20.Метеорология пәні оның шешетін мәселелері. Зерттеу әдістері

Метеорология (гректiң meteora – атмосфералық құбылыстар және logos– iлiм деген сөздерiнен шыққан) – жердiң ауа қабаты – атмосфера туралы ғылым, оның құрылысын, құрамын, қасиеттерiн, онда жүрiп жатқан физикалық және химиялық процесстердi, олардың жер бетiмен әрекеттесуiн және де ауа массаларының қозғалыстарын зерттейдi.

Метеорологияның негiзгi шешетiн мәселелерi:

атмосферада жүрiп жатқан процесстер мен құбылыстарды зерттеу; олардың пайда болу заңдылықтарын анықтап болашақта қалай дамитынын болжау;оларды басқару мүмкiндiктерiн анықтау.

Зерттеу әдістері:бақылау, эксперименттік,теориялық және математикалық

Бақылау әдісі метеорологиялық өлшемдер мен құбылыстарды аспаптармен өлшеп, көз мөлш.бақылап, оларға сандық және сапалық баға беру.

Метеорологиялық эксперимент – лабораторияда және таб.жағдайда тәжірибелік жұмыстар көп жүргізіледі. Мыс: бұлттардағы физ процестерді модельдеу арнайы камерада жасанды бұлт жасап, оларды бақылау.

Метеорологиялық математика – көп жылдық метеор бақылау нәтиж талдап, атмосфералық процестер заңдылықтарын анықтауға болады. Ол үшін статистикалық әдіспен берілген метеорлогиялық сандық қатардың статистикалық сипаттамалары, сонымен қатар әр түрлі мертеорологиялық өлшемдер арасындағы өзара байланыс тығыздығы анықталады.

21.Жердің және атмосфераның жылу баланстарын ашып жазыңыз

.Күндiз төселме беткей өзiне келетiн жиынтық радиация (Q) мен атмосфераның қарсы сәулешашуын (Еа) жұтады және ұзынтолқынды сәулешашу (Еж) арқылы энергия жоғалтады. Түнде күннiң радиациясы болмайтындықтан жер бетi нәтижелi сәулешашу (Ен) арқылы жылу жоғалтады. Төселме беткейдiң қабылдайтын жылуы оның төменгi қабаттарына және атмосфераға берiледi, сонымен қатар булануға жұмсалады. Төселме беткейге келетiн және кететiн энергиялардың алгебралық қосындысын жылу балансы дейдi

–

В + +

А LE

+ – –

P

+

4.3-сурет. Төселме беткейдiң жылу балансы схемасы

Төселме беткейдiң жылу балансы мынадай теңдеумен сипатта

B + A + P + LE = 0 немесе B = P + A + LE , мұнда: B – төселме беткейдiң радиациялық балансы;

A – жерге жақын ауадағы турбуленттiк жылу ағыны;

P – топырақтағы немесе су қоймасындағы жылу ағыны;

LE – булану немесе конденсация процесiндегi жылу ағыны. L – булану жылуы. E – бiрлiк беткейден буланған су мөлшерi.

Бұл теңдеуде кейбiр қосалқы процестер ескерiлмеген. Мысалы: жауын тамшысымен жылудың топыраққа таралуы, қардың еруiне және фотосинтезге жұмсалатын жылу, су қатқанда бөлiнетiн жылу, жер қыртысынан жылудың келуi, өндiрiс орындарының жылу бөлуi және т.б.

Жылу балансының ең үлкен мәндi құраушысы радиациялық баланс (В) болып табылады. Ол актинометриялық бақылау нәтижесiнде анықталады. Радиациялық баланстан басқа теңдеу мүшелерi, егер олар жылудың жұмсалуын (кетуiн) сипаттаса. оң таңбалы болады. Күндiз радиациялық баланстың мәнi теңдеудегi басқа құраушылар мәндерiнен үлкен болады және ол үшеуiнiң қосындысына тең болады. Ол тек Күн шығарда және батарда, яғни таңбасы ауысатын кезде басқа құраушылардан кiшi болады. Түнде радиациялық баланс терiс таңбалы және мәнi онша үлкен болмайды.

Турбуленттiк жылу ағыны (А) төселме беткей мен атмосфера арасындағы турбуленттiк жылуалмасумен анықталады. Ол, градиенттiк бақылау нәтижесiнде анықталған ауаның температурасы, ылғалдылығы (парциальді қысымы) және жел жылдамдығы мәндерi бойынша есептелiп табылады. Турбуленттiк жылу ағыны күндiз төселме беткейден атмосфераға бағытталады (оң таңбалы), ал түнде керiсiнше атмосферадан жерге бағытталады (терiс таңбалы), бiрақ мәнi өте кiшi болады. Жалпы, бiр тәулiк iшiнде орташа алғанда ол оң таңбалы болады (қыс айларынан басқа кезде), бiр жыл iшiнде орташа алғанда да оң таңбалы, яғни ол жерден атмосфераға бағытталады. Турбуленттiк жылу ағынының жылдық жиынтығы ендiк өскен сайын кемидi, тропиктiк шөлдерде максимумы байқалса, ылғалды және суық климатты жерлерде нольге жақындайды.Топырақта немесе су қоймасындағы жылу ағыны (Р) беткей мен төменгi қабаттар арасындағы жылуалмасумен анықталады және де олардың жылулық қасиеттерiне бағынышты болады. Топырақта, оның әртүрлi тереңдiктерiндегi температурасы мен ылғалдылығы бойынша анықталады. Су қоймасындағы жылу ағыны тек вертикальдi бағыттағы жылу алмасумен емес, сонымен қатар су массасының ағысымен байланысты горизонтальдi бағыттағы жылу алмасумен анықталады. Топырақтағы жылу ағыны күндiз төмен бағытталса (оң таңбалы), түнде жоғары бағытталады (терiс таңбалы) және де радиациялық балансқа тiкелей бағынышты болады. Оның орташа жылдық мәнi төменгi ендiктерде оң таңбалы, жоғарғы ендiктерде терiс таңбалы болады. Топырақтағы жылу ағынына қар жамылғысы да қатты әсер етедiБулану немесе конденсация процестерiндегi жылу ағыны (LE) буланған немесе конденсацияланған су мөлшерiмен анықталады. Су буланғанда жылуды жұтады, ал су буы тамшыға айналғанда сол жұтқан жылу төселме бетке (атмосфераға) қайтарылып берiледi. Жер бетiне қарасты конденсация жылу ағыны өте аз болатындықтан, негiзiнен тек булану нәтижесiндегi жылу ағыны қарастырылады. Яғни, жылу балансының бұл құраушысы да тәулiк және жыл бойында оң таңбалы болады.

Жылу балансын құраушылардың максимальдi мәндерi тәулiк iшiнде тал түс маңында (4.4-сурет), жыл бойы маусым-шiлде айларында байқалады. Минимальдi мәндерi тәулiк iшiнде түн ортасында, жыл iшiнде желтоқсан-қаңтар айларында байқалады.

4.4-сурет. Жылу балансын құраушылардың тәулiктiк жүрiсi

Құрлықта төселме беттiң жылу балансының жылдық орташа мәнiн анықтағанда топырақтағы жылу ағынын ескермесе де болады, өйткені топырақтағы жылу алмасудың бiр жыл iшiндегi орташа мәнi шамамен нольге тең болады (Р = 0):

Bқ = A + LE

Теңiздегi жылуалмасуда ағыспен келетiн (кететiн) жылу – мұхиттық адвекция үлкен орын алады, сондықтан теңiз үшiн жылдық жылу балансы теңдеуiн былай жазуға болады:

Bт = A + Фма + LE

мұнда: Фма – мұхиттық адвекция.

Жер бетiнiң (құрлық пен теңiз үшiн) жылдық жылу балансы теңдеуi мынадай түрде болады:

Bж = A + Фма + LE

Ендi атмосфераның (ауа бағанының) жылдық орташа жылу балансын қарастырайық. Атмосфера тiкелей Күн сәулесiн жұту арқылы өте аз жылу алатыны бiзге белгiлi. Атмосфераға жылу жер бетiнiң ұзынтолқынды сәулешашуы, атмосферадағы су буының конденсациясы, жер бетiнен келетiн турбуленттiк жылу ағыны және де жылу адвекциясы нәтижесiнде келедi. Сонымен қатар атмосфера ұзынтолқынды сәулешашу және керi адвекция ретiнде жылу жоғалтады. Атмосфераның радиациялық балансы терiс таңбалы болады. Себебi атмосфера күн радиациясын аз мөлшерде және жер бетiнен келетiн ұзынтолқынды радиацияны жұтады, ал өзi жерге қарай да, кеңiстiкке қарай да ұзынтолқынды сәуле шашады. Жылу адвекциясының негiзiнде жылудың төменгi ендiктен жоғарғы ендiкке қарай тасымалдануы жатыр. Яғни, адвекция нәтижесiнде төменгi ендiктерде атмосфера жылу жоғалтады, ал биiк ендiктерде жылу қабылдайды. Сонымен, қорыта келе, атмосфераның (ауа бағанының) жылдық жылу балансы теңдеуiн былайша сипаттауға болады:

–Bа = A + Lr – Фаа

мұнда: Lr –су буының конденсациясы нәтижесiнде келетiн жылу; r – конденсацияланған су мөлшерi Фаа– атмосфералық горизонтальдi жылу адвекциясы.