давления и температуры воздуха на станции

Формула (доступно при скачивании полной версии учебника)

Атмосферное давление на уровне моря можно определить по формуле:

Формула (доступно при скачивании полной версии учебника)

где Рн – атмосферное давление на уровне станции, гПа; АР – разница в давлении на уровне моря и на уровне станции, гПа; ? – высота станции над уровнем моря, м; h – барическая ступень, м/гПа.

Находим приближенно давление на уровне моря

Формула (доступно при скачивании полной версии учебника)

Определяем среднее давление слоя воздуха между уровнями моря и станции

Формула (доступно при скачивании полной версии учебника)

Определяем температуру слоя воздуха на уровне моря (tум), учитывая, что в среднем в тропосфере температура увеличивается с уменьшением высоты с градиентом 0,6°С на 100 м.

Формула (доступно при скачивании полной версии учебника)

где tн – температура воздуха на станции, С.

Определяем среднюю температуру столба воздуха между станцией и уровнем моря,

Формула (доступно при скачивании полной версии учебника)

По средним значениям ? и t находим уточненное значение барической ступени и вычисляем окончательное значение давления на уровне моря

Формула (доступно при скачивании полной версии учебника)

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