Умкд учение об атмосфере

2
3
4
5
6
1. Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины студентам, специализирующимся в области экологии и
природопользования являются формирование у студентов основных знаний об атмосфере и
происходящих в ней физических и химических процессах, формирующих погоду и климат
нашей планеты; приобретение навыков в работе с метеорологическими приборами; в анализе
процессов, происходящих в атмосфере, их оценке и обладанию способностей использования
полученных знаний в области экологии и природопользования.
2.Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата. Дисциплина «Учение
об
атмосфере» относится к числу фундаментальных дисциплин, определяющих подготовку
природопользователей и геоэкологов, входит в Профессиональный цикл Б.3.Б.8. Атмосфера –
воздушная оболочка Земли, находящаяся во взаимодействии с другими компонентами
климатической системы – океана, суши, криосферы и биосферы. Поэтому освоение дисциплины
предполагает знание студентами основ базовых естественно-географических дисциплин, таких
как География, Учение о биосфере, физика, химия и необходима для последующего изучения
других дисциплин учебного плана бакалавров по этому направлению в области экологии и
природопользования, таких как: « Охрана окружающей среды», «Ресурсоведение», «Экология
атмосферы», «Экологический мониторинг», «Ландшафтоведение».
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
Учение об атмосфере. Процесс изучения дисциплины направлен на формирование
компетенций соответствующих ФГОС ВПО бакалавриата по направлению подготовки
05.03.06 Экология и природопользование:
- обладать базовыми знаниями в области фундаментальных разделов математики в объеме, необходимом
для владения математическим аппаратом экологических наук, для обработки информации и анализа
данных по экологии и природопользованию (ПК-1);
- обладать базовыми знаниями фундаментальных разделов физики, химии и биологии в объеме,
необходимом для освоения физических, химических и биологических основ в экологии и
природопользовании; владеть методами химического анализа, а также методами отбора и анализа
геологических и биологических проб; иметь навыки идентификации и описания биологического
разнообразия, его оценки современными методами количественной обработки информации (ПК-2);
-знать основы учения об атмосфере, о гидросфере, о биосфере и ландшафтоведении (ПК-7);
-готовностью изучать научную литературу, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования
(ПК-34);
- готовностью участвовать в составлении научно-технических отчетов (ПК-36).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
-строение атмосферы и состав воздуха;
-процессы преобразования солнечной радиации в атмосфере;
-тепловой и водный режимы ;
-основные циркуляционные системы в различных широтах;
-климатические системы;
-процессы климатоообразования.
Уметь:
- рассчитывать метеорологические показатели;
-работать с метеорологическими приборами c учётом особенностей измерения
метеорологических величин ;
- обрабатывать и анализировать результаты измерения метеорологических величии и
наблюдений за атмосферными явлениями.
Владеть навыками в работе с метеорологическим приборами; анализе процессов,
происходящих в атмосфере, их оценке и обладать способностью использования полученных
знаний в области экологии и природопользования.
7
4. Структура и содержание дисциплины Учение об атмосфере
Таблица №1 Содержание теоретического раздела дисциплины (модуля)
№ Наименование и краткое содержание
п/п
Кол-во часов
1
Введение. Метеорология и климатология. Атмосфера, погода, климат. Положение
метеорологии и климатологии в системе наук, в том числе наук о Земле. Основные
этапы истории развития метеорологии и климатологии. Методы и средства
метеорологических наблюдений и измерений.
2
2
Воздух и атмосфера. Атмосферное давление и плотность воздуха. Барометрическая
формула. Уравнение состояния. Состав воздуха. Состав сухого воздуха у земной
поверхности. Водяной пар в атмосфере. Изменение состава воздуха с высотой. Газовые
и аэрозольные примеси, озон. Температура воздуха. Адиабатические процессы в
атмосфере. Типы вертикального распределения температуры. Атмосферная
турбулентность. Ветер. Строение атмосферы: основные слои и их особенности.
Радиация в атмосфере.
Солнечная и земная радиация. Тепловое и лучистое равновесие Земли. Изменение
солнечной радиации в атмосфере. Солнечная постоянная. Спектральный состав
солнечной радиации. Поглощение и рассеяние солнечной радиации в атмосфере и
связанные с ними явления. Прямая солнечная радиация. Суммарная радиация.
Отражение радиации и альбедо. Поглощенная радиация. Радиационный баланс земной
поверхности. Излучение земной поверхности, встречное излучение, эффективное
излучение. Парниковый эффект. Уходящая радиация.
Тепловой режим атмосферы.
Тепловой баланс земной поверхности. Причины изменений температуры воздуха.
Различия в тепловом режиме почвы и водоемов. Суточный и годовой ход температуры
поверхности почвы и водоёмов. Распространение температурных колебаний в глубину
почвы и в водоёмах. Влияние растительного и снежного покровов на температуру
почвы. Температура воздуха. Суточный ход температуры воздуха и его изменения с
высотой. Географическое распределение температуры. Среднее распределение
температуры воздуха с высотой. Стратификация атмосферы, ее роль в развитии
вертикальных движений. Инверсии температуры и их типы.Тепловой баланс системы
Земля - атмосфера.
Вода в атмосфере.
Влагооборот. Насыщение и испаряемость. Транспирация, суммарное испарение.
Скорость испарения. Характеристики влажности воздуха. Суточный и годовой ход
влажности воздуха, ее географическое распределение и изменение с высотой.
Конденсация и сублимация в атмосфере. Облака. Международная классификация
облаков: генетическая, морфологическая. Облачность, ее суточный и годовой ход,
географическое распределение. Дымка, туман, мгла. Условия образования туманов.
Осадки. Образование осадков, конденсация и коагуляция. Виды осадков. Суточный и
годовой ход осадков. Географическое распределение осадков. Засухи. Водный баланс
на земном шаре. Снежный покров, его измерение и климатическое значение. Метель.
Электричество облаков и осадков. Гроза. Наземные гидрометеоры (роса, иней,
изморозь, жидкий и твердый налет, гололед).
Барическое поле и ветер.
Барическое поле, изобарические поверхности, карты изобар. Горизонтальный
барический градиент. Барические системы. Изменения давления во времени. Сред-нее
распределение давления у земной поверхности в январе и июле
Ветер. Влияние препятствий на ветер. Силы, действующие в атмосфере: сила тяжести,
градиент давления, отклоняющая сила вращения Земли. Влияние трения на ветер.
Изменение ветра с высотой. Суточный ход ветра.
2
3
4
5,6
7
8
2
2
4
2
8,9
10
11
12
Атмосферная циркуляция.
Общая циркуляция атмосферы. Зональность общей циркуляции в связи с зональным
распределением давления. Западные воздушные течения в тропосфере умеренных
широт и восточные воздушные течения в тропиках. Струйные течения. Роль
циклонической деятельности в общей циркуляции атмосферы. Центры действия
атмосферы и главные фронты.
Воздушные массы и их движение. Циркуляция внетропических широт. Трансформация
воздушных масс. Возникновение фронтов. Теплый, холодный фронты. Фронт окклюзии.
Циклоны и антициклоны. Возникновение циклонов и антициклонов, изменение
барического поля с высотой, эволюция, перемещение, повторяемость. Погода в
циклонах и антициклонах. Циркуляция в тропиках. Пассаты. Тропические муссоны.
Экваториальная зона западных ветров. Тропические депрессии. Тропические циклоны.
Местные циркуляции. Бризы, горно-долинные, ледниковые и стоковые ветры. Фен,
бора. Шквалы, смерчи и тромбы. Прогноз погоды. Служба погоды. Методы анализа и
прогноза погоды.
Климатообразование.
Климатообразующие факторы. Теплооборот, влагооборот и атмосферная циркуля-ция
как климатобразующие процессы. Географические факторы климата. Влияние
географической широты на климат. Влияние распределения суши и моря на климат.
Континентальность климата, индексы континентальности. Аридность климата, индексы увлажнения. Орография и климат. Океанические течения и климат. Влияние
растительного и снежного покрова на климат. Микроклимат. Микроклимат как
явление приземного слоя атмосферы. Влияние рельефа, растительности, водоемов,
зданий на микроклимат.
Климаты Земли.
Классификация климата. Принципы классификации климатов. Классификация
климата по В. Кеппену - Треварту. Климатические зоны суши по Л.С. Бергу.
Генетическая классификация климатов Б.П. Алисова. Экваториальный климат. Климат
тропических муссонов. Тропические климаты. Субтропические климаты. Климаты
умеренных широт. Субполярный климат. Климат Арктики. Климат Антарктики.
Крупномасштабные изменения климата.
Непостоянство климата, возможные причины его колебаний. Климат голоцена.
Изменение климата за последнее тысячелетие. Изменение климата в период
инструментальных наблюдений.
Перспективы изменения климата в результате антропогенных воздействий.
итого
4
2
2
2
24 часа
Таблица№2 Содержание практического раздела дисциплины (модуля) (очное отделение).
Лабораторно-практические работы
№ №
Наименование и краткое содержание
КолФормы
ЛР раздела
лабораторных работ
во
отчетности
часов
Общее знакомство с правилами работы и оборудованием
1
1
2
УО-2
2
3
3,4
4
5,6
5
7
8
5
5
9
10
5
6
лаборатории метеорологии и гидрологии. Инструктаж по
технике безопасности. Семинар по теме « Организация
приземных метеорологических наблюдений».
Солнечная радиация. Методы и средства измерения
солнечной радиации.
Тепловой режим атмосферы и почв. Лабораторная работа «
Измерение температуры воздуха, поверхности почвы, на
глубинах»
Водяной пар в атмосфере. Лабораторная работа «Измерение
влажности воздуха».
Лабораторная работа « Снегомерные наблюдения»
Методы и средства измерения испарения.
Лабораторная работа « Измерение осадков»
Облачность. Классификация облаков.
Атмосферное давление. Барическое поле. Лабораторная работа
«Измерение атмосферного давления
9
2
ПР-1
4
УО-1, ПР-1
4
УО-1, ПР-1
2
2
УО-1
УО-1
2
2
ПР-1
УО-1, ПР-1
11
12
6
8,9
13
10,11
Ветер . Лабораторная работа «Измерение характеристик ветра»
Атмосферная циркуляция.
Лабораторная работа «Атмосферные фронты»
Лабораторная работа « Циклоны и антициклоны»
«Климатообразование. Климаты Земли»
Итого:
2
2
УО-1
УО-1
2
26
часов
УО-2
Таблица №3 Организованная самостоятельная работа ( очное отделение)
№
Вопросы, выносимые на самостоятельное
раздела изучение
1
Строение атмосферы: основные слои и их
особенности.
2
Спектральный состав солнечной радиации.
Изменение спектрального состава.
3
Географическое распределение температуры.
5
Географическое распределение осадков
6
Среднее распределение давления у земной
поверхности в январе и июле
8,9
Погода в циклонах и антициклонах.
Местные циркуляции. Бризы, горно-долинные,
ледниковые и стоковые ветры. Фен, бора. Шквалы,
смерчи и тромбы.
10
Классификация климата по В. Кеппену - Треварту.
Климатические зоны суши по Л.С. Бергу.
Генетическая классификация климатов Б.П.
Алисова.
1-10
Курсовые работы
итого
Кол-во
часов
4
Формы отчетности
УО-1
4
УО-1
2
2
2
УО-1
УО-1
УО-1
4
УО-1
4
УО-1
36
58часов
ПР-5
Таблица №4 Интерактивные формы занятий
Вид занятия
Тема
Интерактивные
формы проведения
Работа в малых
группах
Кол-во
часов
4
Лабораторнопрактическое
занятие
Лабораторнопрактическое
занятие
Лабораторнопрактическое
занятие
Измерение влажности воздуха
Организация приземных метеорологических
наблюдений
Экскурсия на ГМЦ
Ханты-Мансийск
4
Методы и средства измерения солнечной
радиации. Тепловой режим атмосферы и
почв.
Водяной пар в атмосфере. Облачность и
осадки.
тест
4
5. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные
средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам
освоения дисциплины.
10
I. Вопросы к коллоквиуму « Организация приземных метеорологических наблюдений»
1. Слои , в которых производятся метеонаблюдения
2. Методы, применяемые для изучения атмосферных процессов
3. Определение приземных метеорологических наблюдений
4. Цель приземных метеорологических наблюдений
5. Привести примеры метеорологических величин и атмосферных явлений
6. Требования к результатам наблюдений для обеспечения однородности и достоверности
7.Основные сроки наблюдения на метеорологических станциях
8. Требования к построению сети гидрометеорологических станций
9. Какие метеорологические величины регистрируются на
метеорологических станциях
10. Понятие метеорологических, аэрологических, аэрономических наблюдений
11. Определения метеорологических величин и атмосферных явления
12.Важнейшие требования к сетевым метеорологическим наблюдениям
13. Исследование атмосферных процессов, какими путями производятся
14. Приборы , используемые для измерения метеорологических величин
15. Требования к оборудованию метеорологической площадки
II . Вопросы к тесту :Солнечная радиация
1. Биологическое значение спектров солнечной радиации
2. Соответствие спектра солнечной радиации по длинам волн
3. Определения прямой, рассеянной, суммарной , поглощенной радиации
4. Изменение солнечной радиации при прохождении через толщу атмосферы
5. Изменение солнечной радиации в зависимости от угла падения солнца
6. Ослабление солнечной радиации при прохождении через толщу атмосферы
7. Почему небо голубое?
8. Явления, связанные с рассеянием солнечной радиации
9. Изменение альбедо
10. Определение земной радиации, встречное излучение, эффективное излучение
11. Причины парникового эффекта
12. Определение радиационного баланса
III . Вопросы к тесту по температуре воздуха
1. Определение теплооборота.
2. Характеристика теплового состояния атмосферы.
3. Тепловой баланс земной поверхности .
4. Приборы, используемые для измерения температуры воздуха и поверхности почвы.
5. Приборы, используемые для измерения температуры почвы на глубинах .
6. Пути теплообмена с земной поверхностью.
7. Причины изменения температурных градиентов.
8. Определения и свойства температурных градиентов.
9. Определение изотермы.
10. Определение слоев инверсии, изотермии.
11. Индивидуальные и локальные изменения температуры, их характеристики.
12. От чего зависит изменение температуры нижних слоёв атмосферы?
13. Как называется распределение температуры с высотой?
14. Процессы нагревания суши и водоёмов.
15. Пути распространения тепла в водоёмах.
16. Суточный и годовой ход температуры поверхности почвы, водоёмов и воздуха.
17. Определение амплитуды температуры.
18. От чего зависит амплитуда температуры почвы, воздуха?
19. Типы годового хода температуры , их характеристики.
20. Воздушные массы и их характеристик.
11
21. От чего зависит континентальность климата?
22. Изменение вертикальных градиентов температуры в зависимости от равновесия
атмосферы.
23. От чего зависит географическое распределение температуры воздуха у земной
поверхности?
24. В каких случаях возможно развитие конвекции?
IV Вопросы к тесту
Водяной пар в атмосфере
1. Определение влажности.
2. Источники поступления водяного пара в атмосферу.
3. Как изменяется содержание водяного пара в атмосфере?
4. От чего зависит изменение содержания водяного пара в атмосфере ?
5. Определение тумана, дымка, облаков, росы, иней, изморози, гололеда.
6. Какими путями распространяется водяной пар в атмосфере?
7. Определение испарения, испаряемости, конденсации.
8. От чего зависит скорость испарения?
9. Определение характеристик влажности.
10. Условия конденсации водяного пара.
11. Суточный и годовой ход упругости водяного пара, относительной влажности.
12. Изменение упругости водяного пара и относительной влажности с высотой.
13. Каким образом происходит подъём воздуха и его охлаждение в атмосфере?
14. Методы измерения характеристик влажности.
15. Методы измерения испарения .
16. Условия образования росы, инея, изморози, гололеда, туманов.
17. Классификация туманов по условиям образования.
V Вопросы к тесту Облачность, осадки
1. Классификация облаков по фазовому состоянию.
2. Как изменяется размер облачных капель по мере развития облака?
3. Дать определение водности облака.
4. Виды облаков по международной морфологической классификации.
5. Характеристики облаков по ярусам.
6. Виды облаков по генетической классификации.
7. Условия образования облаков по генетической классификации.
8. Суточный и годовой ход облачности.
9. Классификация осадков по фазовому состоянию, интенсивности выпадения .
10. Характеристика ливневых, обложных, моросящих осадков.
11. Образование осадков в облаке, укрупнение капель.
12. Типы годового хода осадков.
13. Географическое распределение осадков по земному шару.
14. Понятие коэффициента увлажнения, его значения в разных типах климатов.
15. Понятие внутреннего и внешнего влагооборота.
16. Значение снежного покрова.
17. Методы измерения характеристик облачности.
18. Снегомерные съёмки.
19. Характеристики снежного покрова.
V I. Вопросы к тесту:
Атмосферное давление
1. Определение атмосферного давления.
2. Методы и средства, применяемые для измерения атмосферного давления
3. Какие задачи можно решить с помощью барометрической формулы?
4. Барическая ступень, определение, от чего зависит?
5. Изменение давления по вертикали и горизонтали.
6. Определение изобарической поверхности, изобар, соответствие изобарических
поверхностей и высот.
12
7. Определение циклона, антициклона, ложбины, гребня, седловины.
8. Горизонтальный барический градиент, его изменение.
9. Вертикальный барический градиент, его изменение.
10. Уравнение состояния сухого воздуха.
11. Уравнение статики.
12. Определение барического поля.
13. Карты барической топографии.
VII. Вопросы к коллоквиуму: Климатообразование. Климаты Земли.
1. Климатообразующие процессы.
2. Внешние и внутренние климатообразующие процессы.
3. Географические факторы климата
4. астрономическим факторам климатообразования
5. Классификация климатов В.Кёппена-Г.Т.Треварта
6. Классификация климатов Л.С.Берга
7. Классификация климатов Б.П.Алисова
8. Морской климат.
9. Континентальный климат.
10. Локальный климат
11. Глобальный климат
12. Микроклимат
VIII. Методические указания по написанию курсовой работы
Темы курсовых работ, их примерное содержание
Тема 1. Погода и наше здоровье.
Урбанизация, загрязнение окружающей среды и здоровье человека. Города и погода.
Адаптация к погоде и климату. Медицинские аспекты колебания метеорологических условий.
Использовать данные о состоянии здоровья жителей г.Ханты-Мансийска за 3 последних
года.
Тема 2.Метеолабильность населения г. Ханты-Мансийска
Понятие метеолабильности, метеопатических реакций. Выявление закономерности между
погодными явлениями и возникновением различных субъективных состояний у жителей г.
Ханты-Мансийска. Определение метеотропности людей разных возрастных групп. С
помощью анкетирования : 1.Определить повторяемость погодных явлений, вызывающих
психоэмоциональные реакции; 2.Выявить проявление метеотропных реакций в зависимости
от сезонов года; 3.Установить связь между изменением погоды и обострением различных
заболеваний; 4.Выявить метеотропных больных.
Тема 3. История развития метеорологии как науки. Метеорологическая служба.
Определение метеорологии как науки. Главные задачи метеорологии, её связь с другими
науками. Становление метеорологии.
Структура метеорологической службы, её задачи. Становление метеорологической службы
на территории ХМАО и в г. Ханты-Мансийске.
Тема4. Тепловой режим территории ХМАО.
Причины изменений температуры воздуха, индивидуальные и локальные изменения.
Анализ изменения температуры по территории ХМАО на основе данных за многолетний
период ( г. Ханты-Мансисйк, Сургут, Нижневартовск)
Тема 5. Распределение осадков по территории ХМАО.
Образование осадков. Классификация осадков . Суточный и годовой ход осадков.
Распределение осадков по территории ХМАО за многолетний период.
Тема 6. Климат ХМАО.
13
Формирование климата: радиационные факторы климата; влияние подстилающей
поверхности; циркуляционные факторы климата. Общая характеристика климата: термический
режим; режим увлажнения; ветровой режим; атмосферные явления.
Тема 7. Климат прошлого
Возможные причины изменения климата. Методы исследования и восстановления климатов
прошлого. Изменение климата в геологические эпохи. Изменение климата в послеледниковое
время.
Тема 8. Потепление климата
Изменение климата в период инструментальных наблюдений. Причины , влияющие на
повышение температуры на земном шаре. Возможные варианты последствий глобального
потепления на земном шаре.
Тема 9. Погода и мир растений и животных.
Воздействие погоды на живые организмы. «Прогностические» возможности живых
организмов, отразившиеся в пословицах и поговорках. Зависимость между болезнями растений
и атмосферными условиями.
Тема 10. Опасные явления погоды на территории ХМАО
Опасные метеорологические явления ( засухи, атмосферные осадки, Ннзкие и высокие
температуры воздуха, заморозки, ветер, метели, грозы, град, туманы, гололед.
Синоптическая характеристика опасных явлений погоды на территории ХМАО.
Тема 11. Эволюция человека и климат.
Метеорологические факторы теплообмена. Реакция на перегрев и охлаждение. Эволюционная
адаптация. Расово-морфофизиологические признаки. Адаптивные типы климата. Расселение
человечества.
Тема12. Акклиматизация.
Оценки границ климатической комфортности. Понятие об экстремальности среды.
Акклиматизация в экстремально-холодных климатах. Акклиматизация в жарких климатах.
Акклиматизация в умеренных широтах. Акклиматизация в условиях высокогорий.
Акклиматизация в океанических климатах.
Тема 13. Климат и жилище.
Нормативные оценки микроклимата жилищ. Метеорологические воздействия на жилище.
Погодные режимы эксплуатации жилищ. Макроклиматическое районирование для типизации
жилищ. Строительно-климатический паспорт города.
Тема 14. Роль климатических ресурсов в решении социальных и экономигических проблем.
Общая характеристика климатических ресурсов: агроклиматические ресурсы;
гелиоэнергоресурсы; ветроэнергетические ресурсы; влияние погодноклиматических условий
на работоспособность человека; климатические факторы и показатели развития общественного
производства. Анализ климата, как фактора благосостояния страны. Сравнительный анализ
уровня «энергетического комфорта».
Тема 15.Биометеорология человека. Метеорологические элементы , воздействующие на
самочувствие человека.Биометеорологические индексы, характеризующие эффект воздействия
на человека. Зона комфортаю Климатический стресс.
Тема 16.Антропогенное загрязнение воздушной среды и его следствия.
Загрязнение атмосферы. Загрязняющие вещества и их влияние на живые организмы.
Распространение загрязняющих веществ в атмосфере. Последствия антропогенного
загрязнения.
Тема 17. Биологическое значение ИК, видимой и УФ-радиации. Биологическое значение
основных частей спектра солнечной радиации. Инфракрасная радиация ИК ( тепловая);
видимая. Положительное и отрицательное действие ультрафиолетовой радиации ( УФ)
Тема 18. Климат как экологический фактор окружающей природной среды.
Экологические факторы. Жизнеобеспечивающая роль света, температуры, влажности.
Природные ритмы. Светопериодизм. Приспособление организмов к климатическим сезонам.
Тема 19. Местные признаки и народные приметы погоды.
14
Классификация народных примет. Научная основа местных признаков погоды. Приметы,
связанные с оптическими явлениями в атмосфере. Приметы, связанные с изменением цвета
неба. Приметы, связанные с изменением поведения животных, растений.
Тема 20 Погода и транспорт.
Авиационная метеорология. Влияние погоды на морской и речной транспорт. Зависимость
наземного транспорта от метеорологических условий.
Тема 21 Основные закономерности распространения загрязняющих веществ в атмосфере.
Циркуляция атмосферы и масштабы загрязнения. Роль синоптических факторов в загрязнении
нижних слоёв атмосферы. Расчёт максимального загрязнения атмосферы от выбросов
точечного источника.
Тема 22. Климат большого города.
Факторы, влияющие на микроклимат города. Влияние на микроклимат города загрязнения
воздуха. Изменение теплового и ветрового режимов. Острова тепла. Изменение режима
осадков. Туманы и смоги в городах.
Тема 23. Погода и сельское хозяйство.
Метеорологические величины, влияющие на урожайность сельскохозяйственных культур.
Методы защиты от опасных метеорологических явлений в сельском хозяйстве.
Агроклиматические ресурсы. Агроклиматическое районирование.
Тема 24. Методы и средства наблюдения, применяемые в метеорологии.
Экспериментальные методы, математическое и лабораторное моделирование атмосферных
процессов, статистические методы анализа. Приземные метеорологические наблюдения.
Аэрологические и аэрономические наблюдения. Программа наблюдений. Метеорологические
приборы.
Тема 25. Электрические явления в атмосфере.
Электричество облаков и осадков. Грозы. Молния и гром. Шаровая молния. Огни святого
Эльма. Повторяемость гроз на территории ХМАО.
Тема 26. Оптические явления в атмосфере.
Ложные солнца и луна. Гало. Солнечные столбы и кресты. Условия образования оптических
явлений в атмосфере.
Тема 27. Атмосферные фронты.
Возникновение атмосферных фронтов. Теплый, холодный фронты. Фронт окклю-зии. Фронт и
струйное течение. Анализ погоды в зоне фронта.
Тема 28. Местные ветры.
Причины образования ветра. Местные ветра. Бризы. Горно-долинные ветры. Ледниковые
ветры. Фён. Бора. Шквалы.
Тема 29. Микроклимат.
Микроклимат приземного слоя атмосферы. Влияние рельефа, растительности, водоемов,
зданий на микроклимат. Методы исследования микроклимата. Микроклимат пересеченной
местности, леса, города.
Тема 30 Атмосфера Солнца и планет солнечной системы.
Средства изучения атмосферы планет солнечной системы. Атмосфера Марса, условия
погоды на Марсе. Атмосфера Меркурия. Состав атмосферы Венеры. Атмосфера Юпитера.
Атмосферные условия на планетах- гигантах (Сатурн, Уран, Нептун).
Оформление титульного листа
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Югорский государственный университет
Институт природопользования
Кафедра экологии и природопользования
Курсовая работа по дисциплине «Учение об атмосфере»
15
_____________________(ТЕМА)___________________________________
______________________________________________________
Работа сдана « ____» _________2015г.
студент(ка) гр.__________
Оценка « ___________»
__________________________________
Выполнил(а)
Доцент
Руководитель
_____Л.В.Петроченко
Ханты-Мансийск
2015
Оформление текста. Составление работы начинается с оформления титульного листа. На
второй странице приводится содержание, в котором указываются следующие рубрики:
Введение, Разделы, Подразделы, Заключение, Список
использованной литературы
и
Приложения. При оформлении текста, в левой части каждого листа оставляются поля
шириной 3 см, в правой - 1см, расстояние от верхней кромки до первой строки - 2 см и от
нижней кромки до последней строки –2 см. При компьютерном наборе рекомендуется
использовать Timens New Roman, шрифт 12, полуторный интервал. Страницы должны иметь
сквозную нумерацию, включая список литературы и приложения. Порядковый номер страницы
обозначается арабскими цифрами в нижнем правом углу.
Разделы нумеруются по порядку арабскими цифрами с точкой; подразделы нумеруются по
порядку в пределах каждого раздела. Номер подраздела состоит из номера раздела и номера
подраздела, разделенных точкой, в конце номера подраздела также ставится точка. Например ,
1.2., что означает второй подраздел первого раздела.
Разделы и подразделы должны иметь краткое наименование, раскрывающее их сущность.
Заголовки разделов пишут прописными (заглавными) буквами, каждый раздел начинается с
новой страницы. Заголовки подразделов пишут строчными буквами, кроме первой прописной.
Не допускается перенос слов в заголовках, сокращение наименований слов и понятий. Точка в
конце заголовка не ставится.
Подразделы могут делиться на пункты и подпункты, которые заголовками не снабжаются.
Нумерация в пунктах ведётся в пределах каждого подраздела и обозначается арабскими
цифрами, содержащими номер раздела, номер подраздела и порядковый номер пункта,
разделенных точками (например, 2.3.1., что означает раздел 2, подраздел 3, пункт 1). Каждый
новый пункт в тексте начинается с красной строки.

Оформление таблиц. Объёмный цифровой материал оформляется в виде таблиц.
Таблицы имеют порядковые номера в пределах каждого раздела. Номер таблицы состоит из
номера раздела и номера таблицы, разделенных точкой, например, Таблица 2.3., что означает:
третья таблица второго раздела. После слова таблица размещается заголовок, отражающий в
сжатой форме её содержание. Заголовок пишется строчными буквами (кроме первой
прописной).

Заголовки граф таблиц также начинаются с прописных букв. Подзаголовки
начинаются со строчных букв, если составляют одно предложение с заголовками таблиц, либо с
прописных - если имеют самостоятельное значение. В конце заголовков и подзаголовков граф
таблиц знаки препинания не ставятся. Не принято выделять в таблицах самостоятельную графу
«Единицы измерения». Единицу измерения указывают в конце заголовка таблицы, отделяя её
запятой, если она едина для всех показателей. В случае, если цифровые данные в графах
имеют различную размерность, единицу измерения указывают в заголовке каждой графы
16
после запятой. При указании размерности нужно соблюдать принятые сокращения (кВт\м2, оС,
м\сек и т.п.)

Цифры в графах таблиц необходимо располагать так, чтобы соответствующие
разряды чисел во всей графе были точно один над другим. Числовые величины в одной графе
должны иметь одинаковое количество десятичных знаков. На каждую таблицу должна быть
ссылка в тексте, при этом слово «таблица» пишется сокращенно ( например, «…в табл. 1.1»).
Таблицу следует помещать на листе после первого упоминания о ней в тексте.

Написание формул. В качестве символов в формулах рекомендуется применять
обозначения, установленные соответствующими стандартами и строго соблюдать их на
протяжении всего текста.

После формул помещают перечень всех принятых в формуле символов с
расшифровкой значения и указанием их размерности. Перечень располагают колонкой, причём
символ отделяют от его расшифровки знаком тире. Расшифровку обозначений дают строго в
той последовательности, в которой они приводятся в формуле. Первая строка расшифровки
должна начинаться со слова «где» без двоеточия после него и без абзацного отступа. В
необходимых случаях в конце расшифровки каждого символа через запятую показывают его
размерность в сокращенном написании.

Если в курсовой работе содержится несколько формул, их нумеруют арабскими
цифрами в пределах раздела. Номер формулы будет состоять из номера раздела и порядкового
номера формулы, разделенных точкой, например, «(2.3)», что означает - третья формула
второго раздела. Номер формулы заключают в скобки и помещают справа на уровне нижней
строки формулы. При ссылках на формулу указывают её полный номер в скобках («…. в
формуле (2.3)»).

Оформление рисунков. Рисунками именуются все иллюстрации: фотографии, схемы,
графики, чертежи и т.д. Если рисунок не добавляет новой информации в содержание работы, его
не следует помещать в текст. Рисунки размещают на листе после первого упоминания о них в
тексте. По размеру рисунок не должен выходить за пределы стандартного листа. Каждый
рисунок должен иметь номер , соответствующий номеру раздела и порядковому номеру рисунка
в разделе. Номер рисунка записывается
арабскими цифрами после сокращенного слова
«рисунок» (например, «Рис.1.3»). После номера ставят точку, после которой
указывается
подрисуночная подпись, отображающая содержание рисунка. В подрисуночную подпись могут
включаться расшифровки условных знаков, размещенных на полях рисунка. Ссылки на рисунки
указываются в тексте сокращенно (например,«рис.2.3»). Графики должны иметь обозначения
осей координат, на которых следует нанести масштабные деления с соответствующими
цифровыми обозначениями.
 Оформление списка литературы. Список составляется на отдельном листе. В него
включаются все книги (в т.ч. учебники), статьи из научных журналов и сборников научных
трудов, периодических изданий, авторефераты диссертаций, отчёты о научно-исследовательской
работе, которые использованы при написании работы и на которые в тексте имеются ссылки.

В списке литературы перед фамилией автора (авторов) указывается порядковый
номер литературного источника арабскими цифрами с точкой. После фамилии приводятся
инициалы автора, затем заглавие книги (в том виде, в каком оно дано на титульном листе) и
выходные библиографические данные: место издания, название издательства, год издания (без
слова «год») и количество страниц.

Ниже приведены примеры оформления библиографического описания литературных
источников.
 Для книг:
1. Чирков Ю.И. Агрометеорология.-Л.:Гидрометиздат, 1986.-243с.
 Для журнальных статей:
 1. Кондратьев К.Я., Прокофьев М.А. Физические основы прогноза климата на срок от
одного месяца до нескольких десятилейтий// Метеорология и климатология, 1983.-№3.-С66-80.
17
Выполненная студентом курсовая работа проверяется в срок до 10 дней преподавателемруководителем, который дает письменное заключение по работе - рецензию. При оценке работы
учитывается содержание, актуальность, степень самостоятельности, оригинальность выводов и
предложений, качество используемого материала, а также уровень грамотности (общей и
специальной). Одновременно рецензент отмечает ее положительные стороны и недостатки, а в
случае надобности указывает, что надлежит доработать. Рецензия заканчивается выводом, может
ли работа быть допущена к защите.
Работа вместе с рецензией выдается студенту для ознакомления и возможного исправления.
Если же курсовая работа по заключению рецензента является неудовлетворительной и подлежит
переработке, то после исправления она предоставляется на повторное рецензирование с
обязательным предоставлением первой рецензии.
Курсовая работа защищается перед преподавателем, который определяет уровень
теоретических знаний и практических навыков студента, соответствие работы предъявляемым к
ней требованиям.
Курсовая работа должна быть защищена до начала экзаменационной сессии.
На защите студент должен кратко изложить содержание работы, дать исчерпывающие
ответы на замечания рецензента и вопросы членов комиссии. Окончательная оценка курсовой
работы выставляется комиссией по итогам защиты и качеству выполнения работы.
Курсовая работа должна быть не только содержательной и самостоятельной, но и должна
быть хорошо оформленной.
Курсовая работа выполняется на одной стороне листов стандартного формата, которые
сшиваются в папке-скоросшивателе или переплетаются.
Общий объем работы должен быть в пределах 35-40 страниц рукописного текста (без
приложений).
В тексте курсовой работы не должно быть сокращений слов, за исключением
общепринятых.
Курсовая работа подписывается студентом и руководителем работы на титульном листе с
указанием даты.
IХ. Вопросы к зачёту
1. Метеорология . Задачи и разделы метеорологии, её положение в системе наук о
Земле.
2. Определения : атмосфера, погода.
3. Определение климата. Климатология.
4. Связи атмосферы с Солнцем и земной поверхностью.
5. Климатообразующие процессы : теплооборот, влагооборот, атмосферная циркуляция.
6. Наблюдения и эксперимент в метеорологии.
7. Метеорологическая служба. Всемирная метеорологическая организация.
8. Атмосферное давление, единицы измерения.
9. Методы и средства измерения атмосферного давления.
10. Температура воздуха. Единицы измерения и причины изменения температуры
воздуха.
11. Методы и средства измерения температуры воздуха и почвы.
12. Состав сухого воздуха
13. Водяной пар в атмосфере. Единицы измерения влажности воздуха.
14. Давление насыщенного пара и его зависимость от температуры воздуха ( формула
Магнуса).
15. Методы и средства измерения влажности воздуха.
16. Плотность воздуха. Уравнение состояния сухого воздуха.
17. Уравнение статики атмосферы.
18. Барометрическая формула и физический смысл атмосферного давления.
19. Адиабатические процессы в атмосфере.
20. Адиабатические изменения температуры. Сухоадиабатический градиент.
18
21. Влажноадиабатические изменения температуры в атмосфере при вертикальном
движении воздуха.
22. Вертикальное распределение температуры воздуха. Параметр стратификации.
23. Основные типы стратификации атмосферы. Инверсия и изотермия.
24. Ветер и атмосферная турбулентность ( основные понятия).
25. Строение атмосферы: основные слои и их особенности.
26. Тропосфера: основные слои и их особенности.
27. Солнечная радиация в атмосфере. Спектр электромагнитного излучения.
28. Понятия коротковолновой и длинноволновой радиации. Законы Вина и СтефанаБольцмана.
29. Гипотеза о тепловом и лучистом равновесии Земли..
30. Прямая солнечная радиация.
31. Поглощение и рассеяние солнечной радиации в атмосфере.
32. Баланс коротковолновой радиации на земной поверхности. Альбедо.
33. Излучение земной поверхности, встречное излучение , эффективное излучение.
34. Радиационный баланс земной поверхности
35. Причины изменения температуры воздуха. Индивидуальные и локальные изменения
температуры воздуха.
36. Виды теплообмена в атмосфере
37. Роль радиационного баланса.
38. Роль турбулентного теплообмена и теплообмена при испарении и конденсации.
39. Адвективные изменения температуры воздуха.
40. Тепловой баланс земной поверхности.
41. Уравнение теплового баланса земной поверхности.
42. Суточный и годовой ход температуры на поверхности почвы .
43. Суточный и годовой ход температуры в приземном слое атмосферы.
44. Различия в тепловом режиме почвы и водоёмов.
45. Влияние растительного и снежного покровов на температуру поверхности почвы.
46. Распространение тепла в глубь почвы. Законы Фурье.
47. Географическое распределение температуры воздуха у поверхности земли.
48. Организация метеорологические наблюдения.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля)
а) базовый учебник
1.Пиловец Г.И. Метеорология и климатология-М.:НИЦ Инфра-М; Мн.:Нов. знание, 2013.399с.
б) основная литература:
1. Дьяченко В.В. Науки о Земле. –М.: КноРус, 2010.-300с.
2. Косарев В.П. Лесная метеорология с основами климатологии. - Санкт-Петербург.:
Лань,2007.-287с.
3. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология.- М.: МГУ, 2006.-582с.
в) дополнительная литература
1. Захаровская Н.Н., Ильиничев В.В. Метеорология и климатология.- М.:Колос.,2004.-127 с.
2. Исаев А.А. Экологическая климатология. - М.: Научный мир, 2001. -458с.
3. Коробова О.С., Михина Т.В. Климат и человек.-М.:Рос. Ун-т дружбы народов, 2007г.135с.
г) Информационные ресурсы научной библиотеки
Информационные ресурсы научной библиотеки
№
Ссылка на
Наименование ресурса в
19
Доступность
1
информационный
ресурс
http://diss.rsl.ru
2
http://elibrary.ru
3
4
5
электронной форме
Электронная библиотека
диссертаций РГБ
Научная электронная
библиотека elibrary.ru
Гарант
Консультант+
Рубрикон
Авторизированный
доступ
Авторизированный
доступ
Локальная сеть
Локальная сеть
Локальная сеть
г) Информационные ресурсы интернет сайтов
№
Ссылка на информационный ресурс
1
2
3
http://www.nature.vspu.ru/
http://bmras.newmail.ru/bioras.html
www.ihst.ru/org/rcmc/russian/docs/
4
www.biodiversity.uno.edu
5
http://www.nature.ru
6
7
http://www.sciencemag.org
http://www.biodat.ru
8
http://en.edu.ru
Наименование ресурса в электронной
форме
«Биология в Internet»
Каталог баз данных по биоразнообразию
Национальная Стратегия сохранения
биологического разнообразия: документы
и процесс
The Biodiversity and Biological Collections
Web Server
Проект «Ramler-наука" - естественные
науки
Электронная версия журнала «Science»
Электронный журнал Biodat «Природа
России»
Естественнонаучный образовательный
портал
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля) Учение об атмосфере
(Указывается материально-техническое обеспечение данной дисциплины (модуля).
Таблица№5
Название
Лекции*
Лабораторны
Практические
Самостоятельна
оборудовани
е занятия**
и/или
я работа
я
семинарские
занятия***
проектор
1,2,3,4,5,6,7,8,9,
10
Метеорологи
3,4,5,6,7,11,12,
ческие
13
приборы
*Приводятся номера лекций из таблицы приложения 1.
**Приводятся номера лабораторных работ из таблицы приложения 2.
*** Приводятся номера практических (семинарских) занятий из таблицы приложения 3.
**** Приводятся виды работ с использованием оборудования.
20
2.Методические указания для проведения лабораторных занятий.
Введение
Учение об атмосфере (метеорология) – это наука об атмосфере: её строении,
свойствах и протекающих в ней процессах.
В задачи современной метеорологии
входят: повсеместные и непрерывные метеорологические наблюдения; обобщение и
изучение
материалов наблюдений
с целью установления причин
изменений
метеорологических элементов и явлений погоды, установление законов, управляющих
их развитием; разработка методов предсказания
народного хозяйства
информацией о
погоды; обеспечение отраслей
текущем состоянии
погодных условий, их
прогнозирование на будущее.
Современные
уметь эффективно
специалисты в области экологии и природопользования должны
использовать
ресурсы климата в различных областях своей
деятельности. Для этого им необходимо знать физические основы явлений и процессов,
происходящих как в атмосфере в целом, так и в приземном слое.
Целью проведения лабораторно - практических занятий по дисциплине «Учение
об атмосферы» является закрепление теоретических положений изучаемой дисциплины;
изучение метеорологических приборов и особенностей измерения метеорологических
величин и наблюдений за атмосферными явлениями; обработки и анализа полученных
результатов.
Тема 1. Организация приземных метеорологических наблюдений
Цель: изучение основных требований к построению
устройства метеорологической площадки; знакомство
метеорологической сети;
с программами
и сроками
производства метеорологических наблюдений
Занятие 1.1.Требования
к
организации
приземных
метеорологических
наблюдений.
Задание: Составить план-схему.
Приземные метеорологические
характеристик состояния
взаимодействии
её
с
наблюдения
и развития
подстилающей
представляют собой
определение
физических процессов в атмосфере при
поверхностью
и
включают
измерение
метеорологических величин, характеризующих эти процессы, определение
основных
характеристик наиболее важных атмосферных явлений (начало, конец, интенсивность,
опасность для народного хозяйства) .
Цель производства приземных метеорологических наблюдений:
21
- обеспечение народнохозяйственных организаций сведениями
о метеорологических
условиях в пункте наблюдения;
- оповещение обслуживаемых организаций об опасных и особо опасных атмосферных
процессах и явлениях;
-обеспечение прогностических служб необходимыми данными для составления всех
видов
прогнозов метеорологических
условий
и предупреждений
об ожидаемых
неблагоприятных условиях;
- накопление и обобщение
объективных данных о метеорологическом режиме и
климате территории.
Приземные
Государственную
метеорологические наблюдения
систему
наблюдений
производятся по всей территории
(зимнего) времени. Под сроком
продолжительностью
на станциях, входящих
и контроля (ГСКП)
в
природной среды,
одновременно в 0,3,6,9,12,15,18,21 час московского
наблюдений
понимается интервал
времени
10 мин, заканчивающийся точно в указанный срок. В эти сроки
измеряются : температура и влажность воздуха на высоте 2 м над земной поверхностью;
температура почвы; атмосферное давление; ветер - скорость и направление на высоте
10-12 м; количество осадков; высота нижней границы облаков, определение количества
и формы облаков; горизонтальная видимость.
В сроки, ближайшие к 8 и 20ч поясного декретного (зимнего) времени, производится
измерение количества осадков. В срок, ближайший к 8ч поясного декретного (зимнего)
времени, производятся наблюдения за состоянием подстилающей поверхности.
Наблюдения за интенсивностью и развитием атмосферных процессов и явлений
производятся непрерывно в течение суток.
При наличии снежного покрова ежедневно производятся измерения высоты снежного
покрова и определение характеристик его состояния (в срок, ближайший к 8ч поясного
декретного (зимнего) времени), а также регулярно
( один раз в 5 или 10 дней
)
снегосъёмки на закрепленных маршрутах.
На некоторых станциях измеряется
испарение воды с водных поверхностей или
почвы.
Требования, предъявляемые
к приземным
метеорологическим
наблюдениям:
однородность, достоверность, синхронность, длительность, непрерывность.
Для обеспечения однородности
и достоверности результатов
наблюдения
проводятся в соответствии с Наставлением гидрометеорологическим станциям и постам
(ГСиП), приборы применяются только рекомендованные для сети ГСиП, безотказные
для работы во всех климатических зонах. Каждый прибор должен иметь поверочное
22
свидетельство .
Сеть гидрометеорологических станций должна быть построена так, чтобы для
любого пункта обслуживаемой территории можно было получить значения основных
метеорологических
величин с требуемой точностью
при минимальной густоте сети.
Сеть состоит из системы основных станций, репрезентативных относительно общего
фона климатообразующих
факторов,
и станций для учёта местных особенностей
метеорологического режима, располагаются
обеспечения
синхронности
между основными станциями. Для
строго соблюдаются
сроки и установленный
порядок
производства наблюдений.
Важнейшие требования
к сетевым метеорологическим наблюдениям помимо
синхронности - их длительность и непрерывность. Для изучения климата необходимо
иметь многолетние ряды систематических наблюдений. Важно также, чтобы станция
не меняла своего местоположения: перенос станции обрывает ряд наблюдений, или
нарушает их однородность.
Занятие 2. Устройство метеорологической площадки и размещение не ней
приборов.
Задание:
изучить
схему
площадку и размещение на ней
метеорологических
приборов.
Приземные метеорологические наблюдения производятся с помощью приборов и
оборудования, установленных на метеорологической площадке.
При обустройстве метеорологической площадки предъявляются определенные
требования при выборе участка, который должен быть:
-типичным для окружающей местности (на преобладающих формах рельефа), чтобы
наблюдения были репрезентативными;
-удален от источников влаги на расстоянии не менее 100 м; от отдельных невысоких
препятствий
на расстоянии не меньше 10-кратной
высоты
этих препятствий;
от
сплошного леса и сплошной городской застройки - не менее 20-кратной высоты;
-нельзя размещать метеорологическую площадку вблизи резких изломов рельефа;
- должен иметь форму квадрата ( 26 х 26 м), одна сторона которого ориентирована в
направлении север-юг.
Характерность метеорологической площадки должна сохраняться на протяжении
всего периода работы станции.
23
Во избежание нарушения естественного покрова на метеоплощадке разрешается
ходить к приборам только
по дорожкам. Для
определения
высотного положения
приборов в районе площадки имеется репер.
Приборы на метеоплощадке устанавливаются
в определенном порядке и ориентации
по отношению к сторонам света, на определенной высоте над поверхностью земли.
Метеорологическая площадка должна быть огорожена проволочной сеткой. Ограда
площадки и всё оборудование (подставки,
окрашиваются
в белый
цвет
будки, лестницы, столбы, матчи и т.д.)
для предотвращения
их чрезмерного
нагревания
солнечными лучами, что может повлиять на точность измерений. Метеорологические
приборы и оборудование размещаются в соответствии с планом (рис.1)
Для производства актинометрических и теплобалансовых наблюдений площадка
дополнительно увеличивается на юг (размеры 26х36м с ориентацией длинной стороны
с севера на юг). Установки для других видов наблюдений (загрязнение атмосферы и
т.п.) могут располагаться к западу и востоку от площадки.
Рис. 1. План размещения оборудования и приборов на метеорологической площадке
(расстояния указаны в метрах, полная программа наблюдений)
1-геодезический репер станции; 2-флюгер с легкой доской; 3-датчик анеморумбометра;
4-флюгер с тяжелой доской; 5-голоедный станок;6- будка психрометрическая;7снегомерная рейка; 8 - будка психрометрическая запасная; 9-будка для самописцев; 10прибор для измерения МДВ; 11- осадкомер; 12- плювиограф; 13- запасной столб
24
осадкомера; 14- снегомерная рейка;15-гелиограф; 16-ледоскоп; 17-росограф;
оголенный участок для установки
напочвенных (19) и коленчатых
Савинова (20); 21 - снегомерная
18-
термометров
рейка; 22-участок с естественным растительным
покровом для установки почвенно-глубинных термометров (23) и мерзлотомера (24); 25установка для измерения вертикальных градиентов температуры и влажности воздуха;
26 - установка
для измерения
изменчивости
скорости ветра с высотой; 27 -
актинометрическая установка (стойка с приборами).
Приборы и оборудование
должны поддерживаться в исправном состоянии.
Запрещается установка на метеорологической площадке
нетиповых вспомогательных
установок.
Тема 2.
Актинометрия (Солнечная, земная и атмосферная
Цель: Закрепить
теоретические
знания по
радиация)
изучению солнечной, земной
и
атмосферной радиации. Изучить приборы для измерения потоков солнечной радиации.
Занятие 2.1. Основные определения актинометрии.
Задание : составить план-
схему по предложенному ниже материалу.
Солнечная радиация - спектр электромагнитных волн излучаемых Солнцем.
Прямая радиация S - радиация, поступающая
от солнца в атмосферу, а затем на земную
поверхность в виде пучка параллельных лучей непосредственно от диска Солнца.
Проходя сквозь толщу атмосферы,
молекулами атмосферных газов
часть
солнечной
и аэрозолями, облаками
радиации
рассеивается
и переходит в форму
рассеянной радиации D, радиацию, идущую во всех направлениях.
Суммарная радиация Q - вся солнечная радиация, приходящая к земной поверхности прямая и рассеянная.
Альбедо подстилающей поверхности (А) - отношение отраженной (коротковолновой)
радиации Rk к суммарной Q, поступающей на подстилающую поверхность. Альбедо
выражается в долях единицы или в процентах. Альбедо свежевыпавшего снега -80-95%;
для темных почв –5-10%.
Поглощенная радиация Q (1-А) - часть суммарной радиации поглощаемая
земной
поверхностью и идущая на нагревание верхних слоёв почвы и воздуха.
Прямая, рассеянная, суммарная, отраженная радиация относится к коротковолновой
солнечной радиации.
Верхние слои почвы, воды, снежный покров, растительность, нагреваясь, сами начинают
излучать тепло в виде длинноволновой радиации; эту земную радиацию называют
собственным излучением земной поверхности Еs.
25
Атмосферную радиацию, приходящую к земной поверхности, называют встречным
излучением атмосферы Еа .
Разность
между
собственным излучением
земной
поверхности
и встречным
излучением атмосферы называют эффективным излучением Ее, которое представляет
собой чистую потерю тепла с земной поверхности ночью.
Разность между поглощенной радиацией
и эффективным излучением
называют
радиационным балансом земной поверхности, который ночью и зимой отрицательный,
летом и днём положительный
Занятие 2.2. Расчёт суммарной радиации и радиационного баланса.
2.2.1. Вычислить по таблице 10 суммарную радиацию Q; объяснить изменение вклада в
неё прямой S′ и рассеянной D радиации.
Таблица 10.Прямая и рассеянная радиация в июле месяце на ( Квт /м2 )
Срок, час
7
9
11
13
15
17
19
S′
0.17
0.50
0.70
0.72
0.52
0.27
0.03
D
0.06
0.10
0.11
0.14
0.13
0.10
0.06
2.2.2. Пользуясь таблицей 11 и формулами 1,2,3,4
вычислить радиационный баланс,
объяснить к какому времени суток и года он относится.
Таблица 11. Исходные данные для вычисления радиационного баланса
Варианты
Элементы радиационного баланса, кВт/м2
S
D
Ee
hΘ
sin hΘ
A
1
0.80
0.07
0.10
18
19
0.33
2
0.82
0.14
0.09
21
59
0.86
3
0.79
0.11
0.08
37
25
0.43
4
0.81
0.13
0.09
19
58
0.85
5
0.84
0.10
0.08
16
41
0.66
6
0.83
0.13
0.08
22
62
0.89
7
0.82
0.10
0.09
16
38
0.62
8
0.82
0.16
0.08
26
57
0.84
9
0.55
0.63
0.09
60
11
0.19
10
0.87
0.12
0.10
21
59
0.86
11
0.64
0.07
0.08
13
13
0.22
12
0.85
0.14
0.10
23
47
0.73
Радиационный баланс вычисляется по формуле 1.
В= Q - Rk - Ее
26
(1)
Где: В - радиационный баланс, кВт/м2; Q-суммарная радиация, кВт/м2; Rk- отраженная
солнечная радиация, кВт/м2 ; Ее- эффективное излучение, кВт/м2 .
Составляющие радиационного баланса определяются по формулам:
Q = S′ + D
(2)
S′ = S • sin hΘ
(3)
Rk
Где: S′
кВт/м2 ;
=
А• Q /100
(4)
- прямая солнечная радиация, приходящая на горизонтальную поверхность,
S - прямая
солнечная
радиация, приходящая
на
поверхность,
перпендикулярную солнечным лучам, кВт/м2; D- отраженная солнечная радиация; hΘ угол высоты Солнца над горизонтом; А – альбедо подстилающей поверхности.
Занятие 2.3. Методы и средства измерения солнечной радиации
Для измерения солнечной радиации применяются актинометрические приборы.
Наиболее широко используются актинометр, пиранометр, альбедометр.Приёмником у
этих приборов
являются
термобатареи, составленные
зависимости от интенсивности радиации
между
из спаев
спаями
двух металлов. В
термобатарей
создаётся
разность температур и возникает электрический ток, измеряемый гальванометром.
Актинометр - служит для измерения прямой радиации, падающей на поверхность
перпендикулярно к солнечным лучам.
Альбедометр - это пиранометр, приспособленный
для измерения отраженной
радиации, с этой целью имеется устройство, позволяющее поворачивать приёмную часть
прибора вверх (для измерения суммарной
радиации) и
вниз
(для измерения
отраженной радиации). Определив суммарную и отраженную радиацию, по формуле
вычисляют альбедо ( рис .2).
Рис. 2 Альбедометр
Рис.3 Пиранометр
Былова-Янишевского
Янишевского
Пиранометр - служит для измерения суммарной и рассеянной радиации. Для
определения рассеянной радиации термобатареи затеняются от прямой радиации
27
теневым экраном. При измерении суммарной радиации экран
отводится в сторону.
Измерив суммарную и рассеянную радиацию, по формуле вычисляют прямую (рис. 3).
Гелиограф
универсальный
ГУ-1- используется
на сети
метеостанций
измерения продолжительности солнечного сияния (времени,
для
в течение которого
прямая солнечная радиация равна или больше 0,1 кВт/м2 ) (рис.4)
Метод основан на регистрации времени, в течение которого интенсивность
прямой солнечной радиации
Рис.4 Гелиограф универсальный
достаточна
для
получения
оптическом фокусе
прожога
на специальной
ленте 2, укрепленной
в
шаровой стеклянной линзы 1, закрепленной на держателе 3.
Гелиограф устанавливается на метеорологической площадке на столбе высотой не
менее
2м, строго
по географическому
зависимости от сезона
применяются
меридиану
прямые
или
и широте
изогнутые
метеостанции.
В
ленты, которые
закладываются в верхний, средний или нижний пазы чашки. Смена лент (один раз
после захода Солнца; два - после захода Солнца и около 12 часов; три – около 4 часов,
12 и 20
часов) зависит от
возможной
продолжительности
солнечного
сияния.
Продолжительность солнечного сияния заключается в вычислении времени по следам
прожога на ленте гелиографа за каждый час.
Тема 3. Тепловой
Цель: Изучить
режим почвы и воздуха.
основные пути теплообмена
между
земной
поверхностью и
атмосферой; изменение температуры почвы и атмосферы в суточном и годовом ходе;
приобрести навыки в измерении температуры воздуха.
Земная поверхность, т.е. поверхность почвы, воды, растительного или снежного
покрова, непрерывно и разными способами получает и теряет тепло. Через земную
поверхность тепло передаётся вверх – в атмосферу и вниз
- в почву или воду. Пути
нагревания земной поверхности: за счёт суммарной радиации и встречного излучения
атмосферы; путём турбулентной теплопроводности; при конденсации водяного пара.
28
Охлаждение земной поверхности происходит за счёт
собственного излучения земли;
турбулентной теплопроводности; испарения воды.
В суточном ходе минимум температуры наблюдается
через полчаса после
восхода солнца, в это время радиационный баланс равен нулю. Затем температура
растёт, достигая максимума в 13-14 часов. Разность между суточным максимумом и
минимумом температуры называется суточной амплитудой температуры.
Суточный ход температуры почвы зависит от облачности; экспозиции склонов;
влажности почвенного покрова; растительности; снежного покрова.
Изменяется температура и в годовом ходе, амплитуда её зависит от широты
места; экспозиции склонов; наличия растительного и снежного покровов.
Занятие 3.1. Изменение температуры почвы в суточном и годовом ходе.
Проанализировать таблицы 12,13,14,15,16; вычислить амплитуду суточного хода
температур по таблицам 12,13,14.
Таблица 12. Температура поверхности почвы в Санкт-Петербурге в пасмурный
день 9 июля и в ясный день 13 июля.
Дата
Срок, час
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
09.08
11
11
12
12
13
15
20
21
21
20
17
10
10
13.08
11
10
9
16
24
35
38
40
36
28
21
13
10
Таблица 13. Температура поверхности почвы на площадке в полупустыне и на
близлежащем орошаемом поле в июле месяце.
Вид
Срок, час, мин
поверхности
0
4
6
8
10
12
14
16
18
Полупустыня 22.2
17.8
25.4
43.0
58.4
64.9
63.2
53.8
38.6
Орошаемое
18.8
20.3
24.0
28.3
35.6
32.7
30.1
27.3
20.6
поле
Таблица 14. Температура поверхности почвы в Самаре 6 января и 10 июля
Месяц
Срок, час, мин
0.30
06.30
09.30
12.30
15.30
18.30
январь
-18.0
-19.0
-19.0
-14.0
-16.0
-16.0
Июль
16.0
21.0
33.0
40.0
36.0
26.0
29
Таблица 15.Температура поверхности почвы днём на северном и южном склонах
одинаковой крутизны и на равнинной местности
поверхность
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
Северный склон
5.5
16.0
22.3
23.7
20.0
12.2
4.9
Равнина
9.4
18.2
23.6
26.7
22.8
16.8
6.7
Южный склон
12.9
20.0
24.6
27.0
25.1
20.8
8.4
Таблица 16.Среднемесячная температура поверхности оголенной почвы и почвы под
снегом
Поверхность
XI
XII
I
II
III
IV
Оголённая
-1.6
-6.5
-8.0
-8.8
-4.7
3.8
Под снегом
0.1
-1.8
-1.5
-1.6
-1.2
1.8
Занятие 3.2. Изменение температуры почвы с глубиной.
Задание : Построить графики изменения температуры почвы с глубиной, пользуясь
данными таблицы 17; проанализировать изменение температуры почвы с глубиной в
суточном ходе и выявить соответствие изменений законам Фурье.
Таблица 17. Изменение температуры поверхностного и верхнего слоя почвы 9-11
июля
Дата
Срок, час
Глубина, см
0
5
10
15
20
9 июля
20
16.7
18.3
17.5
16.8
15.7
10 июля
0
14.5
17.2
16.5
15.9
15.3
4
15.2
16.0
15.4
15.4
14.8
8
20.6
16.7
16.0
15.5
15.0
12
23.2
19.0
17.2
16.0
15.7
16
21.6
19.6
18.3
17.1
16.1
20
16.2
18.1
17.6
17.0
16.4
0
11.2
16.0
16.2
16.3
16.1
11 июля
Построение графиков: по вертикали откладывается температура воздуха для каждого
слоя почвы; по горизонтали - сроки или месяцы.
Суточные
теплопроводности
которого
имеет
и годовые
колебания
передаются
суточный
в более
и
температуры
глубокие
годовой
30
поверхности почвы
слои. Слой почвы,
ход, называется
путём
температура
активным
слоем.
Распространение
температурных колебаний в глубь почвы ( при однородном составе)
происходит в соответствии с законами Фурье.
Первый закон: Период колебаний с глубиной не изменяется, т.е. на всех глубинах
интервал между двумя последовательными минимумами и максимумами температуры
составляет в суточном ходе 24 часа, а в годовом- 12 месяцев.
Второй закон: С увеличением
почвы, температура которого
глубины амплитуда быстро уменьшается. Слой
в течение суток
не изменяется, называется слоем
постоянной суточной температуры, который в средних широтах находится глубже
70-100 см. Слой постоянной годовой температуры находится глубже 15-20м.
Третий
закон:
Максимальные
и минимальные
температуры
на глубинах
наступают поздние, чем на поверхности почвы. Суточные минимумы и максимумы
запаздывают на каждые 10 см глубины в среднем на 2.5-3.5 часа; а годовые на
каждый метр глубины запаздывают на 20-30 суток.
Занятие 3.3. Изменение температуры воздуха.
Задание: Изучить факторы, влияющие на изменение температуры воздуха в суточном
и годовом ходе.
Теплообмен
между атмосферным
воздухом и
окружающей
средой
осуществляется несколькими путями: радиационным; теплопроводностью: молекулярной
и турбулентной; испарения или конденсации; адиабатическим.
Изменения
температуры в нижних слоях атмосферы, зависит от
изменения
температуры земной поверхности, следует за ними.
Суточный
ход
температуры
воздуха
обуславливается
суточным ходом
температуры подстилающей поверхности, но происходит запаздывание в наступлении
максимальной и минимальной температуры. Минимальная
температура воздуха на
высоте 2м наблюдается перед восходом Солнца; максимальная - через 2-3 часа после
полудня. Амплитуда
суточного
хода
температуры
воздуха
меньше амплитуды
суточного хода температуры поверхности почвы и зависит:
- От широты места. Наибольшая амплитуда отмечается в субтропических широтах
тропиках
до20оС;
в
умеренных
и
широтах- 8-9 оС; на полярном круге- 3-4 оС; в
Заполярье -1-2 оС.
- От времени года. В умеренных широтах наименьшая амплитуда
зимой 2-4 оС;
наибольшая - летом 8-12 оС. В полярных областях : зимой амплитуда отсутствует, летом
-1 оС. В субтропиках амплитуда суточного хода наибольшая
зависит.
31
и от времени года не
- От подстилающей поверхности. Над океанами -2-3 оС; в глубине континента- 20 оС. На
суше амплитуда зависит от рельефа: больше в замкнутых долинах и котловинах;
меньше- над вершинами холмов, где интенсивнее перемешивание воздуха.
- От высоты над уровнем моря. С увеличением высоты
амплитуда суточного хода
температуры уменьшается.
- От облачности.В ясные дни амплитуда больше, чем в пасмурные.
Годовой ход температуры воздуха также в основном определяется
годовым
ходом температуры подстилающей поверхности. В северном полушарии: на суше максимальная температура отмечается в июле; минимальная – в январе; над океанами и
на побережье- максимальная в августе; минимальная - в феврале, марте.
Амплитуда годового хода температуры воздуха на суше значительно больше,
чем над водной поверхностью и зависит от широты места и высоты над уровнем
моря. По
величине амплитуды и времени наступления максимума и минимума
выделяют четыре типа годового хода:
- экваториальный тип: два максимума – после весеннего и осеннего равноденствия; два
минимума – после летнего и зимнего солнцестояния. Амплитуда над океаном-1 оС; над
сушей- 5-10 оС.
- тропический тип: максимум после летнего солнцестояния; минимум - после зимнего
солнцестояния. Амплитуда над сушей 10-20 оС; над морем-5 оС.
- умеренный тип: максимум - в июле; минимум – в январе. Амплитуда над морем и на
побережье 10 оС; в глубине материков -40-50 оС и более.
- полярный : максимум -в июле; минимум - в январе. Амплитуду над морем- 25 оС и
более; над сушей -65 оС и более.
Занятие 3.4. Изменение температуры воздуха в суточном и годовом ходе.
Задание 3.4.1. Построить графики изменения температуры почвы и воздуха и провести
сравнительный анализ, пользуясь данными таблицы 18.
Таблица 18. Температура поверхности почвы и воздуха в ясный день, оС
Поверх-
Сроки, час
ность
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
Почва
11
9
10
16
24
35
40
38
36
28
21
13
Воздух
11
10
9
17
20
22
23
25
24
21
13
10
Задание 3.4.2. Проанализировать таблицы 19 и 20 , выявить факторы, влияющие на
изменение температуры в течение суток и года.
32
Таблица 19. Изменение температуры воздуха в течение суток, оС
Пункт/
Сроки, час
условия
0
3
6
9
12
15
18
21
24
Ясный
10.9
8.7
11.0
17.4
19.6
24.9
22.5
17.8
10.0
13.2
13.3
13.4
14.1
14.2
18.8
17.4
14.1
13.7
Пустыня
23.2
19.4
23.0
28.2
33.1
37.1
29.0
25.8
25.0
Орошае-
24.4
20.3
21.2
25.9
30.2
34,0
30.6
27.3
25.3
13.8
12.9
12.4
14.1
16.9
20.7
19.7
15.2
13.8
26.2
24.5
22.7
22.3
28.7
36.7
37.1
30.9
28.0
28.4
28.6
29.1
29.4
29.7
35.6
32.6
22.4
22.0
27.8
28.0
28.2
28.5
28.9
30.8
28.6
21.7
20.5
День
Пасмурный день
мое поле
Торжок
о
57 с.ш.
Байрам
38ос.ш.
Южный
склон
Северный
склон
Таблица 20. Изменение температуры воздуха в течение года , оС
Пункт
Месяцы
1
2
3
4
23
25
28
30
Сургут
-22
-19
-13
Дудинка
-29
-25
Море
-6
Суша
848м
Южная
5
6
7
8
9
10
11
12
29
28
27
26
25
26
26
24
-3
4
13
16
14
9
-1
-13
-20
-22
-16
-6
3
12
10
3
-8
-21
-27
4
2
12
13
16
18
19
18
16
14
13
-9
-7
1
11
19
24
25
23
17
9
0
-7
над -7
-5
2
10
16
20
23
22
17
9
1
-5
над -12
-11
-7
-2
1
5
7
8
3
-2
-7
-10
Индия
ур.моря
3036м
ур.моря
Занятие 3.5. Изменение температуры с высотой.
33
Задание: Пользуясь данными таблицы 21 построить кривую стратификации (кривую
изменения температуры с высотой); выделить слои инверсии и изотермии; вычислить
вертикальный градиент слоях 25-47м, 47-65м, 130-190м.
Под вертикальной стратификацией температуры понимается распределение
температуры воздуха по высоте.
В тропосфере температура воздуха с высотой в среднем уменьшается. Изменение
температуры
воздуха
на каждые
100м высоты
называется
вертикальным
температурным градиентом (ν), вычисляется по формуле 5.
ν=(tв – tн)/ (hв – hн)
где: tв- температура верхнего
воздуха;
(5 )
слоя воздуха;
tн -
температура нижнего
слоя
hв – высота верхнего слоя воздуха; hн - высота нижнего слоя воздуха.
В среднем ν = 0.65 оС / 100 м высоты, но может быть :
- положительным, если температура с высотой убывает;
- отрицательным, если температура с высотой повышается;
- равным нулю, если температура с высотой не изменяется.
Вертикальный температурный градиент зависит от времени года и суток; высоты
над уровнем моря.
Слой воздуха, в котором температура с высотой повышается, называется
слоем
инверсии.
Слой воздуха, в котором температура с высотой не изменяется, называется слоем
изотермии.
Таблица 21. Изменение температуры воздуха с высотой
Высота, м
0.5
10
25
47
65
97
130
190
300
tоС
10.1
9.8
9.3
9.3
12.9
12.9
12.0
11.5
9.8
Пояснение: по
вертикали
откладывается
высота, без соблюдения
масштаба;
по
горизонтали – температура.
Занятие 3.7. Методы измерения температуры воздуха и почвы.
Цель работы: изучение методов и средств измерения температуры воздуха и почвы;
устройства срочного, максимального и минимального термометров, порядка измерений.
Проведение измерений по срочному, максимальному и минимальному термометрам.
На метеорологических станциях для измерения температуры воздуха и почвы
чаще всего применяются жидкостные термометры. В качестве жидкости до температуры
минус 35оС применяется ртуть, ниже - спирт, толуол. Приёмная часть термометра –
жидкость, помещенная в стеклянный резервуар, соединенный с капиллярной трубкой,
34
противоположный
конец
которой запаян. Позади
капиллярной
трубки
помещена
шкала для отчёта показаний термометра. При измерении температуры производится
наблюдение видимого изменения положения мениска жидкости в капилляре термометра,
который соединен с резервуаром (рис. 5).
Рис. 5. Срочный термометр
На метеостанциях определяются следующие характеристики температуры:
- температура воздуха и поверхности почвы в срок наблюдения, измерения производятся
с
помощью
срочного
термометра
(термометр
психрометрический
метеорологический ТМ4; термометр ТМ3 для измерения
ртутный
температуры поверхности
почвы или снежного покрова);
-минимальная температура воздуха и поверхности почвы
наблюдения (метеорологический
за время между сроками
минимальный термометр ТМ2, метеорологический
низко градусный термометр ТМ9);
- максимальная температура воздуха и поверхности почвы за время между сроками
наблюдения (метеорологический максимальный термометр ТМ1).
Термометры
психрометрической
для
измерения
температуры
воздуха
устанавливаются
в
будке на высоте 2м, срочный – вертикально, максимальный и
минимальный горизонтально, максимальный с наклоном в сторону резервуара, чтобы
столбик ртути не откатывался в сторону (Рис.6)
Рис.6.Психрометрическая будка
Термометры для измерения температуры поверхности почвы
помещаются
на
ежегодно перекапываемом участке на расстоянии 5-6см один от другого, резервуарами
к востоку, углублёнными на половину в почву. Термометры устанавливаются в южной
части площадки на не затеняемом месте на участке размером 4х6 м. Для измерения
температуры поверхности почвы подходят к участку с северной стороны по реечному
настилу.
35
Летом в дневные часы минимальные термометры с площадки убираются. Зимой
при низких температурах ртутные термометры убираются в помещение.
Для измерения максимальной температуры в термометре имеется специальное
приспособление, состоящее из специального штифта, припаянного ко дну резервуара.
Верхний конец его входит в начало капилляра, оставляя в нём узкое кольцеобразное
отверстие. При повышении температуры ртуть в резервуаре расширяется, преодолевает
сужение
капилляра
и входит
в капилляр,
увеличивая показания термометра. При
понижении температуры, ртуть в резервуаре сжимается, но вернуться из капилляра в
резервуар не может, так как молекулярное сцепление частиц ртути недостаточно, чтобы
преодолеть
трение в суженном месте. В этом месте ртуть
разрывается, а часть её,
находившаяся в капилляре до начала падения температуры, останется на той же высоте
(рис. 7).
Рис.7. Приспособление для сохранения максимальных показаний термометра 1резервуар, 2 - штифт,3 - капилляр
После отсчёта
термометр встряхивают, чтобы привести его показания
температуре окружающего воздуха в момент наблюдения. Избыток ртути
к
при этом
сбрасывается в резервуар.
Для измерения минимальной температуры в качестве жидкости используют
спирт, а в капилляре 1, внутри спирта, имеется маленький стерженек – штифтик 2, из
темного стекла, на концах которого имеются утолщения наподобие булавочных головок.
Штифтик свободно перемещается в спирте.
Рис.8. Штифт в минимальном термометре.
1-капилляр, 2-штифт, 3-мениск спирта
Перед началом срока наблюдения термометр наклоняют резервуаром кверху и
ждут, пока штифтик дойдет до поверхности спирта в капилляре 3. У поверхности
спирта штифт останавливается (не может прорвать поверхностную плёнку спирта). Затем
термометр кладут горизонтально. Если после этого температура будет повышаться, то
спирт, расширяясь, обтекает штифт, не сдвигая его с места. При понижении температуры
36
объём спирта уменьшается, и он переходит из капилляра в резервуар. Поверхностная
плёнка спирта будет перемещать штифт к резервуару, при повышении температуры
штифт остаётся на месте и укажет самую низкую температуру
Порядок измерения:
1.Отсчитываются
показания
срочного термометра, сначала
десятые доли градусов,
потом целые.
2.Отсчитываются показания минимального термометра сначала по мениску столбика
спирта «СПИРТ», затем по штифту «ШТИФТ». Положение штифта отсчитываются по
концу, который ближе к мениску спирта.
3.Термометр
наклоняют
так, чтобы резервуар
оказался на 2-3 см
выше
противоположного конца термометра, пока штифт не соприкоснется с поверхностью
мениска спирта в капилляре, тем самым термометр подготавливают к следующему
измерению.
4.Отсчитываются показания максимального термометра.
5.Встряхивают максимальный термометр и производят отсчёт его показаний после
встряхивания, которые должны быть
близки к отсчёту
температуры
срочного
термометра.
6.Повторно отсчитывают показания срочного термометра.
7.При измерении температуры воздуха вносятся поправки к показаниям термометров из
поверочных свидетельств.
При отсчётах термометры нельзя снимать с места.
Все отсчёты производятся с
точностью до 0.1оС. Каждый отсчёт записывается в книжку КМ-1 сразу после его
проведения.
При измерении температуры воздуха во время отсчёта глаз наблюдателя должен
находится на одном уровне с концом столбика ртути или концом штифта. Отсчёты по
минимальному термометру производятся всегда при его горизонтальном положении.
При отсчёте по спирту отсчитывается положение вогнутой поверхности спиртового
мениска с точностью
до десятых долей градуса.
При отсчётах
максимальной
температуры следует проверить, не отошёл ли от места сужения оторвавшийся ртутный
столбик.
Занятие
3.7.
Измерение
температуры
почвы и грунта на глубинах
под
естественным покровом и без растительного покрова.
Метод измерения температуры почвы и грунта на глубинах под естественным
покровом
и без растительного покрова
основан
установленных на заданных глубинах.
37
на применении
термометров,
При производстве измерений температуры почвы и грунта на глубинах без
растительного
Наблюдения
покрова
применяются коленчатые
по термометрам
Савинова
производятся
термометры Савинова ТМ5.
в теплую
половину года.
Устанавливаются термометра на глубинах 5,10,15,20 см по линии с востока на запад под
углом 45о. Осенью при температурах менее 0оС убираются.
При измерении температуры почвы и грунта на глубинах под естественным
покровом применяются вытяжные почвенно-глубинные термометры ТМ10 ( Рис.9,10)
Рис.9. Установка вытяжных
Рис.10. Термометр
почвенных термометров
почвенный вытяжной
на метеорологической площадке
Вытяжные почвенно-глубинные термометры устанавливаются в один ряд по
линии с востока на запад на расстоянии 50 см один от другого, на глубинах 0.20, 0.40,
0.80, 1.00,1.20, 1.60, 2.40, 3.20 м. Могут устанавливаться 5 термометров на глубинах
0.20, 0.40, 0.80, 1.60, 3.20 м. Наблюдения производятся в течение всего года раз в сутки ,
в срок ближайший к 14-ти часам поясного декретного (зимнего) времени. Наблюдения
на глубинах 0.20 и 0.40 м производятся только в теплое время года.
Занятие 3.8. Регистрация температуры с помощью термографа М-16А.
Для непрерывной
записи температуры
используются суточные и недельные
термографы.
Устройство термографа (рис.11).
Рис.11.Термограф М-16А
1-биметаллическая пластина, 2-рычаг с пером, 3-барабан, 4-винт, 5-зажимная пружина.
38
Состоит термограф из приёмной части – биметаллической пластины -1, кривизна
которой изменяется в зависимости от температуры. Изменение кривизны передаётся
передаточным механизмом
в виде системы рычагов на стрелку с пером-2,4, которое
чертит линию на бумажной ленте, надетой на барабан 3 и закрепленной пружиной 5,
вращающийся на оси часовым механизмом, который заводят ключом.
Отвод стрелки с пером от барабана часового механизма для прекращения записи и
съёма
часового механизма при смене бланков
осуществляется поворотом
против часовой стрелки до упора. Опускание пера
на поверхность
отвода
барабана
осуществляется поворотом отвода до упора в обратном направлении.
Бланк разделен по вертикали горизонтальными параллельными линиями с ценой
деления 1оС, а по горизонтали – вертикальными
дугообразными линиями
с ценой
деления 15 мин.
На метеорологической площадке термограф устанавливается в психрометрической
будке для самописцев, а в помещении в местах, удаленных от источников тепла на
расстоянии не менее 1 м и исключающих попадание на него прямых солнечных лучей .
Тема 4. Водяной пар в атмосфере
Цель: Изучение
основных характеристик влажности и их изменение в суточном
и годовом ходе; освоение
методов и средств
измерения
влажности воздуха
и
испарения.
Занятие 4.1. Основные характеристики влажности и их изменение в суточном и
годовом ходе.
Влажность- содержание
водяного пара в воздухе. Оценивается
с
помощью
характеристик влажности ( гигрометрических характеристик)
- упругость водяного пара е ( парциальное давление водяного пара)- давление, которое
имел бы водяной пар, находящийся в газовой смеси, если бы он один занимал объём,
равный объёму смеси при данной температуре ( мм рт ст, мб, Гпа);
- упругость насыщающегося пара Е - предельная величина упругости, которую мог бы
иметь водяной пар при данной температуре( мм рт ст, мб, Гпа);
-абсолютная влажность а -. количество водяного пара, содержащегося в 1 м3 воздуха ( г
/ м3);
а= 0.217 е/Т
(6)
где: Т- температура в Кельвинах.
-относительная влажность f –отношение парциального давления водяного пара е к
давлению насыщенного пара при данной температуре Е, выраженное в процентах .
f = е /Е
39
(7)
Выражает степень насыщения воздуха водяным паром.
-дефицит насыщения d - разность между давлением насыщенного водяного пара Е и
его парциальным давлением е
d=Е-е
-удельная влажность
(8)
s - (массовая доля водяного пара) количество
граммах, содержащиеся
в одном грамме или килограмме
водяного пара в
влажного воздуха или
отношение массы водяного пара к массе влажного воздуха);
s = 0.622 е/р
(9 )
где р - давление воздуха.
- отношение смеси r- отношение
массы
водяного пара к
массе
сухого воздуха,
содержащегося в данном объёме
r = 0.622 е/р-е
(10)
- точка росы td - температура, при которой водяной пар, находящийся
в воздухе,
достигает состояния насыщения, относительная влажность при этом достигает 100% .
Точка росы - характеристика влажности, а не его термическая характеристики упругости
водяного пара е и относительной влажности f в нижних слоях атмосферы.
Изменение упругости
водяного
пара
е
зависит от испарения
с земной
поверхности и вертикального обмена, переносящего водяной пар в верхние слои. Этим
и определяются особенности её суточного хода, который бывает двух типов:
Первый тип - простой: изменение упругости водяного пара параллельно суточному
ходу температуры воздуха, т.е. максимум отмечается
восходом солнца. Такой ход отмечается
в 14-15 часов, минимум – перед
над водными поверхностями
и над
континентами зимой и осенью, когда суточные колебания температуры малы.
Второй тип - двойной суточный ход: отмечается два минимума, перед восходом
солнца и в 15-16 часов, два максимума, в 8-9 часов и 20-21 час. Первый минимум
отмечается перед восходом солнца, так как в это время температура минимальна, далее
температура растёт, испарение увеличивается, повышается и упругость водяного пара,
достигая максимума в 8-9 часов. Далее усиливается конвекция, сухой воздух верхних
слоёв атмосферы перемешивается с влажным воздухом нижних слоёв, который в
результате становится суше и упругость водяного пара уменьшается до 15-16 часов, т.е.
до времени
наибольшего развития
вертикального обмена. Затем с уменьшением
конвекции уменьшается и перемешивание масс воздуха , а водяной пар благодаря
испарению поступает в атмосферу и упругость водяного пара увеличивается, достигая
максимума в 20-21 час. Ночью испарение прекращается, а расход водяного пара путём
диффузии и турбулентности
продолжается, кроме того водяной пар конденсируется,
40
поэтому упругость водяного пара уменьшается до восхода солнца. Годовой ход
е
подобен годовому ходу температуры воздуха: минимум в январе, максимум в июле.
Суточный
противоположен
ходу
температуры воздуха, так как f = е/Е , а упругость водяного пара е растёт
при
повышении
и годовой ход относительной влажности f
температуры
относительной влажности
медленнее,
чем упругость насыщения Е . Максимум
в суточном ходе
отмечается
перед восходом солнца,
минимум в 15-16 часов, а в годовом ходе - максимум в январе, минимум в июле.
Занятие 4.2. Изменение характеристик влажности в суточном и годовом ходе.
Задание: Построить
влажности f,
графики изменения
упругости
температуры
водяного пара е, пользуясь
воздуха t,
относительной
данными таблиц
22, 23.
Проанализировать изменение этих характеристик в суточном и годовом ходе.
Таблица 22. Изменение температуры воздуха t, относительной влажности f,
упругости водяного пара е в течение суток.
Срок,
0
3
6
9
12
15
18
21
t оС
11
8
9
19
21
23
22
10
f%
17
18
17
11
7
6
9
15
е гПа
15.2
7.4
8.3
20.1
10.5
14.6
18.3
11.2
час
Таблица 23. Изменение температуры воздуха t, относительной влажности f,
упругости водяного пара е в течение года
Срок, час
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
t оС
-9.7
-8.3
-3.8
2.9
6.6
7.2
8.4
9.9
9.3
0.3
0.0
-4.1
f%
88
80
83
73
62
74
75
78
80
82
90
88
е гПа
2.7
2.8
4.0
5.4
7.7
8.6
9.8
8.7
7.7
5.2
5.7
3.2
Пояснение: по вертикали откладываем
влажности и парциальное
значения температуры, относительной
давление; по горизонтали
сроки
или
месяцы. В одной
системе координат строим по три графика.
Занятие 4.3. Методы и средства измерения влажности воздуха.
На метеостанциях
определяются
характеристики
влажности ( парциальное
давление водяного пара/гПа/; дефицит насыщения /гПа/; относительная влажность
воздуха /%/; точка росы /оС/) психрометрическим и гигрометрическим методами.
Основной метод измерения влажности психрометрический, основан
измерении температуры воздуха
на
и температуры смоченного водой термометра. Для
измерения применятся станционный психрометр, состоящий из двух термометров:
41
«сухого» и «смоченного». У «смоченного» термометра
кончик которого
резервуар обернут батистом,
опущен в стаканчик с дистиллированной водой. Батист должен быть
чистым и облегать резервуар плотно. Цена деления 0.2оС. ( рис. 12)
Рис.12. Станционный
Рис. 13 Гигрометр
психрометр.
Термометры
устанавливается на штативе вертикально в психрометрической будке
на высоте 2 м.
По измеренным значениям «сухого» и «смоченного» термометров, пользуясь
«Психрометрическими таблицами» определяют парциальное давление водяного пара,
дефицит насыщения, относительную влажность воздуха, точку росы.
Дополнительный
(сорбционный), основан
способ
определения
на изменении
обезжиренного волоса в волосном
гигрометр
влажности
длины
гигрометрический
чувствительного
метеорологическом
для измерения относительной влажности
-
элемента –
гигрометре. Применяется
при температурах ниже -10 оС.
Устанавливается гигрометр также в психрометрической будке (рис. 13).
Для обеспечения непрерывной регистрации изменений относительной влажности
воздуха
используют гигрограф метеорологический М-21АС (рис.14). В качестве
датчика
применяется
пучок волос.
Изменение длины
пучка волос, вызванное
изменением относительной влажности воздуха, преобразуется с помощью передаточного
механизма в перемещение стрелки с пером по диаграммному бланку, закрепленному на
барабане, вращаемом часовым механизмом .
42
Рис. 14. Гигрограф метеорологический М-21 АС
1-барабан, 2-полосовая пружина, 3-пучок волос, 4-рычажок, 5-грузик, 6-рычаг со
стрелкой.
Для измерения температуры
и влажности воздуха в экспедиционных условиях
используется аспирационный психрометр.
Работа
психрометра основана
на охлаждении
испарением
при балансе
теплообмена - в вентилирующем потоке постоянной скорости температура воздуха
«смоченного»
термометра и
температура
воздуха, определяют
относительную
влажность.
Психрометр состоит из двух частей – головки и термодержателя (рис.15). Внутри
головки располагается аспирационное устройство, состоящее из заводного механизма,
ключа и вентилятора - для психрометра МВ-4-2М, в психрометре М-34-М используется
электродвигатель с вентилятором, подключаемый к сети переменного тока напряжением
220В.
Рис. 15. Психрометр аспирационный
На термодержателе
другой служит для
установлены термометры, один из которых « смоченный», а
измерения температуры воздуха.
Термометры защищены от
воздействия солнечной радиации как сбоку – термозащитной, таки снизу - трубочками.
В нижней части
скорости аспирации.
термодержателя расположено устройство для регулирования
Оно состоит из клапана, имеющего форму
43
конуса
и
подпружиненного винта. При повороте винта перекрывается определенная часть
сечения трубки, что приводит к изменению скорости аспирации.
При вращении вентилятора в прибор всасывается
воздух, который отекает
резервуары термометров, проходит по трубке к вентилятору и выбрасывается наружу
через прорези в аспирационной головке.
К психрометру прилагаются: пипетка для смачивания, состоящая из стеклянной
трубочки, вставленной в резиновый баллон с зажимом, щиток (ветрозащита) для защиты
аспиратора от влияния ветра, металлический крючок для подвешивания прибора за
шарик на аспирационной головке, поверочные свидетельства к термометрам и паспорт.
Для вычисления характеристик
влажности по показателям термометров
используют психрометрические таблицы или вычисляют по формулам .
При производстве наблюдений
психрометр
устанавливают
в том месте, где
определяется влажность, обычно на специальном столбе с наветренной стороны, чтобы
воздух шел от прибора к столбу, причём наблюдатель при отсчётах должен находиться
в таком положении, чтобы не оказывать влияния на показания прибора (с подветренной
стороны).
Порядок работы с аспирационным психрометром:
- Снять наружный экран правого термометра и обернуть батистом в один слой,
охватывая резервуар термометра на расстоянии 3 см.
- При
определении влажности на открытом воздухе
вынести
психрометр
из
помещения зимой за 30 мин, а летом за 15 мин до момента отсчёта и повесить его в
установленном месте на высоте 2 м от поверхности земли;
- За 4 мин до начала наблюдения смочить батист на резервуаре термометра. Для
этого взять резиновый баллон с зажимом, заранее наполненный дистиллированной
водой, и легким нажимом довести воду в пипетке не ближе, чем на 1 см до края, и
удержать на этом уровне при помощи зажима. Затем ввести пипетку во внутреннюю
трубку защиты и смочить батист. Выждав некоторое время , не вынимая пипетки из
трубки разжать зажим, вбирая воду в баллон и вынуть пипетку;
- Завести пружину заводного механизма
психрометра МВ-4-2М или включить
электромотор психрометра М-34-М;
- Через 4 мин. после пуска вентилятора или включения электромотора произвести
отсчёт по термометрам. Отсчёт снимают с точностью до 0.25 цены деления шкалы
Значения
термометров округляют до 0.1 оС и в показания вводят поправки, взятые по
паспорту термометров.
44
У термометров каждое деление шкалы соответствует 0.2 оС. Нечетные десятые
доли градусов определяются на глаз.
При температуре воздуха ниже 0 оС психрометр выносят из помещения за полчаса
до наблюдения, тотчас
аспирационное
смачивают резервуар, обтянутый батистом и включают
устройство на 8 мин. За 3-4 мин до отсчёта вторично включают
аспирационное устройство, но не делают повторного смачивания. Перед
отсчётом
наблюдатель должен установить, остается ли показание « смоченного» термометра
постоянным или меняется. В первом случае
наблюдатель производит и записывает
отсчёты как обычно. Во втором - повторяет весь процесс наблюдения сначала.
С помощью «Психрометрических таблиц» определить упругость водяного пара,
относительную влажность, дефицит насыщения, точку росы.
Относительную влажность, но с меньшей точностью, также можно определить по
психрометрическому графику, приведенному в поверочных свидетельствах.
Определение относительной влажности
по психрометрическому графику
производится в следующем порядке:
- по вертикальным линиям отмечают показания «сухого» термометра;
-по наклонным - показания «смоченного» термометра;
- на пересечении
этих линий
получают
значения
относительной влажности,
выраженные в процентах. Линии, соответствующие десяткам процентов, обозначены на
графике: 10,20,30,40,50,60,70,80,90.
Пример: Температура «сухого» термометра 21.7оС, «смоченного» -14.3 оС. На графике
находим точку пересечения
данным
температурам.
вертикальной
Точка
находится
и наклонной
линий, соответствующих
выше 42, но ниже 44. Следовательно,
относительная влажность будет приблизительно равна 43% .
Занятие
4.4. Определение
характеристик влажности по «Психрометрическим
таблицам».
Задание: Используя данные таблицы 24,25 и «Психрометрические таблицы» определить
характеристики влажности.
Таблица24. Температура точки росы td оС, упругость е гПа и дефицит насыщения
d гПа водяного пара
f%
50
75
15
80
tоС
-12.2
-11.4
-66.5
-74.8
45
Таблица 25.Температура точки росы td оС, упругость е гПа и дефицит насыщения d
гПа водяного пара
tоС
-8.9
4.4
26.2
-18.6
t/ оС
-11.5
0.1
23.6
-19.2
Тема 5. Облака
Занятие 5.1. Генетическая и морфологическая классификации облаков.
Цель: Изучить генетическую и морфологическую классификацию облаков.
Заданиее: составить план-схему по представленному материалу.
Облака - видимое скопление продуктов конденсации или сублимации водяного
пара на некоторой высоте. Из облаков выпадают осадки, в них возникают грозы, они
влияют на приток лучистой энергии к подстилающей поверхности. Облака образуются
только в случае подъёма воздуха и его адиабатического охлаждения.
По фазовому состоянию облачных элементов облака делятся на три класса:
- водяные (капельные), состоящие только из капель;
-
смешанные облака,
состоящие
из смеси переохлажденных
капель
и ледяных
кристаллов;
- ледяные (кристаллические) облака, состоящие из ледяных кристаллов.
Существует генетическая (в зависимости от условий образования) классификация
облаков, согласно которой облака подразделяются на три группы:
1. Кучевообразные - образуются в результате тепловой конвекции, возникающей
из-за неодинакового нагревания земной поверхности либо при вытеснении теплового
воздуха холодным при прохождении холодного фронта. Формы таких облаков зависят
от интенсивности конвекции ( степени термической неустойчивости атмосферы).
2. Слоистообразные натекании
образуются
во фронтальных
зонах
при медленном
теплого воздуха на холодный , его вертикальном движении, при котором
воздух адиабатически охлаждается, происходит его конденсация и образуются облака
восходящего скольжения.
3. Волнистообразные - образование связано со слоем инверсии. Нижняя граница
инверсии - поверхность раздела
волны, подобно
волнам
холодного и тёплого воздуха, на ней развиваются
на воде. В гребнях волн
адиабатически охлаждается, а в
долинах волн опускается
поднимающийся
воздух
и удаляется от состояния
насыщения, т.е. в гребнях образуются облака, а в долинах - просветы. Аналогично
образуются облака на фронтальных поверхностях с очень малым углом наклона.
46
Международная
морфологическим
классификация
признакам (внешнему
облаков
включает распределение их по
виду). Все формы
облаков
в тропосфере
можно свести к небольшому числу основных типов. В международной классификации
облака делятся на десять основных форм (родов) (табл.26), в которых в свою очередь
различают
значительное
число видов, разновидностей
и дополнительных
особенностей, приведенных в полном объёме в Атласе облаков.
Таблица 26. Международная ( морфологическая) классификация облаков
Ярусы облаков
Форма облаков
Верхний
Перистые
7-10
Перисто-кучевые
6-8
Перисто-слоистые
6-8
Высоко-кучевые
2-6
Высоко-слоистые
3-5
Слоисто-кучевые
0.6-1.5
Слоистые
0.1-0.7
Слоисто-дождевые
0.1-1.0
Кучевые
0.8-1.5
Кучево-дождевые
0.4-1.0
Средний
Нижний
Облака вертикального развития
Высота нижней границы, км
Облака верхнего яруса состоят из ледяных кристаллов, через них просвечивает голубое
небо, солнце, луна. Перистые облака имеют вид белых тонких волокон. Перисто-кучевые
похожи на мелкие белые хлопья, расположенные группами или рядами. Перисто-слоистые
представляют собой тонкую белесоватую пелену. Все облака верхнего яруса имеют белый
цвет и не дают теней на земную поверхность. Иногда в этих облаках вокруг солнца или луны
наблюдаются гало. Осадков не дают, кроме перисто-слоистых, которые в Арктике могут давать
осадки в виде мелкого снега.
Облака среднего яруса более плотные, через них солнце и луна не просвечивают или слабо
просвечивают. Цвет их сероватый, дают слабые тени на земную поверхность. Высоко-кучевые
облака
напоминают
хлопья, состоят из переохлажденных капелек воды. Высоко-слоистые
облака представляют собой однородную серую пелену. Состоят их переохлажденных капель
воды и ледяных кристаллов. Из них могут выпадать осадки, достигающие поверхности земли в
виде редких капель или снежинок.
Облака нижнего яруса – плотные, не просвечивающиеся, темно-серого цвета. Слоисто-кучевые
облака серые, в виде неоднородного слоя в виде волн, глыб, пластин. Состоят из капель воды,
зимой из переохлажденных капель и ледяных кристаллов. Зимой из облаков могут выпадать
осадки в виде снега. Слоистые (наиболее низкие) – имеют вид однородного
покрова светло-
серого цвета. Состоят из капель воды. Из облаков могут выпадать осадки в виде мороси.
47
Слоисто-дождевые – темно-серая сплошная пелена . Из облаков выпадают осадки в виде
обложного дождя или снега.
Облака
вертикального
восходящих
потоков
развития
(конвективные
облака)- образуются
под действием
воздуха. Кучевые - плотные, развитые по вертикали
куполообразными вершинами и
с белыми
плоским сероватым основанием. Могут быть отдельными
облаками или образовывать скопления , закрывающие весь небосвод. Осадки не выпадают.
Кучево-дождевые - мощные белые облачные массы с темным основанием. Верхняя часть их
состоит из кристаллов льда. Из облаков выпадают ливневые осадки, летом часто с грозами .
Тема 6.Осадки и снежный покров
Цель: Освоить методы и средства измерения осадков, снежного покрова, росы, гололеда;
овладеть методикой расчёта запасов воды в снежном покрове.
Атмосферными осадками называются капли воды и кристаллы льда, выпадающие из
облаков или осаждающиеся из воздуха на поверхности земли и предметах. Количество осадков
измеряется высотой слоя воды в миллиметрах. Интенсивность осадков измеряется в мм/ мин.
При визуальной оценке осадки делятся на слабые, умеренные и сильные.
Осадки, выпадающие на земную поверхность
Дождь
- жидкие осадки, выпадающие из облаков на земную поверхность в виде капель.
Отдельные капли дождя , падая в воду , оставляют след в виде расходящегося круга, а на сухой
поверхности –след в виде мокрого пятна. Снег - твёрдые осадки в виде отдельных снежных
кристаллов или хлопьев. Выпадение дождя и снега происходит главным образом из слоистодождевых облаков ( обложной дождь), также может выпадать из
высоко-слоистых, слоисто-
кучевых и др. облаков.
Ливневой дождь
- жидкие осадки, ливневой снег
- твёрдые осадки, отличаются
внезапностью начала и конца выпадения и резким нарастанием интенсивности; выпадают из
кучево-дождевых облаков; ливневой дождь
может
сопровождаться грозой, градом. Капли
ливневого дождя обычно значительно крупнее капель обложного дождя. При ливневом дожде
или снеге выпадает , как правило, большее количество осадков.
Морось
- жидкие осадки, выпадающие в виде очень медленных капель; падение их незаметно
для глаза. При оседании капель мороси сухая поверхность намокает медленно и равномерно, на
воде кругов не наблюдается. Морось обычно выпадает из слоистых облаков или тумана.
Снежная крупа
- осадки, выпадающие в виде непрозрачных снежных крупинок белого или
матово-белого снега шарообразной или конусообразной формы, диаметром от 2 до 5 мм;
хрупки. Выпадает из кучево-дождевых облаков при температуре около 0 оС,
часто перед
ливневым снегом или одновременно с ним.
Ледяная крупа
- осадки, выпадающие в виде ледяных прозрачных крупинок шарообразной
или неправильной формы; в центре – непрозрачное ядро. Диаметр крупинок - не более 3 мм.
Твёрдые, при падении на твёрдую поверхность отскакивают.
облаков , часто вместо с дождём , в основном весной и осенью.
48
Выпадает из кучево-дождевых
Ледяной дождь
- мелкие, твёрдые, совершенно прозрачные ледяные шарики диаметром от 1
до 3 мм ( дождевые капли , которые
при падении попадают из теплого
слоя атмосферы в
холодный, где и замерзают). Ледяной дождь не имеет непрозрачного ядра.
Град
- осадки, выпадающие в виде кусочков льда разнообразных форм и размеров. Ядра
градин обычно
непрозрачны, иногда окружены
прозрачным слоем или несколькими
прозрачными и непрозрачными слоями. Чаще всего диаметр менее 0.5 см, могут достигать
нескольких сантиметров. Масса крупных градин составляет несколько граммов, может иногда
достигать
несколько сот граммов. Выпадает град преимущественно в теплое время года из
кучево-дождевых облаков, обычно при ливневом дожде.
Ледяные иглы
- осадки в виде мельчайших ледяных кристаллов, образующихся при сильных
морозах , чаще при безоблачном небе. Днём сверкают на солнце. Как правило находятся во
взвешенном состоянии.
Мокрый снег
- осадки, выпадающие в виде тающего снега при положительной
температуре воздуха. Иногда
вместе с
подтаявшими снежинками
выпадают капли
дождя.
Ливневой мокрый снег
- осадки в виде тающего снега ливневого характера.
Осадки, образующиеся на поверхности земли и на предметах
Роса - капельки воды, образующиеся на поверхности земли, на растениях и предметах в
результате соприкосновения влажного воздуха с
более холодной
поверхностью при
температуре выше 0оС, ясном небе и штиле, или слабом ветре. Как правило образуется
ночью. Может иногда наблюдаться при дымке и тумане. Обильная роса может давать
количество осадков до 0.5 мм.
Иней - белый осадок кристаллического строения, появляющиёся на поверхности земли
и на предметах ( горизонтальных или со слабым наклоном). Появляется при охлаждении
поверхности земли и предметов вследствие излучения при штиле или слабом ветре и
незначительной облачности.
Гололед - слой льда, образующийся на предметах следствие намерзания
капель
переохлажденного дождя, мороси или тумана, а также при соприкосновении капель
осадков
с предметами, температура поверхности
Образует плотную стекловидную
толщины несколько
которых равна
или ниже
0оС.
корку льда. Отложения гололеда могут достигать
сантиметров, вызывать обламывание
сучьев деревьев, обрыв
проводов и т.д.
Гололедица - лед или обледеневший снег на поверхности земли. Образуется вследствие
замерзания жидких осадков- дождя, мороси, капель густого тумана, мокрого снега, а
также вследствие замерзания талой воды на поверхности
земли. Наблюдается в
отличие от гололеда только на поверхности земли, чаще на дороге.
49
Зернистая изморось - снеговидный рыхлый осадок, нарастающий на проводах, сучьях
деревьев и т.п. в туманную ветреную погоду при температуре воздуха от -2 до -7оС, но
бывает
и
при
более
низких
температурах,
при
намерзании
на
предметах
переохлажденных капель тумана. При повышении температуры плотность изморози
увеличивается и она переходит в гололёд. С усилением мороза и ослаблением ветра
постепенно переходит в кристаллическую изморозь. Отложения зернистой изморози
могут достигать опасных размеров.
Кристаллическая изморозь - белый осадок, состоящий из мелких кристаллов льда
тонкой структуры. При оседании на сучьях деревьев, проволоке и т.п. кристаллическая
изморозь
имеет вид пушистых
гирлянд, легок осыпающихся
при встряхивании.
Образуется ночью при безоблачном небе или тонких облаках при низкой температуре
воздуха в тихую погоду , когда в воздухе наблюдается туман или дымка. Водяной пар
сублимируется при испарении капель тумана. Иногда может образовываться при очень
сильных морозах без тумана , за счёт водяного пара , содержащегося в воздухе.
Туманы
Туман
- скопление в воздухе очень мелких капель воды, образующихся в результате
охлаждения влажного воздуха; вызывает помутнение белесоватого цвета до величины,
соответствующей видимости менее 1000м. Снижение видимости зависит от структуры
тумана ( числа капель в единице объёма и размера капель) и определяется характером
атмосферных примесей , способом
Состоит из капель
образования тумана
и его продолжительностью.
жидкой воды; из замерзших капель или кристалликов льда; либо
смешанный, содержащий капли и ледяные частицы. В зависимости от вертикального
распространения различают туман сплошной, просвечивающий и поземный.
Ледяной туман - туман, состоящий из ледяных кристаллов; образуется при сильных
морозах и большой влажности воздуха.
Просвечивающий туман - туман, при котором наблюдатель может видеть небо ,
облака, диск солнца или луны.
Просвечивающий ледяной туман
-
ледяной туман, при котором наблюдатель ,
находясь в тумане , может видеть ясное небо , диск солнца или луны.
Поземный туман
- туман, располагающийся невысоким слоем, преимущественно над
низкими местами и над водой ( морем, озером, болотом, лугом и т.п.). Высота не более 2
м над сушей и не более 10 м над морем. Возникает в ясную погоду в течение ночи и
обычно рассеивается
после восхода солнца. Ледяной туман высотой
не более 2 м
называется поземный ледяной туман и наблюдается только над поверхностью суши.
50
Парение моря ( туманы испарения)
- туман, над незамерзающим морем, озером,
рекой при больших разностях температур воды и воздуха. При сильном ветре может
распространяться на не небольшие расстояния и над сушей.
Дымка
- сильно разряженный туман, капельки воды в ней значительно меньше, чем в
тумане, создает слабое помутнение в атмосфере. Дальность видимости от 1 до 10 км.
Относительная влажность воздуха 85-97%.
Занятие 6. 1. Методы и средства измерения осадков
Задание: Составить план – схему по представленному материалу.
На метеорологических станциях для измерения количества жидких и твёрдых осадков
используются осадкомеры Третьякова О-1; для измерения количества и интенсивности
жидких осадков – плювиографы.
Осадкомер О-1 предназначен для сбора в любое время года и последующего
измерения количества выпавших осадков (рис. 16). Осадкомер имеет 2 цилиндрических
сосуда в виде ведра 3 для сбора выпадающих садков. Площадь приёмного отверстия
составляет 200 см2. Внутри сосуда впаяна воронка 1 с отверстием для стока осадков. С
наружной стороны
к сосуду
измерительный стакан.
припаян носик 5
Для измерения
для слива
собранных осадков в
количества осадков
используется
измерительный стакан 9 , имеющий 100 делений. Одно деление стакана соответствует
слою осадков высотой 0.1 мм.
Рис.16. Осадкомер Третьякова
Для уменьшения искажений показаний осадкомера вследствие как надувания в него,
так и выдувания из него твёрдях осадков предусмотрена планочная защита 6, состоящая
из 16 изогнутых металлических пластин, собранных вокруг ведра конусом.
51
Осадкомер
устанавливается на метеорологической
площадке на специальной
подставке 7 так, чтобы приёмная поверхность прибора находилась на высоте 2м от
поверхности земли и была строго горизонтальна. С северной стороны к осадкомеру
устанавливается металлическая или деревянная лестница 8.
Смена осадкосборных сосудов и измерение количества
осадков производится
два раза в сутки, в 8 и 20 часов зимнего времени, независимо от того, выпадали осадки
между сроками или нет.
Измерение интенсивности осадков с помощью плювиографа П-2
Интенсивность жидких осадков регистрируется с помощью плювиографа П-2 в
естественных условиях в период выпадения жидких осадков, когда температура воздуха
не опускается
ниже 0оС. Плювиограф устанавливается на столбе или специальной
подставке так, чтобы верхний край прибора находился на высоте 2 м над поверхностью
земли. Осенью, до наступления морозов прибор разбирается.
Плювиограф П-2 состоит из приемного сосуда- цилиндра приёмной площадью
500 см2 ; регистрирующей части, смонтированной на горизонтальной металлической
полке внутри корпуса и состоящей из поплавковой камеры и часового механизма с
барабаном для ленты, укрепленном на стержне. Приёмный сосуд соединен с железным
цилиндрическим корпусом. В его передней части
имеется вырез, который закрывается
дверцей. В рабочем состоянии приёмный сосуд закрывается крышкой.
Слив осадков
из поплавковой камеры происходит через
стеклянный сифон.
Осадки из сифона сливаются с помощью принудительного слива, смонтированного на
крышке поплавковой камеры. Перо при сливе прочерчивает на ленте вертикальную
линию, параллельную часовым линиям бланка.
Наблюдения за росой
На метеорологических станциях определяют время появления росы, количество
выпавшей росы в миллиметрах слоя воды, моменты
достижения
максимального
значения и исчезновения. Эти характеристики получают с помощью самописца росы –
росографа. Росограф
поверхность.
основан на принципе взвешивания росы, выпавшей на приёмную
Измерительным прибором
являются
весы. Росограф
размещен в
стандартном корпусе, как термограф и другие самописцы.
Наблюдения за гололедно-изморозевыми отложениями.
К гололедно - изморозевым отложениям
поверхности
сооружений,
относятся
отложения льда на
ветвях деревьев, проводах. Эти отложения
опасным метеорологическим являниям. Определяются
52
относятся к
следующие характеристики
гололедно-изморозевых отложений: вид; продолжительность обледениния ( время начала
и окончания явления); размеры отложения на проводе; масса отложения на одном метре
провода; ход развития процесса.
Наблюдения
проводятся на
гололедном станке
(рис.17) расположенном
в
северной части метеоплощадки.
Рис. 17. Гололёдный станок.
1-провод; 2-скобы; 3-столбы.
Состоит станок из трёх стоек 3 с укрепленными на них парами проводов 1, которые
служат приёмниками
отложений льда. Для определения массы отложений снимаются
верхние провода, для этого
надевается специальная ванна, закрывается
и вместе с
проводом переносится в помещение. Вместо снятого провода устанавливается запасной.
Массу отложений на участке
провода длиной 25 см определяют
после таяния
с
помощью измерительного стакана (в см3). Масса отложений в граммах численно равна
объёму
в кубических сантиметрах. Затем умножением на 4
определяют
массу
отложения, приходящуюся на 1 м длины провода.
Размеры
отложения
и массу
определяют
после
прекращения
нарастания
отложений. Наблюдения проводят каждые два часа.
Занятие 6.2. Методы и средства измерения снежного покрова.
Задание: Изучить принципы снегомерных наблюдений, вычислить запас воды в снеге
путём снегомерной съёмки.
Наблюдения за снежным покровом - это ежедневные наблюдения за изменениями
снежного покрова и периодические
ландшафтно-маршрутные
снегомерные съёмки
для определения снегонакопления и запаса воды в снеге на элементах природного
ландшафта.
Ежедневные наблюдения ведутся с момента образования снежного покрова до
его исчезновения, в срок, ближайший к 8 час зимнего времени. При этом определяют:
53
степеь покрытия снежным покровом
земли и характер его залегания
осмотром окрестности станции с одного
визуальным
и того же возвышенного места вблизи
метеорологической площадки. Степень покрытия оценивается по 10-балльной шкале
(0.1 часть видимой поверхности соответствует 1 баллу). Характер залегания снежного
покрова : равномерный – без сугробов; неравномерный – небольшие сугробы; очень
неравномерный -
большие
сугробы;
а также
состояние
поверхности
почвы:
замерзшая, оттаявшая. Оценивается структура снега: снег свежий, пушистый, липкий,
рассыпчатый и др.
Высота снежного покрова
измеряется
с помощью
снегомерных
реек. На
метеорологической площадке устанавливается с начала установления снежного покрова
3 рейки, длина 130-180 см, цена деления 1 см и оцифровка через 10 см. Деление шкалы
рейки окрашены черной краской, отсчёты с точностью 1 см. Данные измерений
записываются в книжку КМ-5.
Основная
цель
маршрутных
снегосъёмок - определение
запасов
воды
в
снежном покрове. На маршруте измеряют высоту снежного покрова и плотность снега.
Съёмки проводятся на основных формах ландшафта, характерных для окружающей
местности: поле, лес, овраги и т.п.
Маршруты
располагаются
Длина
на расстоянии
полевого маршрута
не более 5 км
2000 или 1000 м.
от станции. Обычно
производятся ежедекадно, а в период максимума снегозапасов и снеготояния – 1 раз в 5
дней. Высота снежного покрова измеряется переносной рейкой (рис. 19), плотность
снега с помощью снегомера, запас воды в снег по результатам вычисляется по формуле.
Измеряется плотность снега с помощью снегомера (рис. 18).
Рис. 18. Снегомер весовой ВС-43
Плотность
снежного покрова
взвешивания вырезаемой
Рис.19. Рейки снегомерные
с помощью снегомера
определяется
путём
пробы снег. Объём этой пробы определяется по высоте
вырезанного столбика снега и площади поперечного сечения трубы снегомера.
54
Снегомер состоит из снегозаборника, весов и лопатки. Снегозаборник выполнен
в виде металлического цилиндра 9, который с одного конца закрывается крышкой 10, а
с другого -оканчивается кольцевым утолщением с пилообразной режущей кромкой 7.
Вдоль цилиндра нанесена шкала от 0 до 50 см. На цилиндре находится подвижное
кольцо
с душкой
для подвешивания
к весам 6. Весы
снегомера
состоят из
металлической линейки 1, которая двумя осями 3 и 4, в виде призм, делится
неровных плеча. Ось, расположенная
опирается на
подушку
на два
под стрелкой
и обращенная
острием вниз,
кронштейна 7, который
за кольцо 8
удерживается
наблюдателем.
Для уравновешивания весов служит передвижной груз 2, скользящий по линейке
весов и фиксирующийся в определенном
месте пластинчатой пружиной. На линейке
нанесены деления; каждое десятое деление обозначено цифрами от 1 до 30. Цена
одного деления 5г.
Для отсчёта
делений
в грузе
сделан вырез, на скошенном крае
которого
нанесена риска. Весы с подвешенной пустой трубой находятся в равновесии, когда
риска в окне груза
совпадает с нулевым делением шкалы. Положения равновесия
определяют по совпадению стрелки с риской, нанесенной на кронштейне.
Порядок работы со снегомером:
- Снегомер следует вынести наружу не менее чем за 0.5 часа до начала работы.
- Снегомер с помощью груза привести в состояние равновесия, зафиксировать показание,
которое будет служить «0» отсчёта.
-Снять крышку с трубы снегомера и погрузить в снег зубчатым краем. Произвести
отсчёт высоты снежного покрова по шкале трубы с точностью до 1 см.
-Надеть крышку и с помощью лопатки отгрести снег с одного бока трубы, подсунуть
лопатку под трубу, закрывая нижнее отверстие, и не отнимая лопатки поднять трубу из
снега. Перевернуть трубу крышкой вниз и подвесить за ручку.
-Перемещая груз по линейке
весов, уравновесить взятую пробу снега и отсчитать
положение груза на линейке. Результаты записать.
- Провести измерение 3 раза. При всех последующих измерениях необходимо вновь
определить нулевое положение весов.
Если
высота снежного покрова
выше
последовательно в несколько приёмов.
Плотность снега вычисляют по формуле 11:
55
60 см, весь
столб снега
вырезают
5n
d=
n
____ = ____
50h
( 11 )
10h
где n – число делений, отсчитанных по линейке весов;
h- высота пробы снега, отсчитанная по делениям шкалы трубы, см.
Плотность снега вычислить с точностью до сотых долей г /см3.
Запас воды вычисляется по средней высоте и средней плотности снега (
формула12):
D = 10 hd ;
(12 )
Где D- запас воды в снеге;
h - средняя высота снежного покрова в см;
d- средняя плотность снега в г\см3.
Общий запас воды в снежном покрове складывается из запаса воды в снеге; запаса
воды в ледяной корке и слоя снега насыщенного водой, и воды, имеющейся в почве.
Запас воды в ледяной корке вычисляется умножением средней толщины ледяной
корки на её плотность , равную 0.8
Запас воды в снеге, насыщенном водой, средняя толщина умножается на 0.8; а в
слое талой воды – средняя толщина умножается на 10 .
Занятие 6.3. Распределение осадков по территории Западной Сибири.
Задание 6.3.1: Пользуясь данными таблицы 27 оценить изменение среднемесячного и
годового количества осадков (мм), проанализировать изменение количества осадков в
теплый (с мая по октябрь) и холодный ( с ноября по апрель) периоды года; объяснить
такое распределение.
Таблица 27. Среднемесячное и годовое количество осадков (мм)
Станция
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
год
Тамбей
15
13
13
14
16
20
14
57
17
17
18
14
228
Салехард
20
14
20
25
27
41
56
57
41
27
26
20
374
Дудинка
12
11
9
9
16
33
43
58
52
24
18
13
298
Березово
19
13
18
31
41
57
69
62
49
39
24
19
441
Сургут
21
16
19
21
43
61
76
80
54
40
30
24
485
Тюмень
17
14
16
19
38
51
70
63
44
32
21
20
405
Омск
15
13
17
18
34
52
76
58
37
30
21
22
393
Барнаул
32
23
22
23
38
52
70
54
40
46
43
37
480
Павлодар
10
10
16
9
17
43
43
30
22
20
20
14
254
56
Задание 6.3.2. Пользуясь данными таблиц 28,29
снежного покрова, число дней
проанализировать установление и сход
в году со снежным покровом, его высоту, объяснить такое
распределение.
Таблица 28. Даты появления и схода снежного покрова, число дней в году со снежным
покровом
Станции
Число дней со Появление
снежного Сход снежного покрова
снежным
покрова
покровом
Сред-
Ран-
Позд-
няя
няя
няя
Средняя
Ранняя
Поздняя
Зона тундры и лесотундры
Тамбей
261
18.09
-
-
14.06
-
-
Салехард
233
05.09
05.09
11.10
29.05
08.05
15.06
Дудинка
248
28.09
12.09
16.10
06.06
Лесная зона
Березово
208
07.10
24.09
28.10
20.05
21.04
09.06
Сургут
205
10.10
24.09
31.10
14.05
18.04
29.05
Тюмень
164
15.10
27.09
10.11
15.04
21.03
26.05
Лесостепная и степная зона
Омск
157
24.10
26.09
27.11
14.04
30.03
10.05
Барнаул
164
19.10
18.09
09.11
21.04
30.03
22.05
Павлодар
144
07.11
15.10-
30.11
09.04
26.03
27.04
Таблица29. Высота снежного покрова
Станция
IX
X
XI
XII
I
II
III
IV
V
Зона тундры и лесотундры
Салехард
0
8
33
45
46
50
51
34
3
Березово
0
6
27
34
45
53
54
31
5
Сургут
0
6
25
42
55
66
72
45
7
Тюмень
0
0
9
22
25
30
34
15
0
Лесная зона
Лесостепная и степная зона
Омск
0
0
9
18
24
27
27
5
0
Барнаул
0
3
13
25
34
37
30
3
0
Павлодар
0
2
5
11
19
22
10
8
0
57
Тема 7. Атмосферное давление
Атмосферное давление (Р) - давление, производимое атмосферой на находящиеся
в ней предметы и на земную поверхность. В каждой точке атмосферы равно весу всего
вышележащего
столба
воздуха
с основанием равным единице. В СИ
давление
измеряется в паскалях (Па). Также измеряется в миллибарах (мбар), на практике часто –
мм.рт.ст., но эта единица выходит из употребления. 1мбар = 100 Па= 1гПа; 1 гПа=0.75
мм.рт. ст
1 ммт ст = 4/3 гПа
Нормальное атмосферное давление 760 мм. рт.ст. или 1013.25 мб.
Для прогностических целей
наряду
давления на метеостанциях определяют
с абсолютной величиной
атмосферного
величину и форму барической тенденции.
Барическая тенденция- это изменение атмосферного давления за время между сроками
наблюдений (3 часа). Имеет знак «+» при росте давления и знак «-» при понижении.
Форму тенденции определяют по записи измерения давления самописцем (барографом).
Занятие 7.1. Методы и средства измерения атмосферного давления.
Задание: Составить план-схему по представленному материалу.
Для измерения
атмосферного давления
на сети метеостанций применяются
следующие средства:
- барограф метеорологический М -22А (Рис. 20 а)
- барометр станционный чашечный ртутный СР-А (рис.20 б).
Барограф
предназначен для непрерывной регистрации во времени изменений
атмосферного давления в пределах от 780 до 1060 мб ( гПа), может быть суточным и
недельным.
Принцип действия основан
на свойстве
анеройдных коробок
реагировать на
изменение атмосферного давления изменением своих геометрических размеров по
высоте за счёт деформации мембран. Барограф состоит из
анеройдных коробок);
датчика давления (
температурного компенсатора; передаточного
механизма,
состоящего из системы рычагов с осями и тягами; регистрирующей части, состоящей из
стрелки с пером и барабана с часовым механизмом ; корпуса.
Бланк разделен по вертикали горизонтальными параллельными линиями с ценой
деления 1 гПа, а по горизонтали – вертикальными дугообразными линиями с ценой
деления 15 мин для суточного и 2 часа – для недельного барографа.
Барометр станционный
чашечный
ртутный
СР-А (рис.20 б)
состоит
из
барометрической трубки - стеклянной, запаянной с верхнего конца, диаметром 7.2 мм,
длиной 800 мм. Открытым концом трубка крепится в пластмассовой крышке или
чугунной чашке 9, состоящей из трёх свинчивающихся частей. Трубка и чашка
58
заполняются очищенной ртутью. С атмосферным воздухом барометр сообщается через
отверстие
в крышке чашки, закрывающейся винтом 1. Высота ртутного столба в
стеклянной трубке измеряется по шкале 3, нанесенной в верхней части металлической
защитной оправы 2. Сквозная прорезь позволяет видеть мениск ртутного столба в
стеклянной трубке. В прорези
с помощью
кремальеры 7
движется
кольцо
с
укрепленным на нём нониусом 5 для отсчётов с точностью до десятых долей шкалы. В
нижней
прорези
защитной
оправы
укреплён
термометр 8
для определения
температуры барометра.
а)
б)
Рис.20. Приборы для измерения атмосферного давления
а) барограф
Барометр
б) барометр станционный чашечный
подвешивается за кольцо 4, в барометрическом шкафчике с
застеклёнными дверцами, для предохранения от толчков, встряхиваний, от попадания
прямых солнечных лучей, защиты от пыли и прочих физических воздействий. Крепится
шкафчик
на высоте не менее 70-80 см от пола, вдали от отопительных
приборов.
Температура в помещении должна быть от+15о С до +20оС.
В отсчёты по шкале барометра вводят три поправки:
-инструментальную поправку, учитывающую индивидуальные особенности конкретного
прибора; она длительное
время
остаётся неизменной, определяется сличением с
инспекторским барометром и указывается в поверочном свидетельстве;
-поправку на приведение веса ртути к нормальному ускорению свободного падения
на широте 45о на уровне моря;
59
на приведение показаний
-поправку
барометра к температуре 0 оС, так
как
удельный вес ртути зависит от температуры. Определяется по таблице «Поправки для
приведения показаний барометра к показаниям при температуре 0оС».
Постоянная поправка, поправка на приведение показаний барометра к температуре
0оС и отсчёт по барометру алгебраически складываются. Полученное значение есть
атмосферное давление на уровне станции.
Для вычисления
атмосферного давления
на уровне
моря
к атмосферному
давлению на уровне станции прибавляется поправка, которая находится по таблицам,
рассчитанным
для каждой станции (таблица
высылается
на станцию
отделом
метеорологии Гидрометцентра).
Значение барометрической тенденции
вычисляется
как
разность
значений
атмосферного давления на уровне станции ( с учётом поправок) в срок наблюдения и
предыдущий срок (3 часа тому назад) с точностью до 0.1 гПа. Результат записывается в
книжку КМ-1. Характеристика барометрической тенденции, определенная по таблице и
записывается в книжку КМ-1 цифрой кода с изображением вида кривой, полученной на
диаграммном бланке барографа.
Ртутные барометры неудобны для переноски, поэтому в полевых условиях
используют
барометры - анеройды. Барометр-анеройд предназначен
атмосферного давления
для измерения
в наземных условиях при температуре от 0 до 40оС
и
относительной влажности до 80%.
Задание 6.3 Лабораторная работа измерение давления с помощью барометра анеройда (рис.21).
Рис.21. Внутреннее устройство барометра - анеройда
1-металлическая коробка, 2-полосовая пружина, 3-стрелка, 4-шкала.
Занятие 7.2. Измерение атмосферного давления с помощью барометра – анеройда.
Задание:
Изучить методику
измерения
атмосферного
барометра-анеройда, провести измерение давления.
60
давления с помощью
Атмосферное давление воспринимается анеройдной коробкой 1, с волнистой
крышкой. При повышении давления волнистая крышка прогибается внутрь коробки, при
уменьшении
распрямляется. Эти движения
система
рычагов 2 передаёт стрелке 3,
указывающей на шкале 4 давление в мб (кПа) или мм. рт.ст. В шкале
может быть
укреплён термометр для определения температуры барометра.
Порядок работы:
- Поместить барометр горизонтально, при этом барометр должен быть защищен от
влияния прямого солнечного излучения и резких колебаний температуры.
- Перед отсчётом
для устранения
влияния
трения
в механизме
барометра,
необходимо слегка постучать по корпусу или стеклу барометра.
- Отсчёт должен производится
перпендикулярно
к плоскости шкалы. Отсчёт
производится с точностью до 0.05 кПа ( 0.5 мм. Рт. Ст).
- Температура отсчитывается по термометру, погрешность которого не более 1о С.
-
Отсчёт исправляется введением поправок, путём алгебраического сложения всех
полученных значений.
Вводится
поправка шкалы барометра из таблицы поверочного
свидетельства
для каждого барометра.
Температурная поправка определяется по формуле 13:
Pt = Q+ bt +ct2 + dt3 + K ( t -20) (Pk-P si );
(13)
Где Q= 24 Па ( 0.18 мм рт ст)
b = -1.2 Па / град ( - 0.009 мм рт ст /град );
с = /0.00186 Па / град 2 (- 0.000014 мм рт ст /град2);
d= 0.00026 Па / град 3 ( 0.000002 мм рт ст /град3);
К = 0.000312;
Рк = 116954 Па ( 732 мм рт ст);
t = температура среды во время поверки;
Р si = значение давления определенное по барометру после установки стрелки,
Па (мм. рт.ст)
Занятие 7.3. Барометрическая формула и её применение на практике.
Задание: С помощью барометрической формулы решить предлагаемые ниже задачи.
С высотой атмосферное давление понижается. Изменение давления на единицу
высоты
называется вертикальным градиентом атмосферного
давления. За единицу
высоты принимается 100м. Величина градиента зависит от температуры воздуха
давления.
61
и
Величина обратная вертикальному градиенту давления , называется барической
ступенью. Барическая ступень представляет собой высоту, на которую нужно подняться
или опуститься, чтобы давление изменилось на единицу давления, и выражается в м /
гПа.
Разность давления
на разных высотах
можно
определить
с помощью
барометрической формулы. На практике применяется упрощенной вариант формулы
Лапласса-Бабине (14).
h = 1600 (1+αt) • (PH – PB)/(PH + PB)
(14)
где: h-высота; t-средняя температура слоя атмосферы;PH , PB – давление на нижней
и верхней кромке выделенного слоя; Α- постоянная величина, равная 0.0036.
С помощью этой формулы можно решить следующие задачи:
-приведение давления к уровню моря;
-вычисление распределения давления по высоте;
-определение
превышений
по
разности
давлений
(барометрическое
нивелирование).
Задача 1.
Определить
превышение одного пункта над другим, если известны
величины давления PH =996.6 мб и PB=953.4 мб в этих пунктах и средняя температура
между ними t ср =14оС . Такой расчёт называется барометрическим
столба воздуха
нивелированием, оно менее точно, чем геодезическое, но проще и быстрее.
Задача 2. Найти давление PB на заданной высоте h=800м; если известно давление
внизу PH=1000мб и средняя температура рассматриваемого слоя атмосферы t ср = 10оС.
Задача 3. Определить давление на уровне моря PH, если известно давление на
верхнем уровне PB= 995.0 мб; высота пункта над уровнем моря
h= 300м, средняя
температура рассматриваемого слоя t ср = 9.1оС, т.е. привести давление к уровню моря.
Занятие 7. 4. Барическое поле.
Задание: Изучить элементы барического поля. Выявить элементы барического поля
на предложенной схеме.
Распределение давления в пространстве представляют с помощью изобарических
поверхностей. Изобарическая поверхность- это поверхность, давление всех точек которой
одинаково.
Вследствие
изменения
температуры
направлении
изобарические
поверхности не
поверхности
и по своей форме разнообразны.
и давления
в горизонтальном
параллельны друг другу
В одних местах
и земной
изобарические
поверхности прогибаются вниз, образуя «котловины», в других- они выгибаются вверх,
образуя «холмы».
62
Изобары - это линии пересечения изобарических поверхностей
поверхностью, т.е. линии, соединяющие
с уровенной
точки с одинаковым давлением.
На
синоптической карте проводятся через равные интервалы давления, чаще через 5 гПа.
В зависимости
от формы изобар
и распределения
давления
различают
следующие виды барических образований (рис. 22).
Рис.22.Элементы барического поля ( Н-циклон, В - антициклон)
Области замкнутых изобар
с минимальным давлением
в центре
называются
барическими минимумами или циклонами. В области барического минимума давление
возрастает от центра к периферии. Области замкнутых изобар с повышенным давлением
в центре
называются
барического максимума
барическими максимумами или антициклонами.
В области
давление от центра к периферии убывает. Промежуточными
барическими системами являются : ложбина - связанная с циклоном и вытянутая от его
центра
полоса пониженного давления,
вклинивающаяся
между двумя областями
повышенного давления; гребень - связанная с антициклоном и вытянутая от его центра
полоса повышенного давления, вклинивающаяся между двумя областями пониженного
давления; седловина - барическая область, заключенная между двумя циклонами и
антициклонами, расположенными в шахматном порядке.
Тема 8. Воздушные течения в атмосфере
Цель занятия: Изучить методы и средства измерения скорости и направления ветра;
приобрести практические навыки
измерения скорости ветра с помощью анемометра;
освоить методику построения розы ветров.
Ветром
называется
горизонтальное
движение
воздух.
Причиной
возникновения ветра является неравномерное распределение атмосферного давления
63
по земной поверхности,
возникающие
из-за неравномерного
её нагревания, т.е.
первопричина возникновения ветра- неравномерное нагревание земной поверхности.
Воздух
движется
из области
высокого давления
в область низкого. Ветер
характеризуется скоростью и направлением. За направление принимают направление,
откуда
дует ветер. Ветры
над обширными пространствами, охватывающие
также
большую или меньшую толщину атмосферы, образуют воздушные течения.
Скорость
направления
ветра
измеряется
в м /сек, км /час, баллах.
Для обозначения
ветра указывают либо румб ( по 16-румбовой системе), либо азимут,
отсчитываемый в градусах от северного направления
меридиана по часовой стрелке
до направления ветра.
Вследствие
турбулентности
скорость и направление
ветра
непрерывно
меняются. На метеостанциях измеряют среднюю скорость за 10 мин; максимальную за этот же интервал времени (скорость ветра при
порывах); максимальную
между
сроками (за 3 часа при восьми срочных наблюдениях) и направление ветра, осредненное
за 2 мин ( азимут, румб). Характеристики ветра измеряются на высоте 10-12 м .
Занятие 8.1. Методы и средства для измерения скорости и направления ветра.
Задание : Составить план-схему по представленному материалу.
Приборы для измерения скорости ветра, основаны на преобразовании энергии
ветрового потока в механическое вращение различного рода вертушек, ветровых колёс,
воздушных винтов
и определении
скорости
вращения
этих агрегатов. Такие
устройства называются анемометрами (рис.23 а).
а)
б)
Рис.23. Приборы для измерения характеристик ветра
а) анемометр
б) флюгер
Другую группу приборов составляют устройства, измеряющие силовое воздействие
воздушного потока на различные тела: пластины, шары, цилиндры и т.п. Отличаются от
анемометров тем, что в результате измерения непосредственно получают силу ветра,
64
которая зависит от плотности воздуха. К таким приборам относятся флюгер Вильда,
ветромер Третьякова и т.п.( рис.23 б)
Для
измерения
вращающиеся
направления
вокруг
ветра
применяются различные
вертикальной оси и устанавливающиеся
флюгарки,
в потоке
под
воздействием ветра на их хвостовую часть.
На сети
метеорологических
станций
при
производстве
измерений
характеристик ветра (мгновенной, максимальной и средней скоростей и направление)
используются
анеморумбометр
М-63М
(Рис.24).
Датчик
анеморумбометра
устанавливается на метеорологической площадке на высоте 10-12 м от поверхности
земли.
Рис.24. Анеморумбометр М-63М
Принцип работы анеморумбометра основан на использовании зависимостей между
скоростью ветра и числом оборотов вертушки, между направлением ветра и положением
свободно
ориентирующейся
направление
ветра
последовательностей
флюгарки датчика ветра.
преобразуются
в частоту
При этом
следования
электрических импульсов, которые
скорость
и фазовый
после
и
сдвиг
дальнейших
преобразований в пульте позволяют производить отсчёты параметров ветра.
В состав анеморумбометра входят: датчик ветра, пульт, блок питания. Датчик
ветра состоит из горизонтального обтекаемого корпуса, задняя часть которого кончается
хвостовым оперением - флюгаркой. Корпус преобразователя вместе с наружной трубой
свободно вращается вокруг вертикальной стойки. В передней части горизонтального
корпуса находится воздушный винт 4.
Измерительный
пульт
представляет
собой настольный прибор, на лицевой
панели которого размещены: шкала максимальной и мгновенной скоростей; указатель
средней скорости ветра;
включения
указатель
направления
ветра; кнопки «скорость» для
прибора и измерения мгновенной скорости; шкала
65
для переключения
указателя
мгновенной скорости;
ручки
«средняя
скорость»
для включения
и
установки времени работы часового механизма и интервала осреднения для средней
скорости ветра, «сброс Vмакс» для освобождения стрелки максимальной скорости
ветра; два индикатора, указывающие шкалу отсчёта в указателе направления ветра;
кнопка «направление» для измерения направления ветра.
Датчик ветра устанавливается на метеорологической площадке, а измерительный
пульт и блок питания
в помещении станции. Для автоматической непрерывной
записи результатов наблюдений используется самописец анеморумбограф М-64М .
Занятие 8.2. Измерение скорости ветра с помощью анемометра чашечного МС-13.
Задание: Изучить принцип работы и порядок измерения скорости ветра с помощью
анемометра МС-13.
Для измерения средней скорости на метеостанциях и в промышленных условиях
используется анемометр чашечный МС-13.
Устройство и принцип работы:
Ветроприемником анемометра (рис.23 а)
служит четырехчашечная вертушка,
насажанная на ось, вращающаяся в опорах. На нижнем конце оси нарезан червяк,
связанный с редуктором, передающий
движение трём
указывающим стрелкам.
Циферблат имеет соответственно шкалы единиц, сотен, тысяч. Червяк через червячное
колесо и триб передаёт движение центральному колесу, на оси которого закреплена
стрелка шкалы единиц.
Триб центрального колеса
через промежуточное
колесо
приводит во вращение малое колесо, на оси которого насажена стрелка (шкалы сотен).
От малого колеса через второе промежуточное колесо вращение передаётся второму
малому колесу, ось которого несёт на себе стрелки тысяч
Включение и выключение
механизма
производится
арретиром, один конец
которого находится под изогнутой пластинчатой пружинкой, являющейся подпятником
червячного колеса. Для выключения счётного механизма арретир поворачивают по
часовой стрелке.
Другой конец арретира при этом поднимает пластинчатую пружину, которая,
перемещая ось колеса в осевом направлении, выводит червячное колесо из зацепления с
червяком.
Механизм анемометра закреплен в корпусе из пластмассы, нижняя часть корпуса
заканчивается винтом, служащим для крепления анемометра на стойке или шесте.
корпусе
анемометра
по обе стороны
арретира
В
ввернуты ушки, через которые
пропускается шнур для включения и выключения анемометра, поднятого на стойке
(шесте).
66
Порядок работы:
-Перед измерением скорости записывают показания по трём шкалам.
-Анемометр для измерения скорости устанавливается вертикально, одновременно
включают арретир и секундомер, измерение производят в течение 1-2 мин.
-Затем механизм выключают и записывают показания по трём шкалам анемометра и
время измерения в секундах.
-Разность между конечным и начальным отсчётами,
делят на время измерения и
определяют число делений шкалы, приходящихся на одну секунду
- Скорость ветра определяется по градуировочному графику, приложенному
к
анемометру.
Определение скорости по графику: на вертикальной оси находят число делений
шкалы, приходящихся на одну секунду. От этой точки проводится горизонтальная линия
до пересечения с прямой графика, а из точки пересечения проводится вертикальная
линия
до пересечения
с горизонтальной
осью.
Точка
пересечения
вертикали с
горизонтальной осью графика даёт искомую скорость воздушного потока в м\сек.
Занятие 8.3. Роза ветров.
Задание:
По
данным
таблицы
30
построить
розу ветров,
выделить их
господствующее направление.
Для решения многих практических задач, например, для разработки генеральных
планов
застройки территорий, необходимо
учитывать
скорости
и направления
преобладающих ветров относительно населенных районов.
Наглядное представление о ветровом режиме в заданном районе даёт роза
ветров, являющаяся графическим изображением распределения повторяемости ветров
по направлениям восьми румбов. Роза ветров строится
по данным многолетних
наблюдений и в зависимости от поставленной задачи может охватывать тот или иной
период (месяц, год и т.п.).
Роза ветров может строиться по повторяемости ветров по градациям скоростей
по восьми румбам. Обычно принимаются интервалы скоростей: 0-4; 5-9; 10-14; 15-19
м\сек и т.д.
Повторяемость каждого интервала скоростей для каждого румба выражают в
процентах от общего количества измерений характеристик ветра на метеостанции за
период, для которого строится роза ветров.
67
Также
строится
роза повторяемости ветров
по направлениям независимо
от
скоростей, а также розы повторяемости средних или максимальных скоростей по
направлениям .
Для построения розы повторяемости ветров по направлениям
направлений, затем
в масштабе
1мм = 1%
чертят 8 румбов
откладывают на румбах
значение
повторяемости каждого направления и соединяют точки прямыми линиями. На этих же
осях часто откладывают средние значения скоростей ветра.
Таблица 30. Повторяемость направлений ветра, %
Пункты
Румбы
С
Салехард
20
СВ
В
ЮВ
Ю
ЮЗ
З
СЗ
20
4
3
25
8
11
9
Березово
16
12
7
6
11
20
18
10
Советский
19
4
9
14
14
10
21
12
Нефтеюганск
8
8
8
13
18
17
17
10
Ханты-Мансийск
13
7
14
5
7
21
24
8
Угут
11
8
5
8
22
17
11
16
Кондинское
11
10
8
7
19
18
16
12
Демьянское
16
7
7
10
20
18
12
10
Тобольск
13
3
14
11
9
16
19
15
Ишим
14
7
6
4
23
20
13
13
Омск
14
9
6
5
17
18
16
15
Тюмень
6
5
7
12
17
25
16
12
Заключение
Лабораторно-практические
лаборатории
занятия
проводятся в специально оборудованной
университета. Работы выполняются
студентами самостоятельно
под
руководством преподавателя. Необходимым условием является подготовка студентов к
выполнению каждого лабораторно - практического
контролировать
степень подготовленности
задания, преподаватель
каждого
студента
обязан
к выполнению
лабораторной работы. Работа выполняется в отдельной тетради, которые по окончанию
занятия
проверяются
преподавателем.
Незаконченные
задания
выполняются
самостоятельно к следующему занятию. Студенты обязаны защитить отчёты по
каждой лабораторной работе в сроки, установленные преподавателем.\
Каждая тема программы завершаются проверочным тестом. Оценки за защиты
отчётов, тесты определяют текущую успеваемость.
68
Список литературы
1. Моргунов,
приборы
В.К.
Основы
метеорологии,
климатологии.
Метеорологические
и методы наблюдений: Учебник / В.К.Моргунов. - Ростов/ Д.: Феникс.-
Новосибирск : Сибирское соглашение , 2005.-331с.
2. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Метеорологические
наблюдения на станциях. Выпуск 3, часть 1.- Л.: Гидрометеоиздат, 1985.- 201с.
3. Хромов,
С.П.,
Мамонтов,
Л.И.
Метеорологический
словарь
/редактор
В.И.Кузьменко.- Л.: Гидрометеоиздат, 1974. -234 с.
3.Методические
указания
по изучению
дисциплины
и выполнению
контрольной работы для студентов заочной формы обучения
Для
студентов
заочной
формы обучения выполнение контрольной
предусмотрено Учебным планом.
работы
не
Темы для изучения теоретического материала,
лабораторных работ, самостоятельной работы
приведены в Рабочей программе (
таблицы 2,4,5). Методические указания для выполнения курсовой работы приведены
в Рабочей программе.
Задания на зачёт
Вариант 1 ( все ответы проанализировать, объяснить)
1.
Почему небо голубое?
2.
Потоки какой солнечной радиации преобладают в полдень в ясный день
3.
Что можно предпринять, чтобы грядка нагрелась быстрее?
4.
Какой барической системе соответствует данная погода: Облачность 10 баллов,
дождь, ветер юго- западный, 5 м\сек, давление упало на 3 мб за последние 3 часа?
5.
В каком районе города скорость ветра будет усиливаться?
6.
Где будет сильнее ветер: над сушей или океаном?
7.
Почему в июле в умеренных широтах на глубине 2-3 м можно встретить
замерзшие слои почвы?
8.
Почему поздней осенью над рекой образуется туман?
9.
Почему дым из труба опускается вниз?
10.
Почему ночью у водоёма теплее, чем на возвышенности?
11.
Какой воздушной массе соответствует годовая амплитуда температуры равная
60оС
12.
Почему образуются облака?
69
13.
Назовите вид осадков по следующему описанию: малая интенсивность, мелкие, на
лужах не оставляют следов
14.
Какому типу климата соответствует следующее описание: Равномерный
температурный режим в течение всего года, средние температуры +24- +28 оС, годовая
амплитуда 1-5 оС, относительная влажность 70-90%, осадков 1000-3000 мм за год?
Вариант 2 ( все ответы проанализировать, объяснить)
1.
Почему небо на закате оранжевое, красное?
2.
Потоки какой солнечной радиации преобладают на закате в ясный день
3.
Что можно предпринять, чтобы грядка не нагревалась ?
4.
Какой барической системе соответствует данная погода: Ясно, без осадков, ветер
северо- западный, 4 м\сек, давление выросло на 1.3 мб за последние 3 часа?
5.
Почему в лесу даже в ветряную погоду тихо?
6.
Где будет сильнее ветер: над лесом или над полем?
7.
Почему в ноябре в умеренных широтах на глубине 2-3 м можно встретить
незамерзшие слои почвы?
8.
Когда образуется роса?
9.
Всегда ли температура с высотой в атмосфере понижается?
10.
Почему днём у водоёма холоднее, чем на возвышенности?
11.
Какой воздушной массе соответствует годовая амплитуда температуры равная
15оС?
12.
Почему облака различаются по внешнему виду?
13.
Назовите вид осадков по следующему описанию: средняя интенсивность,
выпадают на большой площади, равномерно, длительное время
14.
Какому типу климата соответствует следующее описание: средние температуры
июля +26… +40 о С, января - +10… +22 о С ,годовая амплитуда 15-20 оС, осадков
менее250 мм за год, характерны пыльные бури
Вариант 3 ( все ответы проанализировать, объяснить)
1. Почему небо выглядит белёсым, при этом облачности нет?
2. Потоки какой солнечной радиации преобладают в пасмурный день?
3. Что можно предпринять, чтобы защитить растения от заморозка?
4. Какой барической системе соответствует данная погода: Малооблачно, без осадков,
тихо, давление за последние 3 часа не изменилось?
5. Почему в степях высаживают лесные полосы?
6. Где будет сильнее ветер: над в городу или сельской местности?
7. На какой глубине на восходе солнца
70
почва будет холоднее?
8. Верна ли примета, если утром роса, днём дождя не будет?
9. У земной поверхности температура равна 5.1 оС, чему равна температура на высоте
100 м?
10. Глубина 10см в почве и водоёме: где выше температура в ясный день в полдень?
11.Какой воздушной массе соответствует годовая амплитуда температуры равная 0-5оС?
12. Какие облака могут образоваться в жаркую погоду при неустойчивом состоянии
атмосферы?
13. Назовите вид осадков по следующему описанию: большая интенсивность, выпадают
на небольшой площади, кратковременны
14. Какому типу климата соответствует следующее описание: большие сезонные
различия в радиационных условиях, средние температуры июля +18 о С, января - 10 о С ,
осадков 600 мм за год
Вариант 4 ( все ответы проанализировать, объяснить)
1. Почему небо голубое?
2. Потоки какой солнечной радиации преобладают в полдень в ясный день
3. Что можно предпринять, чтобы грядка нагрелась быстрее?
4. Какой барической системе соответствует данная погода: Облачность 10 баллов,
дождь, ветер юго- западный, 5 м\сек, давление упало на 3 мб за последние 3 часа?
5. В каком районе города скорость ветра будет усиливаться?
6. Где будет сильнее ветер: над сушей или океаном?
7. Почему в июле в умеренных широтах на глубине 2-3 м можно встретить замерзшие
слои почвы?
8. Верна ли примета, если утром роса, днём дождя не будет?
9. У земной поверхности температура равна 5.1 оС, чему равна температура на высоте
100 м?
10. Глубина 10см в почве и водоёме: где выше температура в ясный день в полдень?
11.Какой воздушной массе соответствует годовая амплитуда температуры равная 0-5оС?
12. Какие облака могут образоваться в жаркую погоду при неустойчивом состоянии
атмосферы?
13. Назовите вид осадков по следующему описанию: большая интенсивность, выпадают
на небольшой площади, кратковременны
14.Какому типу климата соответствует следующее описание: большие сезонные
различия в радиационных условиях, средние температуры июля +18 о С, января - 10 о С ,
осадков 600 мм за год
71
Вариант 5( все ответы проанализировать, объяснить)
1.
Почему небо на закате оранжевое, красное?
2.
Потоки какой солнечной радиации преобладают на закате в ясный день
3.
Что можно предпринять, чтобы грядка не нагревалась ?
4.
Какой барической системе соответствует данная погода: Ясно, без осадков, ветер
северо- западный, 4 м\сек, давление выросло на 1.3 мб за последние 3 часа?
5.
Почему в лесу даже в ветряную погоду тихо?
6.
Где будет сильнее ветер: над лесом или над полем?
7.
Почему в ноябре в умеренных широтах на глубине 2-3 м можно встретить
незамерзшие слои почвы?
8.
Когда образуется роса?
9.
Всегда ли температура с высотой в атмосфере понижается?
10.
Почему днём у водоёма холоднее, чем на возвышенности?
11.
Какой воздушной массе соответствует годовая амплитуда температуры равная
15оС?
12.
Почему облака различаются по внешнему виду?
13.
Назовите вид осадков по следующему описанию: средняя интенсивность,
выпадают на большой площади, равномерно, длительное время
14.
Какому типу климата соответствует следующее описание: средние температуры
июля +26… +40 о С, января - +10… +22 о С ,годовая амплитуда 15-20 оС, осадков
менее250 мм за год, характерны пыльные бури
Вариант 6 ( все ответы проанализировать, объяснить)
1. Почему небо выглядит белёсым, при этом облачности нет?
2. Потоки какой солнечной радиации преобладают в пасмурный день?
3. Что можно предпринять, чтобы защитить растения от заморозка?
4. Какой барической системе соответствует данная погода: Малооблачно, без осадков,
тихо, давление за последние 3 часа не изменилось?
5. Почему в степях высаживают лесные полосы?
6. Где будет сильнее ветер: над в городу или сельской местности?
7. На какой глубине на восходе солнца
почва будет холоднее?
8. Почему поздней осенью над рекой образуется туман?
9. Почему дым из труба опускается вниз?
10. Почему ночью у водоёма теплее, чем на возвышенности?
11. Какой воздушной массе соответствует годовая амплитуда температуры равная 60оС
72
12. Почему образуются облака?
13. Назовите вид осадков по следующему описанию: малая интенсивность, мелкие, на
лужах не оставляют следов
14. Какому типу климата соответствует следующее описание: Равномерный
температурный режим в течение всего года, средние температуры +24- +28 оС,
годовая амплитуда 1-5 оС, относительная влажность 70-90%, осадков 1000-3000 мм
за год?
Вариант 7 ( все ответы проанализировать, объяснить)
1.
Почему небо голубое?
2.
Потоки какой солнечной радиации преобладают в полдень в ясный день
3.
Что можно предпринять, чтобы грядка нагрелась быстрее?
4.
Какой барической системе соответствует данная погода: Ясно, без осадков, ветер
северо- западный, 4 м\сек, давление выросло на 1.3 мб за последние 3 часа?
5.
Почему в лесу даже в ветряную погоду тихо?
6.
Где будет сильнее ветер: над лесом или над полем?
7.
Почему в ноябре в умеренных широтах на глубине 2-3 м можно встретить
незамерзшие слои почвы?
8.
Когда образуется роса?
9.
Всегда ли температура с высотой в атмосфере понижается?
10.
Почему днём у водоёма холоднее, чем на возвышенности?
11.
Какой воздушной массе соответствует годовая амплитуда температуры равная
60оС
12.
Почему образуются облака?
13.
Назовите вид осадков по следующему описанию: малая интенсивность, мелкие, на
лужах не оставляют следов
14.
Какому типу климата соответствует следующее описание: Равномерный
температурный режим в течение всего года, средние температуры +24- +28 оС, годовая
амплитуда 1-5 оС, относительная влажность 70-90%, осадков 1000-3000 мм за год.
Вариант 8 ( все ответы проанализировать, объяснить)
1.
Почему небо на закате оранжевое, красное?
2.
Потоки какой солнечной радиации преобладают на закате в ясный день
3.
Что можно предпринять, чтобы грядка не нагревалась ?
4.
Какой барической системе соответствует данная погода: Облачность 10 баллов,
дождь, ветер юго- западный, 5 м\сек, давление упало на 3 мб за последние 3 часа?
5.
В каком районе города скорость ветра будет усиливаться?
73
6.
Где будет сильнее ветер: над сушей или океаном?
7.
Почему в июле в умеренных широтах на глубине 2-3 м можно встретить
замерзшие слои почвы?
8.
Почему поздней осенью над рекой образуется туман?
9.
Почему дым из труба опускается вниз?
10.
Почему ночью у водоёма теплее, чем на возвышенности?
11.
Какой воздушной массе соответствует годовая амплитуда температуры равная
15оС?
12.
Почему облака различаются по внешнему виду?
13.
Назовите вид осадков по следующему описанию: средняя интенсивность,
выпадают на большой площади, равномерно, длительное время
14.
Какому типу климата соответствует следующее описание: средние температуры
июля +26… +40 о С, января - +10… +22 о С ,годовая амплитуда 15-20 оС, осадков
менее250 мм за год, характерны пыльные бури
Вариант 9 ( все ответы проанализировать, объяснить)
1.
Почему небо выглядит белёсым, при этом облачности нет?
2.
Потоки какой солнечной радиации преобладают в пасмурный день?
3.
Что можно предпринять, чтобы защитить растения от заморозка?
4.
Какой барической системе соответствует данная погода: Малооблачно, без
осадков, тихо, давление за последние 3 часа не изменилось?
5.
Почему в степях высаживают лесные полосы?
6.
Где будет сильнее ветер: над в городу или сельской местности?
7.
На какой глубине на восходе солнца
8.
почва будет холоднее?
9.
Верна ли примета, если утром роса, днём дождя не будет?
10.
Глубина 10см в почве и водоёме: где выше температура в ясный день в полдень?
11.
.Какой воздушной массе соответствует годовая амплитуда температуры равная 0-
5оС?
12.
Какие облака могут образоваться в жаркую погоду при неустойчивом состоянии
атмосферы?
13.
Назовите вид осадков по следующему описанию: большая интенсивность,
выпадают на небольшой площади, кратковременны
14.
Какому типу климата соответствует следующее описание: большие сезонные
различия в радиационных условиях, средние температуры июля +18 о С, января - 10 о С ,
осадков 600 мм за год
74
Вариант 10 ( все ответы проанализировать, объяснить)
1.
Почему небо голубое?
2.
Потоки какой солнечной радиации преобладают в полдень в ясный день
3.
Что можно предпринять, чтобы грядка нагрелась быстрее?
4.
Какой барической системе соответствует данная погода: Облачность 10 баллов,
дождь, ветер юго- западный, 5 м\сек, давление упало на 3 мб за последние 3 часа?
5.
В каком районе города скорость ветра будет усиливаться?
6.
Где будет сильнее ветер: над сушей или океаном?
7.
Почему в июле в умеренных широтах на глубине 2-3 м можно встретить
замерзшие слои почвы?
8.
Верна ли примета, если утром роса, днём дождя не будет?
9.
У земной поверхности температура равна 5.1 оС, чему равна температура на
высоте 100 м?
10.
Глубина 10см в почве и водоёме: где выше температура в ясный день в полдень?
11.
Какой воздушной массе соответствует годовая амплитуда температуры равная 0-
5оС?
12.
Какие облака могут образоваться в жаркую погоду при неустойчивом состоянии
атмосферы?
13. Назовите вид осадков по следующему описанию: большая интенсивность, выпадают
на небольшой площади, кратковременны
14. Какому типу климата соответствует следующее описание: большие сезонные
различия в радиационных условиях, средние температуры июля +18 о С, января - 10 о С ,
осадков 600 мм за год?
4. Методические указания для проведения занятий в интерактивной форме.
1. Работа в малых группах. Тема занятия : Измерение влажности воздуха по
аспирационному психрометру.
Цель:
умение
работать в группе; способность отстоять
свою точку
зрения;
выявление лидера.
Академическая
группа
делится
на малые
группы по 4-5
участнику раздается задание, приведенное в таблице 31.
75
человек. Каждому
Таблица
31 . Измерение влажности воздуха по аспирационному психрометру
в июне месяце на опушке леса.
Наставление
гидромете
орологиче
ским
станциям
и постам
1
3
5
8
10
13
2
4
11
14
6
1
12
7
15
9
13
16
На
Гру
пповое
реш
ение
Индиви
дуальное
решени
е
2
3
Вопросы
4
Повесить психрометр в установленном месте на высоте
2 м от поверхности земли
Взять резиновый баллон с зажимом, заранее заполненный
дистиллированной водой, и легким нажимом довести воду
в пипетке не ближе , чем на 1 см о края, и удержать на этом
уровне при помощи зажима
Завести пружину заводного механизма психрометра
Ввести поправки в показания термометра, взятые из
паспорта термометра
Вынести психрометр и сразу же смочить резервуар,
обтянутый батистом
Вынести психрометр из помещения за 15 мин до момента
отсчёта
За 4 мин до начала наблюдения смочить батист на
резервуаре термометра
С помощью «Психрометрических таблиц» определить
упругость водяного пара, относительную влажность,
дефицит насыщения , точку росы
За 3-4 мин до отсчёта вторично включить аспирационное
устройство, но не делать повторного смачивания
Ввести пипетку во внутреннюю трубку защиты и смочить
батист
Снять наружный экран правого термометра и обернуть
батистом в один слой, охватывая резервуар термометра на
расстоянии 3 см
Вынести психрометр из помещения за 30 мин до момента
отсчёта
Выждав некоторое время, не вынимая пипетки из трубки
разжать зажим , вбирая воду в баллон и вынуть пипетку
Установить перед отсчётом остаётся ли показание «сухого»
термометра постоянным или меняется
Через 4 мин после пуска вентилятора произвести отсчёт
по термометрам с точностью до 0.25 цены деления
шкалы,значение округлить до 0,1оС.
Включить аспирационное устройство на 8 мин
Процесс наблюдения повторяется сначала
1 этапе работа выполняется индивидуально. В 3 столбце проставляются цифры
в определенной
последовательности, в зависимости от порядка
измерения
по
аспирационному психрометру в теплый период года, оставшиеся вопросы относятся к
76
холодному
периоду году, расставляются
наблюдений. На 2 этапе
приоритеты,
- происходит групповое
также
исходя
из порядка
обсуждение порядка измерений,
проставляются результаты в столбец 2. Каждый участник, вправе исправить свой
результат в столбце 3, если согласен с решением группы, либо оставить свой. 3 этап –
преподаватель даёт правильные ответы, каждый участник проверяет свой и групповой
результат. Проставляется разница в баллах, если ответы были неверны, эта разница из
столбца 3 суммируется, по количеству баллов выявляется оценка.
Преподаватель
анализирует индивидуальную и групповую работу, выявляет
лидеров, делает вывод об умении каждого работать в группе.
Оценки: 0-16 баллов - отлично
17-32 баллов -хорошо
33- 48 баллов - удовлетворительно
более 48 баллов- неудовлетворительно
2. Экскурсия . Цель – ознакомление с объёмом работа окружной
гидрометеорологической станции г. Ханты-Мансийска; с её структурой; порядком
проведения метеорологических наблюдений на метеорологической площадке;
составлением прогнозов погоды; с аналитической лабораторией.
3. Тестовые задания — это учебно-методические материалы для самоподготовки,
текущего и итогового контроля, которые предназначены для выработки умений и навыков
практического применения теоретических знаний . Тесты используются с целью контроля
хода и результатов теоретического и практического усвоения учебного материала по
дисциплине. Включают как тесты для самопроверки, а также итоговые и промежуточные.
Система тестов представлена в виде комплекса тестовых вопросов. Тестовые вопросы,
объединены в блоки по конкретному разделу (теме) учебной дисциплины.
5. Методические указания
по организации
самостоятельной
работы
студентов по изучению дисциплины.
Самостоятельная работа студентов (СРС) проводится с целью формирования
общекультурных и профессиональных компетенций, понимаемых как способность
применять знания, умения и личностные качества для успешной деятельности в
определенной области, в том числе: формирования умений по поиску и использованию
нормативной, правовой, справочной и специальной литературы, а также других
источников информации; качественного освоения и систематизации полученных
теоретических знаний, их углубления и расширения по применению на уровне
межпредметных связей; формирования умения применять полученные знания на практике
(в профессиональной деятельности) и закрепления практических умений студентов;
77
развития познавательных способностей студентов, формирования самостоятельности
мышления; совершенствования речевых способностей; развития активности студентов,
творческой инициативы, самостоятельности, ответственности и организованности;
формирования
способностей
к
саморазвитию
(самопознанию,
самоопределению,
самообразованию, самосовершенствованию, самореализации, саморегуляции); развития
научно-исследовательских навыков; развития навыков межличностных отношений.
Самостоятельная
работа
студента
может
быть
как
аудиторная,
так
и
внеаудиторная.
1.Аудиторная
работа по дисциплине Учение об атмосфере
тестирование студентов по отдельным темам; выполнение
включает
текущее
лабораторных
работ
используя методические указания; анализ таблиц .
2. Внеаудиторная СРС включает следующие виды деятельности студента:
а) изучение отдельных тем теоретического курса , запланированных преподавателем:
д) выполнение курсовой работы. -
составление плана –схемы по вопросам : строение
атмосферы; спектральный состав солнечной радиации и его изменение;
- составление сравнительных таблиц : географическое распределение температуры
воздуха по земному шару; географическое распределение осадков по земному шару;
географическое распределение давления у земной поверхности в январе и июле; циклоны
и антициклоны; местная циркуляции; классификация климатов по В. Кеппену – Треварту;
Л.С. Бергу. Б.П. Алисову.
б) подготовку к выполнению и сдаче лабораторных работ;
в) подготовку к коллоквиумам, тестированию, зачетам;
Для успешного выполнения самостоятельной работы в Рабочей программе
приводятся вопросы для подготовки к коллоквиуму и тестированию; методические
указания по выполнению курсовой работы; вопросы к зачёту.
5. Конспект теоретического материала.
Лекция 1. Введение. Метеорология и климатология.
Продолжительность : 2 часа
Цель лекции: Рассмотреть основные задачи и понятия науки об атмосфере.
Рекомендуемая литература: 1. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и
климатология.- М.: МГУ, 2006.-582с.
2. Захаровская Н.Н., Ильиничев В.В. Метеорология
и климатология.- М.:Колос.,2004.-127 с.
78
Метеорология- наука об атмосфере, о ее составе, строении, свойствах и
протекающих в ней физических и химических процессах. Теоретические и практические
задачи
метеорологии.
Разделы
метеорологии:
физика
атмосферы;
динамическая
метеорология; синоптическая метеорология; химия атмосферы. Прикладные разделы
метеорологии: агрометеорология;
авиационная ; морская
медицинская
метеорология;
и т.д. Основное понятие
биометеорология;
метеорологии – погода.
Метеорологические величины, атмосферные явления. Связь метеорологии
с другими
науками. Межгодовая изменчивость атмосферных условий. Климат в широком и узком
смыслах. Климатология. Главные задачи климатологии. Организация метеорологических
наблюдений.
Основные
методы,
непрерывные наблюдения;
процессов;
натурный
применяемые
в
метеорологии:
эксперимент;
метод математического моделирования атмосферных
эксперимент;
лабораторное
моделирование
некоторых
атмосферных процессов; статистические методы анализа больших массивов наблюдений;
физико-математический
анализ;
численные
методы
с
применением
ЭВМ.
Метеорологические наблюдения. Основные метеорологические величины и атмосферные
явления,
регистрируемые
на
метеостанциях.
Аэрологические
наблюдения.
Аэрономические наблюдения. Метеорологические и аэрологические станции и посты.
Метеорологическая
сеть. Требования к размещению станций и постов. Сроки
наблюдений. Синоптические
наблюдений.
карты. Измерительные
Метеорологические
площадки.
метеорологических
площадок. Методы
Радиозондирование.
Метеорологическая
метеорологическая
Требования
изучения
служба,
организация. Всемирная
средства, применяемые
к
обустройству
верхних слоев
её
для
задачи.
служба погоды. История
атмосферы.
Всемирная
развития
метеорологии и климатологии. Служба погоды. Прогноз погоды.
Вопросы для самопроверки: 1. Определение метеорологии. 2. Задачи метеорологии.
3.Разделы метеорологии. 4.Определение
погоды. 5. Что такое
метеорологическая
величина и атмосферные явления? 6. Перечислить методы, применяемые в метеорологии.
7. Какие метеорологические величины и атмосферные явления регистрируются в
метеорологии? 8. Перечислить требования , предъявляемые к размещению станций и
постов. 9.Назать приборы, применяемые на
Перечислить
требования, предъявляемые
метеорологических площадках. 10.
к обустройству
метеорологической
площадки.11. Международное сотрудничество в области метеорологии и климатологии.
12. Назвать основные этапы развития метеорологии. 13. Что представляет собой служба
погоды? 14. Как составляется прогноз погоды?
79
Лекция 2. Воздух в атмосфере.
Продолжительность : 2 часа
Цель лекции: Ознакомить с понятиями атмосфера, её составом, основными
характеристиками.
Рекомендуемая литература: 1. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и
климатология.- М.: МГУ, 2006.-582с.
2. Захаровская Н.Н., Ильиничев В.В. Метеорология
и климатология.- М.:Колос.,2004.-127 с.
Атмосфера. История формирования атмосферы. Атмосферный воздух. Свойства
атмосферного воздуха. Состав сухого воздуха. Значение для биосферы азота, кислорода,
углекислого газа. Водяной пар. Изменение содержания водяного пара по вертикали и
горизонтали. Озон, его образование. Значение
аэрозолей
Границы
в загрязнение
биосферы.
Аэрозоли.
атмосферы. Электрически заряженные
атмосферы. Электрическое поле
Электропроводность
для
в атмосфере. Легкие
Вклад
частицы - ионы.
и тяжелые
ионы.
атмосферы. Ионосфера. Напряженность электрического
поля.
Строение атмосферы по изменению температуры. Основные слои: тропосфера,
стратосфера, мезосфера, термосфера, экзосфера. Строение атмосферы по составу воздуха:
гомосфера, гетеросфера. Строение атмосферы по влиянию на летающие аппараты.
Атмосферное давление и плотность воздуха. Барометрическая
формула. Уравнение
состояния. Температура воздуха. Ветер.
Вопросы
для
самопроверки:
1. Понятие
атмосферы. 2. История формирования
атмосферы. 3. Состав атмосферного воздуха. 4. Значение для биосферы основных газов.
5. электрическое поле атмосферы. 6. Основные слои атмосферы. 7. Дать определение
атмосферного
давления. 8. Дать определение
плотности воздуха.
9. Практическое
применение барометрической формулы. 10. Что такое ветер?
Лекция 3. Радиация в атмосфере.
Продолжительность : 2 часа
Цель лекции: Изучить тепловое и лучистое равновесие Земли.
Рекомендуемая литература: 1. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и
климатология.- М.: МГУ, 2006.-582с.
2. Захаровская Н.Н., Ильиничев В.В. Метеорология
и климатология.- М.:Колос.,2004.-127 с. 3. Исаев А.А. Экологическая климатология. М.: Научный мир, 2001. -458с.
80
Солнечная и земная радиация. Электромагнитная радиация. Электромагнитный
спектр: радиоволны, инфракрасные лучи , видимые лучи, ультрафиолетовые лучи, гамма и
рентгеновские лучи.
Характеристика и значение ультрафиолетовой, видимой и
инфракрасной радиации. Фотосинтетически активная радиация. Солнечная постоянная.
Прямая, рассеянная, поглощенная
и отраженная
радиация. Суммарная
радиация.
Изменение в суточном ходе. Отличие рассеянной радиации от прямой. Рассеивание
солнечной радиации на крупных частицах. Значение рассеивания солнечной радиации в
атмосфере. Количество рассеянной солнечной радиации зависит от продолжительности
дня, высоты Солнца, прозрачности
атмосферы, облачности, снежного
покрова.
Поглощенная радиация. Поглощение радиации газами атмосферы : азотом, кислородом,
озоном, углекислым газом, водяным паром. Отраженная радиация. Альбедо. Суммарная
радиация. Ослабление
солнечной
радиации в атмосфере
путем поглощения
и
рассеивания. Причины ослабления солнечной радиации: длина пути, проходимого лучем,
прозрачность
атмосферы.
Прозрачность
атмосферы.
Замутненность
атмосферы.
Радиационный баланс земной поверхности. Излучение земной поверхности, встречное
излучение, эффективное
излучение.
Парниковый эффект, Уходящая
радиация.
Тепловое и лучистое равновесие Земли. Методы измерения радиации. Географическое
распределение солнечной радиации и радиационного баланса.
Вопросы для самопроверки: 1. Как подразделяется электромагнитная радиация? 2.
Каков спректральный
состав
солнечной
радиации?
3. Охарактеризовать
инфракрасные лучи, видимые лучи, ультрафиолетовые лучи. 4. Что понимается под
солнечной постоянной? 5. Что называется прямой, рассеянной и суммарной радиацией?
6. Как изменяется солнечная радиация, проходя сквозь толщу атмосферы? 7. Каково
значение рассеянной радиации в атмосфере? 8. Как происходит поглощение солнечной
радиации
в атмосфере? 9. Что такое встречное излучение атмосферы? 10. Что такое
коэффициент прозрачности атмосферы? 11. Что такое радиационный баланс? 12. Как
изменяется суммарная радиация и радиационный баланс по земной поверхности?
Лекция 4. Тепловой режим атмосферы.
Продолжительность : 2 часа
Цель лекции: Осветить основные изменения теплового баланса системы Земля –
атмосфера.
Рекомендуемая литература: 1. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и
климатология.- М.: МГУ, 2006.-582с.
2. Захаровская Н.Н., Ильиничев В.В. Метеорология
и климатология.- М.:Колос.,2004.- 127с. 3. Исаев А.А. Экологическая климатология. - М.:
Научный мир, 2001. -458с.
81
Понятие теплового режима атмосферы. Пути теплообмена между атмосферным
воздухом и земной поверхностью: радиационный; теплопроводность ( молекулярная и
турбулентная); испарение
и конденсация; адиабатический.
Индивидуальные
и
локальные изменения температуры. Тепловой баланс земной поверхности. Уравнение
теплового баланса земной поверхности, его смысл. Различия
в тепловом режиме
почвы и водоёмов. Суточный и годовой ход температуры на поверхности почвы.
Влияние растительного покрова на температуры поверхности почвы. Влияние снежного
покрова
на температуру поверхности почвы. Распространение тепла в глубь почвы.
Законы Фурье.Методы измерения температуры почвы и воздуха. Суточный и годовой
ход температуры воздуха у земной поверхности. Амплитуда суточного и годового хода
температуры
воздуха.
Типы годового хода
температуры
воздуха. Заморозки.
Континентальность климата. Географическое распределение температуры воздуха у
земной поверхности. Распределение температуры воздуха с высотой в тропосфере и
стратосфере. Стратификация
атмосферы
и вертикальное
воздуха; для насыщенного
воздуха. Стратификация
равновесие
для
сухого
воздушных масс. Инверсии
температуры. Тепловой баланс системы Земля-атмосфера.
Вопросы
для
самопроверки:
1. Что называют тепловым режимом
атмосферы? 2.
Назовите пути теплообмена между атмосферным воздухом и земной поверхностью? 3.
Какие изменения температуры различают в атмосфере? 4. Назовите составляющие
теплового баланса. 5. В чем заключаются различия в тепловом режиме почвы и
водоёмов? 6. Каким образом изменяется температура поверхности почвы в суточном и
годовом ходе? 7. Как влияют растительный снежный покров на температуру почвы? 8.
Какими приборами измеряется температура поверхности почвы и воздуха? 9. Как
изменяется
температура
воздуха
в суточном и годовом ходе?
10. Какой климат
называется морским, какой –континентальным? 11. Перечислите типы годового хода
температуры воздуха. 12. Как изменяется температура воздуха по территории земного
шара? 13. Как распределяется температура воздуха с высотой? 14. Что такое инверсия ?
15. Что представляет собой тепловой баланс система Земля- атмосфера?
Лекция 5. Вода в атмосфере
Продолжительность : 4 часа
Цель лекции: Раскрыть пути поступления водяного пара в атмосферу, его изменения и
получаемые при этом продукты конденсации.
Рекомендуемая литература: 1. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и
82
климатология.- М.: МГУ, 2006.-582с.
2. Захаровская Н.Н., Ильиничев В.В. Метеорология
и климатология.- М.:Колос.,2004.- 127с. 3. Исаев А.А. Экологическая климатология. - М.:
Научный мир, 2001. -458с.
Понятие испарения и насыщения. Скорость испарения. Испаряемость. Географическое
распределение испарения и испаряемости. Понятие влажности воздуха. Характеристики
влажности. Методы измерения влажности воздуха. Суточный и годовой ход упругости
водяного пара и относительной влажности. Географическое распределение влажности
воздуха. Изменение влажности
в высотой. Конденсация в атмосфере. Механизмы
подъёма воздуха. Ядра конденсации. Облака. Микроструктура
Классы облаков по фазовому
и водность облаков.
состоянию: водяные, смешанные, ледяные.
Размеры
облачных капель. Международная классификация облаков. Описание основных родов
облаков. Генетическая
классификация облаков. Световые
явления
в облаках.
Облачность, ей суточный и годовой ход. Географическое распределение облачности.
Продолжительность солнечного сияния. Дымка, туман, мгла. Условия образования
туманов. Географическое распределение туманов. Осадки , выпадающие из облаков.
Классификация осадков по генетическому признаку: обложные, ливневые, моросящие.
Классификация осадков по форме: дождь, морось, снег, снежная и ледяная крупа,
снежные
зерна, ледяные
иглы, ледяной
дождь, град.
Образование
осадков.
Искусственное воздействие на облака. Электричество облаков и осадков. Гроза. Молния
и гром. Огни
святого Эльма. Наземные
гидрометеоры: роса, иней, жидкий
налёт,
твердый налет,изморось, гололед. Характеристика режима осадков. Суточный ход
осадков.Годовой ход осадков: экваториальный тип; тропический тип; тип тропических
муссонов; средиземноморский тип; внутриматериковый тип умеренных широт; морской
тип умеренных широт; муссонный тип умеренных широт; полярный тип. Изменчивость
сумм осадков. Засухи. Продолжительность и интенсивность осадков. Географическое
распределение осадков. Характеристики увлажнения. Водный баланс на земном шаре.
Внешний
и внутренний
влагооборот. Снежный покров. Климатическое
значение
снежного покрова. Снеговая линия. Метели.
Вопросы
для самопроверки: 1. Что такое влагооборот? 2. Что такое испарение и
конденсация, испаряемость?
3.
Перечислите
и охарактеризуйте гигрометрические
влажности? 4. Опишите основные принципы , положенные в основу приборов для
измерения
влажности
воздуха.
4. Дайте характеристику
суточного
и годового
изменения упругости водяного пара и относительной влажности. 5. Как распределяется
83
упругость водяного
пара и относительная
влажность
по земному
шару?
6. Как
происходит конденсация в атмосфере? 7. Что такое ядра конденсации? 8. Что такое
облака, туманы, дымка? 9. Охарактеризуйте микроструктуру и водность облаков. 10.
Опишите
международную классификацию облаков. 11. Опишите
генетическую
классификацию облаков. 12. Перечислите основные световые явления
Опишите
географическое
распределение
облачности.
14.
в облаках. 13.
Что
называется
продолжительностью солнечного сияния? 15. Каким образом подразделяются осадки в
зависимости
приводящие
от условий
образования, по форме?
к образованию осадков. 17. Перечислите
16. Перечислите
наземные
процессы,
гидрометеоры. 18.
Опишите географическое распределение осадков. 19. Опишите водный баланс на
земном шаре. 20.Что такое снежный покров, метель?
Лекция 6. Барическое поле и ветер.
Продолжительность : 2 часа
Цель лекции: Рассмотреть основные задачи и понятия науки об атмосфере.
Рекомендуемая литература: 1. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и
климатология.- М.: МГУ, 2006.-582с.
2. Захаровская Н.Н., Ильиничев В.В. Метеорология
и климатология.- М.:Колос,2004.-127 с.
Факторы, влияющие
на
атмосферное
давление. Единицы
измерения
давления.
Приборы, применяемые для измерения атмосферного давления: стационарный ртутный
барометр; барометр – анеройд; барограф. Горизонтальный
градиент давления.
Вертикальный градиент давления. Плотность воздуха. Изменение плотности воздуха с
высотой. Изобары. Барическое поле. Карты барической топографии ( АТ- 850, 700, 500,
400, 300, 200, 100 мб). Барические системы. Циклоны и антициклоны. Незамкнутые
барические системы: ложбина, гребень, седловина. Причины возникновения ветра.
Линии
тока и изотахи.
барического
градиента.
Геострофический
Влияние
препятствий
Отклоняющая
ветер. Градиентный
сила
на ветер. Сила
горизонтального
вращения Земли ( сила
ветер.
Термический
Кариолиса).
ветер. Сила
трения.
Уровень трения. Слой трения или планетарный пограничный слой. Термическая и
динамическая
турбулентность. Влияние
силы
трения
на направление
ветра.
Направление ветра в циклонах и антициклонах. Точки сходимости и расходимости.
Изменение влияние силы трения с высотой. Изменение направления ветра с высотой.
Суточный ход скорости ветра. Причина суточного хода скорости ветра. Суточный ход
направления
ветра. Барический
закон
84
ветра ( закон Бейс-Балло).
Приборы,
применяемые для измерения скорости и направления ветра: флюгеры, анемометры,
анеморумбометр.
Вопросы
для
самопроверки:
1.Перечислить
факторы, влияющие
давление. 2. Какие приборы применяются для измерения
на атмосферное
давления? 3. Что такое
горизонтальный градиент давления? 4. Что такое вертикальный градиент давления? 5.
Что такое плотность воздуха? 6. Что такое барическое поле? 7. Что такое изобара? 8.
Какие существуют барические системы, дайте их характеристики? 9. Что такое линии
тока, изотахи? 10. Как влияют препятствия на ветер? 11. Какие силы изменяют скорость
и направление ветра? 12. Что такое геострофический, градиентный
и термический
ветер? 13. Сформулируйте барический закон ветра. 14. Какие приборы применяются
для измерения скорости и направления ветра?
Лекция 7. Атмосферная циркуляция.
Продолжительность : 2 часа
Цель лекции: Рассмотреть масштабы атмосферных движений и сложность атмосферной
циркуляции.
Рекомендуемая литература: 1. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и
климатология.- М.: МГУ, 2006.-582с.
2. Захаровская Н.Н., Ильиничев В.В. Метеорология
и климатология.- М.:Колос,2004.-127 с.
Масштабы атмосферных движений: микрометеорологический; конвективных облаков с
горизонтальными размерами порядка 1-10км и временем существования
от десятка
минут до одного – двух часов; мезометеорологический ; синоптический; глобальный.
Общая циркуляция атмосферы. Поля давления вне тропиков и в тропиках. Зональность
в распределении давления вне тропиков и в тропиках. Квазигеострофичность течений
общей
циркуляции.
Квазизональность
в распределении
давления
и ветра.
Меридиональные составляющие общей циркуляции. Центры действия атмосферы:
перманентные и сезонные. Географическое распределение давления по земному шару
в январе и июле. Географическое распределение
Средняя
величина давления
для
земного
давления в свободной атмосфере.
шара
и полушария.
Преобладающие
направления ветра: пассаты; западный перенос в умеренных широтах; восточные ветры
высоких широт; муссоны. Циркуляция
в тропиках. Особенности
циркуляции в
умеренных широтах – циклоническая деятельность. Погода в пассатах. Антипассаты.
Погода в муссонах. Внетропическая зона конвергенции. Тропические
возникновение
и перемещение.
Районы возникновения
85
тропических
циклоны, их
циклонов.
Погода
в тропическом циклоне. Внетропическая
циркуляция. Атмосферные фронты.
Главные фронты: арктический, полярный, внутритропическая зона
конвергенции.
Фронтальные линии и зоны; планетарные высотные фронтальные зоны. Циклоническая
деятельность. Внетропические циклоны. Возникновение и эволюция циклонов: стадия
волны; молодого
циклона; стадия наибольшего
окклюдированный циклон.
циклонах. Энергия
развития; заключительная
Перемещение внетропических циклонов.
стадия,
Погода
в
циклона. Антициклоны. Стадии антициклона: низкий холодный
подвижный антициклон; теплый высокий (блокирующий ); разрушающийся антициклон.
Погода в антициклонах. Типы атмосферной циркуляции во внетропических широтах:
зональный
или меридиональный
типы.
Местные
ветры: бризы, горно-долинные,
ледниковые, фён, бора, шквалы.
Вопросы для самопроверки: 1. Какие масштабы атмосферных движений выделяются в
атмосфере? 2. Что понимается под общей циркуляцией в атмосфере? 3. Как изменяется
поле давления в тропосфере? 4. Что понимается под квазигеострофичностью течений
общей циркуляции атмосферы? 5. Что понимается под зональностью в распределении
давления и ветра в атмосфере? 6. Каково значение меридиональной составляющей
общей циркуляции атмосферы? 7. Что такое центры действия атмосферы? 8. Опишите
географическое
распределение
преобладающие направления
давления
по
земному
шару?
9. Охарактеризуйте
ветров в системе общей циркуляции атмосферы. 10.
Перечислите особенности циркуляции в тропиках, в умеренных широтах. 11. Что такое
внутритропическая
зона конвергенции? 12. Что такое тропический
циклон, где они
возникают? 13. Что такое атмосферный фронт? 14. Охарактеризуйте погоды в циклонах
и антициклонах. 15. Перечислите причины образования местных ветров.
Лекция 8. Климатообразование.
Продолжительность : 2 часа
Цель лекции: Осветить основные факторы и процессы, влияющие на формирование
климатов земли.
Рекомендуемая литература: 1. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и
климатология.- М.: МГУ, 2006.-582с.
2. Захаровская Н.Н., Ильиничев В.В. Метеорология
и климатология.- М.:Колос,2004.-127 с.
3. Косарев В.П. Лесная метеорология с
основами климатологии. - Санкт-Петербург.: Лань,2007.-287с.
86
Климатообразующие процессы: внешние и внутренние. Внешние процессы: приток
солнечной радиации и
его изменение; изменение
состава атмосферы, вызванное
вулканическими и орогенными процессами в литосфере и притоком аэрозолей и газов из
космоса; изменения очертания океанических бассейнов; солености; характеристик суши;
орографии; растительности т.д.
Внутренние процессы: взаимодействие
атмосферы с
океаном, с поверхностью суши и льдом, взаимодействие лед-океан, изменение газового
и аэрозольного
состава атмосферы, облачность, снежный
и растительный покров,
рельеф, очертание материков. Теплооборот, влагооборот и атмосферная циркуляция
как климатообразующие процессы.
Географические факторы климата: географическая
широта; высота над уровнем моря; распределение суши и моря; орография; океанические
течение; растительный, снежный
и ледяной
покров. Континентальность
Индекс континентальности. Аридность климата. Индекс увлажнения.
климата.
Микроклимат.
Методы исследования микроклимата. Микроклимат леса. Микроклимат города.
Вопросы для самопроверки: 1.Какие внешние процессы влияют на изменение климата;
2. Какие
внутренние
процессы
влияют на
изменение
климата?
3. Перечислите
географические факторы климата. 4. Как влияет на климат высота над уровнем моря?
5.Как влияет на климат распределение
суши и моря?
6. Как влияют на климат
океанические течения? 7. Каким образом влияет на климат растительный, снежный
ледяной
климата?
покров? 8. Что такое континентальность климата?
10. Что понимается
и
9. Что такое аридность
под микроклиматом? 11. Опишите
особенности
микроклимата леса, города.
Лекция 9. Климаты Земли.
Продолжительность : 2 часа
Цель лекции: Рассмотреть принципы и особенности классификации климатов земного
шара.
Рекомендуемая литература: 1. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и
климатология.- М.: МГУ, 2006.-582с.
2. Захаровская Н.Н., Ильиничев В.В. Метеорология
и климатология.- М.:Колос,2004.-127 с. 3. Косарев В.П. Лесная метеорология с
основами климатологии. - Санкт-Петербург.: Лань,2007.-287с.
Классификация климатов, имеющих наибольшее научное и практическое значение.
Принципы классификации климатов. Классификация климатов В.Кёппена в редакции
Г.Т. Треварта. Особенности – выделение шести классов климата по температурному
режиму и режиму увлажнения. Тропические климаты, субтропические, умеренные,
87
субарктические, полярные, сухие климаты. Недостатки – мало говорит о генезисе того
или иного
типа климата. Классификация
климатов Л.С. Берга. Основана на
классификации ландшафтов географических зон суши. Климаты низин: а) климаты
океанов; б) климаты суши. Климаты возвышенностей : а) климаты нагорий и плато; б)
климаты
горных систем
и отдельных гор. Достоинство
классификации: увязана с
ландшафтными зонами. Недостатки: менее детально климатическое районирование ,
чем в классификации В.Кёппена, Г.Т.Треварта. Классификация климатов Б.П.Алисова.
Выделение климатических зон исходя
из условий
общей циркуляции атмосферы.
Основные климатические зоны: экваториальная; две тропические; две умеренных
широт, две полярные. Переходные зоны: две субэкваториальные или зоны тропических
муссонов; две субтропические; субарктическая и субантрактическая зоны.
Вопросы для самопроверки: 1. В чем состоит задача классификации климатов? 2.Для
чего
нужно климатическое
районирование?
выделяются в классификации
3. Сколько типов
В.Кёппена? 4. Каков главный
климата
принцип
и какие
положен
в
классификацию В.Кёппена? 5. Достоинства и недостатки классификации В.Кёппена. 6.
Каков главный принцип положен в классификацию
какие
Л.С.Берга? 7.Сколько типов и
выделены Л.С.Бергом в классификации низин? 8.Сколько
типов
и какие
выделены Л.С.Бергом в классификации высоких плато? 9. Достоинства и недостатки
классификации Л.С.Берга. 10. Каков главный принцип положен в классификацию
Б.П.Алисова? 11.Сколько и какие климатические зоны
выделяются в классификации
Б.П.Алисова?
Лекция 10. Крупномасштабные изменения климата.
Продолжительность : 2 часа
Цель лекции: Показать причины и методы изучения климатических изменений.
Рекомендуемая литература: 1. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и
климатология.- М.: МГУ, 2006.-582с.
2. Захаровская Н.Н., Ильиничев В.В. Метеорология
и климатология.- М.:Колос,2004.-127 с. 3. Косарев В.П. Лесная метеорология с
основами климатологии. - Санкт-Петербург.: Лань,2007.-287с.
Причины
циркуляции
изменения
атмосферы
климата: изменения
вследствие
теплооборота, влагооборота, общей
изменения
очертаний
материков, рельефа,
светимости Солнца, площади суши и моря, колебания эксцентриситета земной орбиты и
наклона оси вращения Земли к плоскости эклиптики, замедление скорости вращения
Земли.
Методы исследования
осадочных
пород;
и восстановления
палеонотологические
88
и
климатов прошлого: изучение
палеоботанические
признаки;
споровопыльцевой
анализ; определение
палеотемператур
с помощью изотопного
метода и т.д. Изменение климата в докембрии. Изменение климата в фанерозое.
Изменение климата в плейстоцене. Изменение климата в голоцене. Изменение климата
в историческое время. Изменение климата в период инструментальных наблюдений.
Антропогенное изменение климата.
Вопросы для самопроверки: 1.Перечислите возможные причины изменения климата.
2. Перечислите методы восстановления климата прошлого. 3. Какие изменения
климата происходили в докембрии? 4. Какие изменения климата происходили в
палеозое? 5. Какие изменения климата происходили в мезозое? 6. Какие изменения
климата происходили в кайонозое и плейстоцене? 7. Охарактеризуйте климатические
условия голоцена. 8. Как менялся климат в историческое время? 9. Какие изменения
климата наблюдались в период инструментальных наблюдений? 10. Каковы основные
причины возможных антропогенных изменений климата?
7.Методические
материалы для самоконтроля
и систематического контроля
преподавателем результативности изучения дисциплины.
Словарь терминов
Абсолютный максимум – наибольшее значение метеорологического элемента из всех
наблюдавшихся за многолетний период в данном месте.
Абсолютный минимум – наименьшее значение метеорологического элемента из всех
наблюдавшихся за многолетний период в данном месте.
Адвекция - перенос воздуха и его свойств в горизонтальном направлении.
Адиабатический процесс – изменение термодинамического
протекающий
без обмена
теплом между
ним и средой
состояния воздуха ,
( земной поверхностью,
космосом, другими массами воздуха.)
Актинометр – прибор для измерения прямой солнечной радиации
Актинометрические
наблюдения- наблюдения
за интенсивностью
солнечной
радиации, эффективным излучением, радиационным балансом и альбедо, производимые
с помощью соответствующих приборов.
Актинометрия- раздел метеорологии: учение о солнечном, земном и атмосферном
излучении.
Альбедо - безразмерная величина, характеризующая отражательную способность тела
или системы тел.
Анемометр- прибор для определения скорости ветра.
Анеройд- прибор для измерения атмосферного давления .
89
Антициклон- область повышенного атмосферного давления ( максимальное давление в
центре)
с замкнутыми концентрическими изобарами на уровне моря, с циркуляцией
воздуха по часовой стрелке в северном полушарии.
Атмосфера – воздушная оболочка Земли, принимающая
участие в её суточном
и
годовом вращении, предмет изучения метеорологии.
Атмосферная
конвекция- перемещение
отдельных
количеств
воздуха с одних
уровней на другие, обусловленные плавучестью, зависящие от разностей температур
между воздухом , вовлеченным в конвекцию , и окружающим воздухом. Чаще имеются в
виду восходящие движения.
Атмосферное давление (Р ) - давление, производимое атмосферой на находящиеся в
ней предметы и на земную поверхность.
Атмосферное давление- давление, производимое атмосферой на находящиеся на ней
предметы и на земную поверхность.
Атмосферные явления – атмосферные явления, которые визуально наблюдаются на
метеорологической станции и её окрестностях.
Атмосферный фронт-
узкая переходная зона
между
двумя воздушными массами.
Ширина зоны фронта по горизонтали - несколько десятков километров, по вертикали
несколько сотен метров.
Атмосферная циркуляция: первопричина
атмосфере – неравномерное нагревание
неравномерному распределению
возникновения
воздушных течений
земной поверхности, что приводит
в
к
давления в атмосфере, в результате чего происходит
движение воздуха.
Аэрологические наблюдения – регулярное измерение свойств воздуха и характеристик
некоторых атмосферных процессов
вне приземного
слоя
атмосферы
с помощью
подъёма вверх аэрологических приборов, обычно до высоты 40км.
Аэрология – учение о методах исследования свободной атмосферы.
Аэрономия- учение о высших слоях атмосферы , начиная с мезосферы.
Барическое поле - пространственное распределение атмосферного давления.
Барическая система - крупномасштабная область в барическом поле атмосферы с
определенным типичным распределением атмосферного давления.
Барическая ступень – величина, обратная вертикальному барическому градиенту;
расстояние по вертикали, на котором атмосферное давление меняется на 1 мб , падая
вверх и возрастая вниз.
Барическая тенденция – характер и величина изменения атмосферного давления на
станции в течение 3 часов перед моментом наблюдения.
90
Барический градиент - вектор, характеризующий степень изменения атмосферного
давления в пространстве.
Барограф- прибор для непрерывной записи колебаний атмосферного давления.
Барометр- прибор для измерения атмосферного давления.
Ветер- движение воздуха относительно земной поверхности, обычно подразумевается
горизонтальная составляющая этого движения. Ветер дует всегда в сторону низкого
давления.
Вертикальный температурный градиент- изменение температуры воздуха с высотой
на единицу расстояния по вертикали, взятое с обратным знаком. В среднем равен 0.65
о
С\100
Влажность воздуха – содержание водяного пара в воздухе, характеризуемое рядом
величин, как абсолютная влажность и т.д.
Влажноадиабатический градиент температуры - изменение температуры
насыщенного воздуха на единицу изменения его высоты при влажноадиабатическом
процессе. Равен 0.98 о С \100м, не постоянен.
Влагооборот- постоянный обмен влагой между атмосферой
и земной поверхностью,
состоящий из процессов испарения, переноса водяного пара в атмосфере, конденсации
его в атмосфере, выпадения осадков, стока.
Внутритропической зоной конвергенции (ВЗК) - переходная зона между пассатами
северного и южного полушарий или между пассатом и муссоном , или между пассатом
и экваториальными западными ветрами .
Водный баланс – соотношение между различными составляющими влагооборота.
Воздушная масса- количество воздуха
в тропосфере, соизмеримое по площади
с
большими частями материков и океанов, обладающие некоторыми общими свойствами и
определенным типом стратификации, т.е. вертикального распределения температуры.
Геострофический
ветер – равномерное прямолинейное горизонтальное движение
воздуха в отсутствии силы трения, при равновесии силы горизонтального барического
градиента и отклоняющей силы вращения земли.
Гигрограф – самописец для регистрации колебаний относительной влажности воздуха.
Гигрометр – прибор для измерения относительной влажности воздуха.
Гребень- полоса повышенного давления между областями пониженного давления.
Геострофический ветер - равномерное прямолинейное
горизонтальное движение
воздуха в отсутствии силы трения, при равновесии силы горизонтального барического
градиента и отклоняющей силы вращения Земли, направлен вдоль
91
изобар .
Генетическая
классификация
облаков - кучевообразные; волнистобразные;
слоистообразные.
Горизонтальный градиент давления - вектор, направленный по нормали к изобаре, в
сторону низкого давления и по величине равный производной давления по нормали
(изменение давления на единицу расстояния в горизонтальной плоскости) в направлении
наиболее сильного убывания давления).
Градиентный ветер – равномерное движение воздуха по круговым траекториям без
влияния силы трения ( направлен по изобарам как и геострофический ветер , но не
прямолинейным , а круговым.).
Изобары- линии равного давления.
Изотахи - линии одинаковых значений скорости
ветра
на карте или вертикальном
разрезе
Изотермы -
линии равной температуры
воздуха, наглядно показывающие
географическое распределение температуры.
Изотермия температуры- температуры в некотором слое атмосферы с высотой не
изменятся
Инверсия
температуры- повышение температуры с высотой в некотором
слое
атмосферы.
Карта барической топографии- высотная
климатологическая, на которую нанесены
карта, синоптическая, средняя
высоты той или иной
или
изобарической
поверхности над уровнем моря (карта абсолютной барической топографии) или над
уровнем нижележащей изобарической поверхности (карта относительной барической
топографии).
Квазигеострофические течения - крупномасштабные течения общей циркуляции в
большей части атмосферы , при этом ветры, определяющие такие течения , близки к
геострофическому ветру .
Климат - статистический режим атмосферных условий (условий погоды), характерный
для каждого данного места Земли в силу его географического положения.
Климатообразующие факторы- причины или условия образования климата, например,
солнечная радиация, циркуляция атмосферы, подстилающая поверхность.
Климатообразующие процессы (атмосферные процессы, участвующие в формировании
погоды и определяющие климат)- теплооборот, влагооборот, атмосферная циркуляция.
Климатическая
норма – та
или иная характеристика
полученная из многолетнего ряда наблюдений.
Климатология- наука о климате.
92
климата, статистически
Конденсация -
переход воды из газообразного
в жидкое
состояние. Условия
конденсации - насыщение воздуха водяным паром ( понижение температуры ) и наличие
ядер конденсации.
Коагуляция – укрупнение облачных капель вследствие их столкновения и слияния.
Кривая стратификации - кривая распределения температуры воздуха в зависимости
от давления и высоты .
Линия тока – линия в поле ветра , касательная к которой в каждой точке совпадает по
направлению с вектором скорости в этой точке в данный момент.
Линия фронта - линия пересечения фронтальной поверхности с поверхностью земли,
обычно эту линию называют фронтом.
Ложбина – вытянутая полоса пониженного давления с горизонтальной осью
между
двумя областями повышенного давления
Местная циркуляция – циркуляция меньшего масштаба (бризы, горно-долинные ветры
и др.)
Международная (морфологическая)
перистые,
перисто-кучевые,
классификация облаков
перисто-слоистые;
средний
ярус-
: верхний ярусвысококучевые,
высокослоистые; нижний ярус- слоисто-дождевые, слоисто-кучевые, слоистые; облака
вертикального развития- кучевые, кучево-дождевые.
Метеорологическая
служба - государственная
организация, состоящая
из сети
метеорологических станций , научных и оперативных метеорологических учреждений и
руководящих органов.
Метеорологические наблюдения - измерение числовых значений метеорологических
элементов и их колебаний, а также оценки качественных характеристик
атмосферных
явлений.
Метеорология - наука об атмосфере, её строении, свойствах и протекающих в ней
физических процессах.
Микроклимат-
местные особенности
в режимных метеорологических
величинах,
обусловленные неоднородностью строения подстилающей поверхности и существенно
меняющиеся уже на небольших расстояниях, но наблюдающиеся в пределах одного типа
климата.
Неустойчивое равновесие атмосферы - вертикальный градиент температуры должен
быть больше сухоадиабатического ( если воздух сухой
или ненасыщенный)
влажноадиабатического ( если воздух насыщенный).
Развиваются вертикальные
движения.
Облака- системы взвешенных в атмосфере продуктов конденсации водяного пара.
93
или
Облачность - совокупность облаков, наблюдаемых на небосводе в месте наблюдения
или располагающиеся над большой территорией.
Общей циркуляцией атмосферы (ОЦА) - система крупномасштабных
воздушных
течений на Земле (по размерам сравнимы с материками и океанами)
Опасные метеорологические
явления - атмосферные
явления, при наступлении
которых необходимо принимать специальные меры для предотвращения
серьёзного
ущерба в тех или иных отраслях народного хозяйства.
Осадки- воды, в жидком
или твердом состоянии, выпадающая
из облаков
или
осаждающаяся из воздуха на поверхности земли и на предметах.
Отраженная радиация – часть суммарной радиации, теряемая земной поверхностью в
результате отражения.
Пассаты -воздушные
течения
( ветры) в тропосфере, в общем восточные,
захватывающие большие пространства океанов между 25-30о широты и экватором в
каждом полушарии на обращенных
к экватору
перифериях
субтропических
антициклонов.
Плотность воздуха - отношение массы воздуха к объёму, который он занимает. Не
измеряется, а вычисляется с помощью уравнения
состояния газов по измеренным
значениям давления и температуры.
Плювиограф
самописец
-
для регистрации
количества
жидких осадков , их
интенсивности и времени выпадения.
Погода- непрерывно меняющиеся состояние атмосферы . Погода в данный момент
времени в данном месте характеризуется совокупностью значений метеорологических
элементов.
Пограничный слой атмосферы – нижний, начинающийся от земной поверхности слой
атмосферы ( тропосферы) , свойства которого в основном определяются динамическими
и термическими воздействиями этой поверхности. Толщина- от 300 до 2000 м, средняяоколо 1000 м.
Подстилающая
поверхность – поверхность земли ( почвы, воды, снега
взаимодействующая
с атмосферой в процессе
и т.п.),
тепло- и влагообмена ( деятельная
поверхность).
Приземный слой атмосферы – нижняя часть пограничного слоя атмосферы – от
земной поверхности до высоты 50-100м.
Прямая радиация - солнечная радиация, доходящая до места наблюдения в виде
пучка параллельных лучей , исходящих непосредственно от солнечного диска.
94
Радиационный баланс земной поверхности- разность между поглощенной суммарной
радиацией и эффективным излучением.
Радиозонд – прибор для измерения
метеорологических элементов
в свободной
атмосфере и одновременной их передачи с помощью радиосигналов.
Рассеянная радиация – солнечная радиация, претерпевшая рассеивание в атмосфере.
Поступает на земную поверхность со всего небесного свода и измеряется количеством
тепла, получаемым от нее горизонтальной поверхностью.
Роза ветров - диаграмма, представляющая режим ветра в данном месте ( обычно по
многолетним данным для месяца, сезона, года).
Свободная атмосфера – атмосфера в удалении от подстилающей поверхности Земли и
её непосредственного влияния; обычно подразумевается атмосфера выше слоя трения.
Седловина - область в барическом поле между расположенными крест- накрест двумя
циклонами (или ложбинами) и двумя антициклонами ( или гребнями).
Срок наблюдений- установленный на сети станций короткий ( 10 минут) промежуток
времени, в течение которого производятся метеорологические наблюдения. Сроки
наблюдений 00, 03,06, 09,12,15,18,21 ч московского декретного времени.
Срочные наблюдения – наблюдения на метеорологических станциях , производимые в
установленные сроки наблюдений.
Стратификация атмосферы (С.А.) - распределение температуры
высотой. Может быть устойчивая, неустойчивая или безразличная
в атмосфере с
по отношению к
сухому (и ненасыщенному) или насыщенному воздуху .
Суммарная радиация - совокупность прямой и рассеянной солнечной радиации,
поступающей в естественных условиях на горизонтальную земную поверхность.
Суточная амплитуда - разность между наибольшими и наименьшими в течение суток
значениями метеорологического элемента.
Сухоадиабатический градиент температуры- адиабатическое изменение температуры
в вертикально движущейся
индивидуальной
частице
сухого воздуха
на единицу
изменения высоты. Равен 1о С., постоянен.
Тепловой баланс атмосферы - алгебраическая сумма потоков тепла , поступающих в
атмосферу и уходящих из неё как радиационным, так и нерадиационным путем.
Тепловой режим атмосферы - распределение температуры воздуха в атмосфере
непрерывные изменения этого распределения . Определяется
атмосферным воздухом и окружающей средой.
95
и
теплообменом между
Температура- характеристика теплового состояния
тела . Температура воздуха-
температура, показываемая термометром в условиях его полного теплового контакта с
атмосферным воздухом
Теплооборот- процессы получения, передачи, переноса и потери тепла в системе земляатмосфера.
Туман- скопление продуктов конденсации ( капель, кристаллов или тех и других) у
земной поверхности и связанное с ним сильное помутнение воздуха, при котором
дальность видимости становится менее 1 км. Если помутнение невелико ( дальность
видимости 1-10км )- дымка.
Устойчивая
стратификация атмосферы – вертикальный градиент
температуры
должен быть меньше сухоадиабатического или влажноадиабатического ( вертикальные
движения не развиваются).
Фотохимический
смог -
сильное
загрязнение
фотохимических
реакций , происходящих
городского
воздуха
продуктами
при действии коротковолновой
(
ультрафиолетовой) солнечной радиации на газовые выбросы предприятий химичексой
промышленности и транспорта.
Фронт -
переходная
зона
или ( условно) поверхность раздела
между
двумя
воздушными массами в атмосфере.
Центры действия
давления
атмосферы-
отдельные области повышенного и пониженного
с замкнутыми изобарами, делятся на постоянные ( перманентные)- область
пониженного давления вдоль экватора; субтропические антициклоны; Исландский и
Алеутский минимум; Антарктический антициклон и сезонные- сибирский антициклон.
Циклон- атмосферное возмущение с пониженным давлением воздуха ( минимальное
давление в центре) и с циркуляцией воздуха вокруг центра против часовой стрелки в
северном полушарии и по часовой стрелке в южном . Возникают при недостатке массы
воздуха. В циклонах отмечаются восходящие движения воздуха. С циклонами связана
пасмурная погода и выпадение осадков.
8. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения
промежуточных ( текущих) и итоговой аттестации по дисциплине
8.1.Тестовые задания
Тема1:
Организация приземных метеорологических наблюдений
1. Определить соответствие производства наблюдений в слоях
а) Приземные метеорологические наблюдения
б) Аэрологические наблюдения
а) выше 40км
б) до 1.5км
г) Аэрономические наблюдения
в) 1.5-40км
96
2. Методы применяемые для изучения атмосферных процессов ( убрать лишнее)
а) контролируемый эксперимент в лаборатории с крупномасштабными процессами; б)
натурный эксперимент
в крупном масштабе; г) статистические
методы д)
математическое моделирование е) приземные метеорологические наблюдения
3. Вставить пропущенные слова
Приземные
метеорологические
наблюдения
представляют
собой
определение
………… состояния и ……. физических процессов в атмосфере при взаимодействии её
с ………..
поверхностью и включает измерение …………………… и определение
основных характеристик
….явлений .
4. Цель приземных метеорологических наблюдений ( убрать лишнее):
а) обеспечение
народного хозяйства сведениями о фактической погоде и прогнозами погоды;
оповещение
об опасных метеорологических явлениях; в) накопление
б)
и обобщение
данных о метеорологическом режиме и климате территории; г) анализ фактического
состояния погоды; д) обеспечение прогностических служб данными для составления
прогнозов метеорологических условий
5. Привести примеры: а) метеорологических величин; б) атмосферных явлений.
6. Требования
к результатам
достоверности:
а)
наблюдений
контролируемость;
б)
для обеспечения
однотипность;
в)
однородности и
синхронность;
г)
непрерывность; д) длительность
7. Дополнить предложение :
Основные сроки наблюдения на метеорологических станциях…….
8. Вставить пропущенные слова:
Сеть
гидрометеорологических станций должна быть построена
любого…….. обслуживаемой
……….
можно
было получить
так , чтобы
……..
для
основных
……………. величин с требуемой ……… при ……….. густоте сети
9. Дополнить
предложение:
На метеорологических
станциях
регистрируются
следующие метеорологические величины ………
10. Определить соответствие понятий метеорологических наблюдений:
а) меторологические наблюдения ; б )Аэрологические наблюдения ; в) Аэрономические
наблюдения .
1.Наблюдения над состоянием высоких слоев атмосферы.
2. Измерение метеорологических величин , а также регистрация атмосферных явлений.
3. Метеорологические наблюдения над состоянием атмосферы вне приземного слоя и
до высот около 40км
97
11. Соответствие понятий метеорологических величин и атмосферных явления:
а) К метеорологическим величинам относятся ; б) к атмосферным явлениям относятся.
1.гроза, метель, туман, пыльная буря, радуга
2.температура, давление, количество и высота облаков
12. Дополнить предложение
Важнейшие требования к сетевым метеорологическим ………
13. Исследование атмосферных процессов производится путём ( убрать лишнее):
а) метеорологических наблюдений; б) контролируемого
эксперимента; г) математического
моделирования
эксперимента ; в) натурного
атмосферных процессов; д)
лабораторного моделирования.
14. Установить соответствие :
Приборы, используемые для измерения метеорологических величин:
А) атмосферное давление
1. термометр
Б) температура воздуха
2. гигрометр
В) влажность воздуха
3 . барометр
15.Установить соответствие :
Приборы, используемые для измерения метеорологических величин
А) атмосферное давление
1. барограф
Б)температура воздуха
2. психрометр
В) влажность воздуха
3. Термограф
16. Установить соответствие :
Приборы, используемые для измерения метеорологических величин:
а) солнечная радиация
1.осадкомер
б) скорость и направление ветра
2. альбедометр
в) количество осадков
3. анеморумбометр
г) количество и интенсивность осадков
4. плювиограф
17.Требования к оборудованию метеорологической площадки ( убрать лишнее):
А) типичный для окружающей местности участок; Б) преобладающие формы рельефа;
В) Удалена
от препятствий; Г) форма квадрата Д) территория
должна быть
растительного покрова.
Тема2.
Радиация СОЛНЕЧНАЯ , земная, атмосферная
1. Установить соответствие биологического значения радиации земли и солнца
А) ультрафиолетовая
1. несёт тепловой эффект
98
без
Б) видимая
2. источник света
В)инфракрасная
3. участвует в фотосинтезе
4. витамин Д
2. Установить соответствие радиации по длинам волн
А) ультрафиолетовая
1.длина волны 0.4-0.76 мкм
Б) видимая
2. длина волны более 0.76 мкм
В)инфракрасная
3. длина волны 0.01-0.39 мкм
3. Установить соответствие определений потоков солнечной радиации:
А) прямая
Б) рассеянная
В) суммарная
г) поглощенная радиация
1.Вся коротковолновая солнечная радиация, приходящая к земной поверхности
2. Радиация , приходящая к земной поверхности непосредственно от диска Солнца
3. Солнечная радиация, поглощаемая земной поверхностью и идущая на её нагревание
4. Солнечная радиация, частично рассеивающаяся атмосферными газами и аэрозолями
4. Установить соответствие изменений потоков
солнечной радиации, проходящих
сквозь толщу атмосферы: А) прямая; Б) рассеянная; В) суммарная;
Г) поглощенная
радиация; Д) отраженная радиация.
1. Увеличивается при повышении мутности атмосферы
2. Количество её зависит от высоты Солнца над горизонтом
3. Зависит от характера подстилающей поверхности
4. Не достигает земной поверхности при сплошной облачности
5. Характеризуется коэффициентом альбедо
5.Установить соответствие зависимости поступления солнечной радиации от угла
падения лучей:
а) максимум
1.
2.
3.
б) минимум
6. Установить
соответствие
степени ослабления
солнечной
прохождении через атмосферу:
А) максимум
1.
2.
99
3.
радиации
при
Б) минимум
7. Голубой цвет неба объясняется :
А) рассеянием обратно пропорциональным
четвертой степени
длины волны
рассеиваемых лучей
Б) длина волн красного цвета вдвое больше длины фиолетового цвета
В) фиолетовые и синие лучи преобладают по энергии над оранжевыми и красными
Г) максимум энергии приходится на область желто-зеленых лучей
Д) в первую очередь происходит рассеивание более длинных волн спектра
8. Установить соответствие явлений , связанных с рассеянием солнечной радиации:
А) голубой цвет неба
Б) черный цвет неба на высоте более 300 км В) белые облака,
белесоватый цвет неба
Г) красно-оранжевый цвет заката
Д) Явление сумерек
Е)
явление зари.
1.Рассеивание света происходит мельчайшими частицами атмосферных аэрозолей , на
более крупных происходи дифракция
2.Увеличивается количество примесей крупнее молекул воздуха
3.В первую очередь происходит рассеяние коротковолновой видимой части спектр
4.С высотой плотность воздуха уменьшается, уменьшается и количество рассеивающих
веществ
5.Увеличивается длина пути лучей через атмосферу или количество примесей
6.Солнце за горизонтом освещает высокие слои атмосферы, которые рассеивают его
лучи
9. Самое низкое альбедо при одинаковой высоте Солнца отмечается у:
А) Свежевспаханного поля ;
Г) Луга со свежей травой;
Б) Песчаной пустыни;
В) Свежевыпавшего снега;
Д) Хвойного леса.
10. Установить соответствие определений
солнечной, земной
и атмосферной
радиации6
А) земная радиация ;
1.Атмосферная
Б) встречное излучение;
В) эффективное излучение.
радиация, приходящая к земной поверхности
2.Разность между собственным излучением земной поверхности и встречным
излучением атмосферы
3.Собственное излучение земли
4.Направлена навстречу собственному излучению земной поверхности
100
5.Чистая потеря лучистой энергии
6.Излучение верхнего слоя почвы, снежного и растительного покров
11.Парниковый эффект создается за счёт : А) поглощения солнечной радиации в
атмосфере; Б) поглощения длинноволновой радиации водяным паром; В) поглощения
длинноволновой радиации водяным паром , углекислым газом и другими газами; Г)
поглощения
солнечной
радиации
озоном;
Д) рассеяния солнечной радиации
в
атмосфере
12.Дополнить предложение:
Радиационный баланс земной поверхности –это….
13.Радиационный баланс положительный: А) ночью; Б) летом; В)зимой; Г) днём; Д) в
любое время суток
Тема3. Температурный режим почв и воздуха
1.Теплооборот, это : А) процессы получения, передачи, переноса и потери тепла в
системе земля- атмосфера; Б) процессы
перераспределения
температуры
постоянного
по земному
оборота воды В) процессы
шару; Г) процессы переноса
теплых и холодных воздушных масс; Д) процессы
теплообмена между почвой и
атмосферой.
2. Для измерения
температуры
термометр: а)
коленчатый
воздуха и почвы
в срок наблюдения используется
Савинова; б) вытяжной
почвенно-глубинный; в)
минимальный; г) максимальный; д) срочный.
3. Для измерения
температуры
почвы
на глубине
3.20см
используется
термометр:
а)
коленчатый
Савинова; б) вытяжной
почвенно-глубинный; в) минимальный; г)
максимальный; д) срочный
4. Основное значение для теплового режима атмосферы имеет теплообмен с земной
поверхностью
путём: А) радиационным; Б)
теплопроводности; В) испарения
и
конденсации; Г) диффузии ;Д) адвекции
5. Установить соответствие
температурных градиентов и причин их изменения: А)
сухоадиабатический градиент ; Б) влажноадиабатический градиент; В) вертикальный
градиент температуры
1. зависит от влагосодержания воздуха в состоянии насыщения; 2. Зависит от времени
суток, времени года , расположения воздушных масс; 3. Постоянный
6. Линия , графически представляющая изменение температуры , называется :
Адиабатой; Б) изотермой; В) изобарой; Г) изотахой; Д) изостерой
101
А)
7. Атмосферный слой , в котором температуры с высотой повышается, называется
слоем : А) изотермии
Б) инверсии
в) Инфильтрации
г) Изотропии д) Инсоляции
8.Установить соответствие температурных градиентов и их свойств:
А) Вертикальный температурный градиент
;
Б) Сухоадиабатический
градиент
температуры ;В) Влажноадиабатический градиент температур
1. Адиабатическое изменение температуры в вертикально движущейся индивидуальной
частице сухого воздуха на единицу изменения высоты. Равен 1о С., постоянен.
2. Изменение температуры насыщенного воздуха на единицу изменения его высоты
при влажноадиабатическом процессе. В среднем равен 0.98 о С \100м.
3.изменение температуры воздуха с высотой на единицу расстояния по вертикали ,
взятое с обратным знаком. В среднем равен 0.65 о С\100 м.
9. Изменения температуры, в некоторой точке внутри атмосферы с зафиксированными
географическими координатами и с неизменной
высотой
над уровнем моря
называются :
А) индивидуальными;
Б) локальными;
В) адвективными;
г) глобальными;
д)
местными
10.Установить соответствие характеристик индивидуальных и локальных изменений
температуры : а) индивидуальные изменения ; б) локальные изменения
1. Изменение температуры
в определенном количестве воздуха , сохраняющего свою
целостность в процессе движения ;
2. Изменение температуры зависит от индивидуального изменения состава воздуха и от
адвекции воздуха иной температуры.
11. Изменения температуры в нижних слоях атмосферы прежде всего определяются и
следуют за изменениями : А) температуры верхних слоёв атмосферы; б) температуры
земной поверхности; в) температуры водоёмов; г) температуры верхних слоёв почвы ;
д) температуры растительного покрова.
12. Распределение температуры воздуха в атмосфере и непрерывные изменения этого
распределения называется : А) стратификацией
б) тепловым режимом атмосферы в)
радиационным режимом г) теплообменом д) адиабатой
13.Установить соответствие процессов нагревания почвы и водоёмов:
А) почва ; Б) водоём
1.
Тепло распространяется по вертикали путём турбулентного перемешивания.
2.
Днем и летом температура на поверхности выше, а зимой ниже.
3.
В распространении тепла ночью и зимой участвует термическая конвекция.
4.
Нагревание происходит быстрее за счёт малой теплоёмкости
102
14. Днём и летом температура воды по сравнению с температурой суши:
А) теплее; Б) холоднее ; В) имеет такую же температуру; Г) нагревается быстрее; Д)
охлаждается быстрее
15. В почвогрунт тепло проникает вглубь путем:
А) молекулярной теплопроводности ; Б) конвекции; В) молекулярной теплопередачи и
конвекции; Г) турбулентного перемешивания; Д) испарения и конденсации
16. Установить соответствие
суточного и годового
хода
температуры
на
поверхности почвы, водоёма, воздуха:
А) поверхность водоёма ; Б) воздух ; В) поверхность почвы
1. минимум температуры отмечается вскоре
после восхода Солнца
2. минимум температуры отмечается через 2-3 часа после восхода Солнца
3.Минимум температуры отмечается после восхода Солнца
17. Разность между максимальным и минимальным значениями
температуры
называется :
А) амплитудой; б) градиентом; в) апогеем; Г)
адиабатой; д) теплооборотом
18.Суточная амплитуда температуры почвы будет ниже :
А) в облачную погоду по сравнению с ясной; Б) на южном склоне горы по сравнению с
северным; В) на песчаной почве по сравнению с глинистой; Г) на сухой почвой по
сравнению с влажной; Д) на участке без растительного покрова по сравнению с
растительным покровом
19. На глубине почвы один метр в умеренных широтах температура по сравнении с
земной поверхностью в годовом ходе будет минимальна :
А) в январе; б) в феврале; в) в декабре; г) в марте ; д) в апреле.
20. В суточном ходе амплитуда температуры почвы будет минимальная на глубине :
А) 40 см;
б) 15 см ; в) 5 см;
г) 25 см;
д) 35 см.
21. Годовая амплитуда температуры воздуха будет выше:
А) на экваторе; Б) над сушей ; В) в облачную погоду; Г) высоко в горах ; Д) на
побережье
22. Установить
соответствие типов
годового
хода
температуры
характеристик:
А) экваториальный ; Б) тропический; В) умеренного пояса; Г) полярный
1.Амплитуда на побережье 5оС, внутри материков 10оС-15оС
2.Амплитуда над морем 20оС, внутри материков 30оС-40оС
3. Амплитуда над морем 10-15оС, над сушей 25-40оС, до 60оС и выше
103
и их
4.малая амплитуда, внутри материков 5оС, над океанами 1оС и менее
23. Более низкие
температуры
зимой в Якутии
по сравнению
с Архангельском
объясняются: А) широтой местности; Б) увеличением континентальности климата; В)
восточным
переносом
воздушных масс; Г) холодным океаническим
течением;
Д)
высотой над уровнем моря.
24. Более низкие
температуры
зимой в Якутии
по сравнению
с Архангельском
объясняются: А) широтой местности; Б) уменьшением континентальности климата; В)
восточным
переносом
воздушных масс;
Г) холодным океаническим
течением; Д)
особенностью общей циркуляции атмосферы
25.Межсуточная
изменчивость
температуры
воздуха в данной местности
тем
больше, чем:
А) Больше выше высота над уровнем моря; б) Сильнее
Сильнее турбулентные движения;
адвективные изменения;
г) Чаще наблюдается облачность;
в)
д) Ниже
континентальность климата.
26. Установить соответствие характеристик воздушных масс и их свойств:
А) теплая ; Б) холодная ; В) местная
1.
Зимой над сушей преобладают слоистые облака, летом кучевые;
2.
Со временем конвекция ослабевает
и прекращается, образуется туман, низкая
слоистая облачность, морось;
3.
Развивается конвекция, образуются кучевые, кучеводождевые облака, ливни.
27. Функция годовой амплитуды и широты места является показателем:
А) континентального вклада в годовую амплитуду воздуха;
Б) континентальности
климата; В) морского вклада в годовую амплитуду воздуха; Г) влияния широты на
годовую амплитуду воздуха; Д) средне океанического климата.
28. Причиной самых низких температур зимой на востоке Евразии является влияние:
а) широта места; б) особенности общей циркуляции атмосферы; в) высота над уровнем
моря; г) океанические течения д) наличие снежного покрова.
29. Самый холодный район Земли в среднем годовом наблюдаются:
а) на северном полюсе; б) в Якутии; в) в Антарктиде; г) в восточной Антарктиде; д) в
западной Арктике.
30. Вертикальные
градиенты
температуры
в воздушном столбе
меньше
сухоадиабатического в случае:
А)
устойчивого
равновесия; б) неустойчивого
равновесия;
в) безразличного
равновесия; г) неустойчивой стратификации; д) безразличного состояния.
Тема 4. Влажность
104
1. Дополнить предложение: Влажность воздуха ………..
2. Изменение содержания водяного пара в атмосфере зависит от ( убрать лишнее):
А) горизонтального и вертикального переноса;
Б) испарения и конденсации;
В)
выпадения осадков; Г) повышения температуры; Д) наличия растительного покрова.
3.Испарение, это : А) отрыв наиболее быстродвижущихся молекул с поверхности
воды, снега, льда, почвы; Б) перенос водяного пара воздухом; В) переход водяного пара,
находящегося в воздухе в жидкое или твердой
молекул воды
состояние;
Г) отрыв отдельных
от водной поверхности; Д) переход водяного пара , находящегося в
воздухе в лёд.
4. Влажность воздуха зависит от ( убрать лишнее): А) атмосферного давления;
поступления водяного
пара в атмосферу
Б)
путём испарения; В) подстилающей
поверхности; Г) температуры воздуха; Д) атмосферной циркуляции.
5. Отношение фактического давления пара к давлению насыщенного пара при данной
температуре, это: А) Относительная влажность
Б) абсолютная влажность
В)
Удельная влажность Г) парциальное давление Д) дефицит насыщения
6.Конденсации водяного пара происходит при:
А)
Понижение температуры;
б)
Наличие
ядер конденсации;
В) Повышении
относительной влажности; Г) Уменьшении относительной влажности д) наличии
испарения
7.Относительная влажность в суточном ходе изменяется :
а) летом над материками отмечаются два минимума рано утром и в 15 часов; б) летом
над материками
отмечаются и два максимума в 09 час и 21 час; в) максимум
восходом солнца; г) зимой максимум в послеполуденные
перед
часы; д) зимой минимум
перед восходом солнца.
8. Скопление продуктов конденсации ( капель, кристаллов или тех и других) у земной
поверхности и связанное с ним сильное помутнение воздуха, при котором дальность
видимости становится менее 1 км называется : а) дымка б) облака в) туман г) роса
д) изморозь
9. Белый осадок, состоящий
из мелких кристаллов
льда тонкой структуры
называется:
а) гололедом б) зернистой изморозью
в) туманом г) росой
изморозью
10. Подъём воздуха в атмосфере происходит путём:
105
д) кристаллической
А) турбулентности;
Б) конвекции; В) скольжения по линии
фронта;
Г) волновых
движений; Д) молекулярной теплопроводности.
11. Измерение характеристик влажности психрометрическим методом происходит
с помощью: а) станционного психрометра; б) станционного барометра; в) гигрографа г)
плювиографа д) гигрометра
12.Психрометрический метод основан на :
А) Измерение температуры смоченного и сухого термометров;
регистрации
изменений влажности;
В) на изменении
Б) непрерывной
длины чувствительного
элемента; Г) на изменении длины пучка волос; Д) измерении температуры воздуха.
13. Датчиком для непрерывной регистрации влажности воздуха служит:
А) ртуть в
смоченном и сухом термометрах;
Б) биметаллическая
пластина; В)
чувствительный элемент в виде волоса; Г) пучок волос; Д) анеройдная коробка.
14.Испарение с поверхности почвы измеряется с помощью:
А) испарителей
ГГИ-500-50;
Б) маленьких испарителей;
В)
дождемеров;
Г)
осадкомеров; Д) испарителей ГГИ –3000.
15.При температуре выше ноль градусов, ясном небе , штиле или слабом ветре , ночью
или перед восходом солнца образуется :
А) туман б) роса в) иней г) зернистая изморозь д) кристаллическая изморозь
16.При излучении земной поверхности в ясную или малооблачную погоду , при скоростях
ветра 1-2 м\сек, обычно перед восходом солнца образуются туманы:
А) адвективные ; Б) радиационные ; в) смещения , Г) испарения Д) склонов
17. При смещении двух масс воздуха , близких к состоянию насыщения и имеющих
различную температуру образуются туманы : А) адвективные ; Б) радиационные ; в)
смещения , Г) испарения Д) склонов
Тема 5. Атмосферное давление
1.Дополнить предложение : Атмосферное давление – это…
2.Устновить соответствие отклонения атмосферного давления от нормального:
А)нормальное
1. 1010 гПа
Б) повышенное
2. 780 мм рт ст
Г) пониженное
3.760 мм рт ст
3. Установить соответствие приборов, используемых для измерения метеорологических
величин:
А) атмосферное давление
Б)температура воздуха
1. термометр
2. гигрометр
106
В) влажность воздуха
3. барометр
4. Основной
для
прибор, применяемый
измерения
атмосферного
давления
на
гидрометеорологической сети:
а) барометр –анеройд, б) ртутный барометр; в)барограф; г) барометр; д) гигрометр
5.Дополнить предложение : Уравнения состояния сухого газа ----6. Дополнить предложение: Уравнение статики атмосферы
----
7.С помощью барометрической формулы можно решить следующие задачи ( убрать
лишнее) : А) привести давление от одного уровня к другому ;Б) барометрическое
нивелирование
;
В) определить
среднюю
температуру
слоя; Г) найти высоту
превышения одного уровня над другим; Д) вычислить давление в любой точке .
8. Изменение давления по вертикали зависит от:
а) давления
у земной поверхности; б) распределения
температуры
с высотой; в)
высоты над уровнем моря ; г) влажности воздуха
9. Величина барической ступени зависит от:
А) плотности
воздуха ; Б) температуры воздуха; В) времени года; Г) высоты над
уровнем моря Д) влажности воздуха
10. Атмосферное давление с высотой:
А) возрастает из-за падения температуры ;Б) убывает из-за уменьшения плотности
воздуха ;
В) не меняется из-за однородности
состава
воздуха;
Г) убывает из-за
изменения силы тяжести; Д) возрастает из-за понижения содержания влаги в воздухе
11.Дополнить предложение: Барическое поле , это ……………….
12.Дополнить предложение : Изобары -это….
13.Дополнить предложение : Изобарическая поверхность, это ….
15. Установить соответствие изобарических поверхностей и высот:
А) 1000 гПа
1. 16 км
Б)700 гПа
2. 5 км
В)500 гПа
3. уровень моря
Г) 300 гПа
4. 3 км
Д) 200 гПа
5. 12 км
Е) 100 гПа
6. 7км
16.Дополнить предложение : Карты абсолютной топографии это - …………..
17.Горизонтальный градиент давления, это:
А) вектор, направленный
величине
по нормали
равный производной
к изобаре, в сторону низкого давления и по
давления по нормали;
Б) вектор, характеризующий
изменение давления с высотой; В) Вектор, направленный по нормали к изобарической
107
поверхности ; Г) изменение давления на единицу расстояния в горизонтальной плоскости
в сторону возрастания давления; Д) изменение высоты, в пределах которой давление
падает на единицу
горизонтального
18.Изменение
барического
градиента , приближение
его к
горизонтальному температурному градиенту с высотой зависит от: А) распределения
температуры ; Б) распределения плотности ; В) широты места; Г)градиентного ветра;
Д) силы тяжести.
19.
Крупномасштабная
область
типичным распределением
в барическом поле
атмосферы с определенным
атмосферного давления, это : а) барическое поле; б)
барическая система; в) замкнутая барическая система; в) циклон; г) антициклон
20. Замкнутая область пониженного
давления воздуха, с циркуляция воздуха вокруг центра против
часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном, это: а) Циклон ; б) Антициклон ;
в) гребень г ) седловина д) ложбина
21. Замкнутая
область повышенного
атмосферного давления с
преобладающим
нисходящим движением воздуха называется : а) Циклон ; б) Антициклон ; в) гребень г )
седловина д) ложбина
Тема 6. Облачность, осадки
1. При конденсации водяного пара на высоте в свободной атмосфере образуются :
а) туманы б) облака в) дымка г) роса д) изморозь
2. При
положительных температурах и до –10оС , в нижних слоях атмосферы
образуются облака: А) водяные;
Б) смешанные; В) ледяные; г) кристаллические; д
)переохлажденные .
3.Установить соответствие изменения
облака: А) в образующихся облаках
размеров облачных капель по мере развития
Б) в облаках в стадии близкой к выпадению
осадков В) в облаках в стадии выпадения осадков
1. 100-2000 мкм
2.
3-20 мкм
3.
20-30мкм
4. Дополнить предложение: Водность облака ………………
5. По международной морфологической классификации выделяются облака:
А) перистые
Б) волнистообразные
В) конвективные
Г) слоистообразные
Д)
кучевообразные
6. По международной генетической
А) перисто-кучевые
классификации выделяются облака:
Б) волнистообразные
В) высокучевые
Г) слоистые
Д)
кучеводождевые
7. Мощные по толщине, могут достигать верхнего яруса, смешанные, темно-серого
108
цвета. Солнце, луна чаще всего не просвечивают. Могут выпадать обложные осадки .
Это облака: А) перисто-слоистые Б) высоко-слоистые В) слоисто-дождевые Г) кучеводождевые Д) слоистые
8. Низкие облака. Имеют однородный покров светло-серого цвета, из них может
выпадать морось. Солнечный диск, просвечивающий сквозь облака , имеет четкие
очертания. Это облака: А) перисто-слоистые
Б) высоко-слоистые В) слоисто-дождевые
Г) кучево-дождевые Д) слоистые
9. Светлый, молочно-серый
облачный
покров различной плотности, застилающий
небосвод целиком или частично. Через менее плотные участки может просвечивать
солнце. Облака смешанные. Могут давать слабые осадки, зимой в виде мелкого снега.
Это облака: а) высокослоистые б) перистые в) перисто-кучевые г) слоисто-кучевые д)
кучевые
10. Образуются
в результате
сильно
развитой конвекции при неустойчивой
стратификации. Развитие облаков прекращается при наличии инверсии или изотермии.
Это облака: А)кучевообразные
Б)волнистобразные
В)слоистообразные.
Г)
высокообразные Д) перистообразные
11.Установить соответствие суточного хода облачности:
А) слоистые и слоисто-кучевые
Б) кучевообразные
1.Максимум днём над сушей, утром над морем 2. Максимум ночью и утром
12. Из слоисто-дождевых облаков
выпадают осадки:
А) обложные Б) ливневые В) снеговые Г)моросящие Д) дождевые
13.Установить соответствие осадков по их характеристике
А) обложные
Б) ливневые
В) моросящие
1. Слабые, при выпадении на лужи не оставляют следов
2. Средней интенсивности,
выпадают на больших площадях, длительное время 3. Кратковременны, интенсивны,
выпадают на небольшой территории
14. Укрупнение капель в облаках происходит в результате ( убрать лишнее):
А) конденсации
Б) взаимного
слияния
разноименно заряженных капель
В)
столкновения при турбулентности Г) сублимации Д) коагуляции
15. Количество осадков измеряется с помощью:
а) дождемера б) осадкомера в)плювиографа г) гигрографа д) испаромера
16.Установить соответствие типов годового хода осадков и их характеристик:
а) тропический
б) средиземноморский
в) внутриматериковый тип умеренных широт
и полярный
109
1.Максимум зима или осень, минимум лето
2. Максимум летом 4 месяца, 8 месяцев
сухие 3.Максимум летом, минимум зимой
17.Географическое распределение осадков зависит от (убрать лишнее):
А) распределения облачности Б) влажности воздуха В) распределения температуры
Г) распределения суши и моря Д) водность облаков
18.Выпадение осадков обусловлено небольшой влажностью воздуха и незначительной
водностью облаков в : А) тропиках б) субтропиках обоих полушарий
широтах Г) высоких широтах
в) умеренных
д)внетропической зоне конвергенции
19. Выпадение осадков обусловлено хорошо развитой циклонической деятельностью в:
А) тропиках б) субтропиках обоих полушарий
широтах
в) умеренных широтах Г) высоких
д) внетропической зоне конвергенции
20. Составляющие водного баланса : а) осадки, испарение, поверхностный сток ; б)
осадки, испарение, сток в) разница осадков и испарения ; г) разница осадков и стока
д) общее количество воды
21. Самый дождливый район земного шара : а) пик Камерун б) предгорья Гималаев в)
гора Черапунджи г) берега Гвинейского залива д) Колумбия
22. Основные характеристики снежного покрова ( убрать лишнее):
а) высота б) плотность в) устойчивость залегания г) водность д) характер залегания
Тема7. Климатообразование. Классификация климатов
1.Установить соответствие внешних и внутренних климатообразующих процессов:
А) внешние
Б) внутренние
1. приток солнечной радиации и его возможные изменения;
2. взаимодействие атмосферы с океаном
3.изменения состава атмосферы, вызванные вулканическими и орогенными процессами
в литосфере и притоком аэрозолей и газов из космоса
4. взаимодействие атмосферы с поверхностью суши и льдом
2. Установить соответствие внешних и внутренних климатообразующих процессов:
А) внешние
Б) внутренние
1. изменения очертания океанических бассейнов, солености
2. изменение газового и аэрозольного состава атмосферы
3.изменение характеристик суши, орографии, растительности и т.д.
110
4. облачность, снежный и растительный покров, рельеф, очертания материков
3. К географическим факторам климата относятся: ( убрать лишнее): А)размеры и
масса Земли ; Б) светимость Солнца; В)величина силы тяжести ; Г) масса и состав
атмосферы; Д) географическое распределение материков и океанов
4. К географическим факторам климата относятся ( убрать лишнее):
поверхности суши и дна океанов; Б) масса
А) рельеф
океана; В) характер поверхности суши; Г)
положение и движение Земли в Солнечной системе; Д) состав океана
5. Установить соответствие разных классификаций климатов:
А) В.Кёппена-Г.Т.Треварта
Б) Л.С.Берга
В) Б.П.Алисова
1.Все климаты Земли разделены на шесть классов климатов по температурному режиму
и степени увлажнения.
2.Исходит из условий общей циркуляции атмосферы
3.Исходит из классификации ландшафтно-географических зон суши.
6. Установить соответствие разных классификаций климатов:
А) В.Кёппена-Г.Т.Треварта
Б) Л.С.Берга
В) Б.П.Алисова
1. Выделяются 6 классов климатов и 16 главных климатов .
2.Выделено 7 основных климатических зон и 6 переходных
3. Все типы климатов разделены на два крупных класса , всего 17 типов
7. Установить соответствие разных классификаций климатов:
А) В.Кёппена-Г.Т.Треварта
Б) Л.С.Берга
В) Б.П.Алисова
1.Благодаря четким количественным критериям конкретное место отнесено к тому или
иному типу климата.
2. Границы зон определяются по среднему положению климатологических фронтов.
Климаты хорошо увязываются с ландшафтными зонами
3.Границы зон определяются по среднему положению климатологических фронтов.
8. Установить соответствие признаков климата:
А) морского
Б) континентального
111
1.Жаркое лето. 2. Местность расположена недалеко от океана на западном побережье
материка в тропических широтах.3. Холодная зима. 4.Местность удалена от океан.
5.Большая
годовая амплитуда температуры. 6.Осадков в течение
года много, зима
мягкая. 7.Годовая амплитуду температур невелика.
9. Установить соответствие погоды и типов климата:
А) экваториальный тип
Б) континентальный тропический климат
В) субполярный климат
1. Зима продолжительная, суровая, лето холодное с заморозками. Полюс холода в Азии(
Верхоянск и Оймякон). Средняя температура самого холодного месяца не выше 10-12
о
С.Осадков 100-300мм.Максимум летом. Облачность большая. Избыточное увлажнение.
Заболачивание из-за малой испаряемости.Более или менее выражен муссонный характер.
Летом – на материк ветры, зимой- с материка. В Южном полушарии- однородное
распределение температуры летом, близка к нулю. Зимой- до -20 оС и ниже. Проходят
центры циклонов, облачно, много осадков, часты туманы.
2. Континентальный и океанический типы климата здесь различаются слабо. tср всех
месяцев 24-28оС,Годовая амплитуда не более1оС,суточные амплитуды-10-15оС. F даже в
сухие месяцы выше 70%.Ливни, грозы. Осадки 1000-3000 мм в год
3. Облачность и осадки небольшие, воздух сухой, альбедо большое – радиационный
баланс меньше, чем на экваторе.Температуры из-за сухости высокие. Лето жаркое, . tср
самого теплого месяца не ниже 26оС. Здесь самые высокие максимумы температур (57-58
о
С). Зимой температура 10-22 оС. Осадки редки, < 250ммю Характерны пыльные вихри и
песчаные бури.
10. Установить соответствие погоды и типов климата:
А) Климат тропических муссонов ( субэкваториальный)
Б) Континентальный субтропический климат.
В) Континентальный климат умеренных широт
1. Летом- термические депрессии над материками,
температуры, малая относительная влажность f.
циклоническая
тропический воздух, высокие
Малооблачно,.сухо, tср30оС. Зима-
деятельность, погода неустойчивая, резкая смена
температуры и
осадков.Осадков за год 500 мм и менее. Зона степей, полупустынь, пустынь.В Африке и
Австралии такого типа климата нет.
2. Зимой- восточный перенос, летом-западный, смена зимнего и летнего муссонов.
Тропический воздух сменяется на экваториальный от зимы к лету. tср над океаном имеет
малую годовую амплитуду, над сушей больше, растёт с широтой.Делится на 4 типа:
112
3.Теплое лето, холодная зима
с устойчивым снежным покровом. Годовая амплитуда
температуры большая. Осадков немного. Лето- нередки антициклоны субтропического
типа,
осадков больше, но увлажнение недостаточно. За год 200-450 мм.
Степи,
полупустыни, пустыни. В более высоких широтах лето менее жаркое, зима более суровая,
осадки за год-300-600мм. С запада на восток континентальность растёт., амплитуда
температур увеличивается, осадки убывают.
11. Установить соответствие погоды и типов климата:
А) Океанический тропический климат.
Б) Климат восточных частей материков в умеренных широтах
В) Климат Антарктиды
1.Муссоны продолжение муссонов тропических и субтропических. Зимой- воздух из
Восточной Сибири, холодно, осадков мало. Летом- циклоны, обильные осадки. Воздух с
океана.
2. Климат самый суровый на земле. Средние годовые температуры от -10 оС на побережье
до -50..-60 оС в центре материка. Среднее годовое количество осадков около 120 мм, к
центру – убывают.Причина суровости и сухости климата- снежная поверхность, большая
высота
над уровнем моря ( около 3000 м) и преобладающая антициклоническая
циркуляция. Высокое альбедо снега – (-) радиационный баланс. Циклоническая
деятельность интенсивно развита над океаном.Средние месячные скорости ветра 8-13
м/сек. Облачность небольшая, нередки циклоны.
3. Умеренно высокие температуры. tср месячная 20-27 оС, зимой до 10-15 оС. Облачно., но
осадков мало.
12. Локальный климат –это: А) изучение
их
распределение
по Земному
закономерностей
шару
формирования климатов,
и изменения в прошлом и
будущем;
Б)совокупность атмосферных условий за многолетний период, свойственных тому или
иному месту в зависимости от его географической обстановки; В) основная физикогеографическая характеристика местности; Г) статистическая совокупность состояний,
проходимых системой атмосфера-океан-суша-криосфера-биосфера за периоды времени
в несколько десятилетий; Д) совокупность атмосферных явлений и метеорологических
величин
13. Глобальный климат –это: А) изучение закономерностей формирования климатов,
их
распределение
по Земному
шару
и изменения в прошлом и
будущем. Б)
совокупность атмосферных условий за многолетний период, свойственных тому или
иному месту в зависимости от его географической обстановки. В) основная физико113
географическая характеристика местности. Г) статистическая совокупность состояний,
проходимых системой атмосфера-океан-суша-криосфера-биосфера за периоды времени
в несколько десятилетий. Д) совокупность атмосферных явлений и метеорологических
величин
14.Установить соответствие основных понятий метеорологии и климатологии
А) Климатология
Б) Метеорология
В) Аэрология
Д) аэрономия
1. Наука об атмосфере, о её составе, строении , свойствах и
протекающих в ней
физических и химических процессах
2. Учение о физических ( и химических ) процессах в высоких слоях атмосферы
3.Учение о методах исследования свободной атмосферы
4. Раздел метеорологии, в котором изучаются закономерности формирования климатов,
их распределение по Земному шару и изменения в прошлом и будущем.
15.Установить соответствие основных понятий погоды и климата
А) Локальный климат
Б) Глобальный климат
В) Микроклимат
Г) Погода
1.
Статистическая совокупность
состояний, проходимых
системой
атмосфера-
океан-суша-криосфера-биосфера за периоды времени в несколько десятилетий.
2.
Физическое состояние атмосферы у земной поверхности и в нижних 30-40 км в
данный момент времени
3.
Местные особенности в режимных метеорологических величинах, обусловленные
неоднородностью строения подстилающей поверхности и существенно меняющиеся
уже на небольших расстояниях, но наблюдающиеся в пределах одного типа климата.
4.
Совокупность атмосферных условий за многолетний период, свойственных тому
или иному месту в зависимости от его географической обстановки.( это одна из
физико-географических характеристик местности)
16.Дополнить предложение : Атмосфера………………….
17.Дополнить предложение: К климатообразующим процессам относятся ……
18.Дополнить предложение: Общая циркуляция атмосферы …….
19. Дополнить предложение: Теплооборот……….
20.Дополнить предложение: Влагооборот………
114
21.Дополнить предложение: Местная циркуляция ……
22.Дополнить предложение : К географическим факторам климатообразования оносятся
23.Дополнить предложение: К астрономическим
факторам климатообразования
относятся
8.2. Вопросы к зачёту приведены в Рабочей программе.
115