КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Умови вертикальної стійкості атмосфери для сухого або ненасиченого повітря
Вертикальна стійкість атмосфери визначається її термічною стратифікацією, тобто залежить від вертикального розподілення в ній температури. Виділимо уявно деяку масу сухого або ненасиченого повітря, що адіабатично піднімається, та будемо зрівнювати її температуру з температурою оточуючого повітря. Нехай у поверхні землі маса повітря, що підіймалася (рис. 9.2) мала температуру, рівну температурі оточуючого повітря, . Рис. 9.2. До виведення умов вертикальної стійкості атмосфери. Тоді на будь-якій висоті z температура маси повітря, що підіймається, буде , а температура оточуючого повітря , тоді їх різниця: (9.10) Припустимо, що в атмосфері температура падає менше ніж на 1º на 100 м, тобто вертикальний температурний градієнт менше сухоадіабатичного: γ < γа. При піднятті на 100 м маса повітря, що підіймається, охолоне на 1°, а в оточуючому ж повітрі температура зменшуватиметься з висотою повільніше. Тоді на будь-якій висоті маса повітря, що підіймається, виявиться холодніше (), а отже, і щільніше, ніж оточуюче повітря. Надана самій собі, ця маса почне опускатися, щоб повернутися в початкове положення. Тоді стан атмосфери буде стійким. Припустимо, що в атмосфері температура знижується також на 1° на кожні 100 м висоти, тобто . В цьому випадку маса повітря, що підіймається, на будь-якій висоті буде мати температуру, що дорівнює температурі оточуючого повітря (= 0), і, надана самій собі, на будь-якій висоті вона залишиться в цьому новому положенні. Такий стан атмосфери називається байдужим. Нарешті, якщо температура в атмосфері зменшується більше ніж на 1° на 100 м (), то маса повітря, що підіймається, при охолодженні на 1º на кожні 100 м підняття, на деякій висоті виявиться тепліше оточуючого повітря. Надана самій собі, ця маса повітря продовжить рух угору. Стан атмосфери буде нестійким. Таким чином, величина вертикального геометричного градієнта температури характеризує вертикальну стійкість атмосфери: якщо γ < γ - стан атмосфери стійкий, γ = γ - байдужий, γ > γ - нестійкий. Про ступінь стійкості атмосфери можна судити за графіком термічної стратифікації (рис. 9.3). На ньому нанесені прямі, що характеризують фактичне розподілення температури за висотою в атмосфері. Ці прямі будуть мати різний нахил у залежності від значення γ, як це видно із рисунка. Рис. 9.3. Умови стійкості сухого повітря. Дійсно, при γ > 1°/100 м на висоті z температура оточуючого повітря менше, ніж температура маси Т´, що адіабатично підіймається, та лінія нестійкої стратифікації 1 проходить ліворуч від сухої адіабати (жирної лінії). При γ < 1º/100 м на тій же висоті z температура оточуючого повітря більше, ніж маси, що підіймається, а лінія стійкої стратифікації 2 проходить праворуч від сухої адіабати. Очевидно, що при γ = 1°/100 м лінія байдужої стратифікації співпадає з сухою адіабатою. Ті ж умови стійкості сухого повітря можна виразити через потенційну температуру. Для цього запишемо значення потенційної температури на висотах і : і (9.11) Висоти і виражені в сотнях метрів, причому < . Зміна потенційної температури з висотою буде (9.12)
або, якщо розділити обидві частини рівняння на , , (9.13) де- зміна потенційної температури з висотою, а - зміна температури з висотою, тобто вертикальний температурний градієнт. Оскільки величина градієнта вважається від’ємною при зменшенні температури з висотою, то . Отже, вираз (9.13) прийме вигляд (9.14) Звідси робимо наступні висновки: 1) при стійкому стані, коли , величина зміни потенційної температури з висотою додатна; потенційна температура збільшується з висотою; 2) при байдужому стані, коли , величина ; отже, потенційна температура з висотою не змінюється; 3) при нестійкому стані, коли , величина буде від’ємна; отже, потенційна температура з висотою зменшується.
Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 3099; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |