ВМО – Всемирная Метеорологическая Организация
Штаб-квартира – в Женеве С помощью региональных и национальных центров сбора ВМО осуществляет глобальный мониторинг состояния атмосферы, что позволяет учитывать все метеорологические процессы, несмотря на их различные пространственные масштабы и разную продолжительность. |
В соответствии с регламентом ВМО наземные метеорологические наблюдения производятся 8 раз в сутки через 3 часа по единому (универсальному) времени проверенными меторологическими приборами со стандартной точностью.
3. Эволюция состава атмосферного воздуха. Современный состав воздуха Этапы эволюции атмосферы 1. Бескислородный а) Первичная атмосфера: 4,6 – 3,8 млрд. лет Температура падала. б) Вторичная атмосфера: 3,8 – 2 млрд. лет. Температура росла. |
Первоначально атмосфера состояла из газов вулканического происхождения и имела такой состав:
По мере охлаждения Земли водяной пар конденсировался, выпадали осадки и образовывались океаны, моря и озёра. Кислород появился только после возникновения растений. 2. Кислородная атмосфера а) Кислорода менее 12% состава: 2 – 0,5 млрд. лет б) Кислорода достаточно для биосферы.
|
Современный состав воздуха:
Размер – от 0,001 до 5 мкм. |
4. Вертикальное строение атмосферы
1 а) тропосфера 0 – 10 км (в полярных областях до 7-8 км, на экваторе – до 15-16 км) Температура убывает 6° на 1 км Неустойчива. Охвачена сильными горизонтальными и вертикальными движениями. Погода, климат, облака, осадки. аб) тропопауза Переходный слой, в котором наблюдается минимум температур. Задерживает водяной пар и облака в тропосфере. б) стратосфера 10-50 км |
Температура повышается 1-1,5° на 1 км. Это объясняется поглощением солнечной УФ радиации озоном Ограничивает высоту образования облаков. Метеозонды бв) стратопауза Температура достигает 0°С в) мезосфера 50-80 км Температура падает до -100°С Метеоры вг) мезопауза г) термосфера 80-500 км Температура увеличивается до 1000°С за счёт поглощения коротковолновой части солнечной радиации. Полярные сияния |
гд) экзобаза Верхний предел атмосферы, где взаимные соударения удерживают частицы газов, и не происходит выброс газов в космос. д) экзосфера 500-10 000 км Состоит из атомов водорода, "улетучивающихся" из верхней атмосферы. 2) классификация по степени однородности состава воздуха:
а 0-90 км За счёт турбулентного перемешивания относительный состав газов не меняется аб) турбопауза б) гомосфера Слабое турбулентное |
перемешивание. Относительный состав газов заметно меняется с высотой. 3) классификация по ЭМ характеристикам Ионосфера - часть верхней атмосферы Земли, сильно ионизирующаяся вследствие облучения космическими лучами, идущими, в первую очередь, от Солнца. а) слой D 60-90 км Область слабой ионизации б) слой E 90-120 км Рост концентрации электронов в дневное время, т.к. основной источник ионизации – солнечное КВ излучение |
в) слой F1 150-200 км Максимум ионообразования. г) слой F2 Выше 200 км.
5. Горизонтальная неоднородность тропосферы (воздушные массы и климатические фронты). Непериодические изменения погоды вызываются перемещением и взаимодействием воздушных масс и разделяющих их фронтов, являющихся носителями определенных условий погоды. Воздух тропосферы постоянно расчленяется на большие объемы — воздушные массы. По высоте воздушные массы простираются до |
10 км. Воздушные массы обладают однородностью свойств и прежде всего температуры и перемещаются как одно целое в системе обшей циркуляции атмосферы. Они формируются в определенном очаге — над однородной подстилающей поверхностью. Перемещаясь, воздушные массы меняют свои свойства, или трансформируются. Свойства воздушных масс определяют режим погоды, особенно изменчивый при переходе из одной воздушной массы в другую. Воздушные массы квалифицируются по тепловым характеристикам или географическому положению их очагов. |
Формирование, трансформация и разрушение воздушных масс неизбежны в постоянном круговороте атмосферы.
6. Основные метеорологические величины, их определение, единицы измерения и характерные значения.
массовая доля (концентрация) водяного пара, измеряемая в ‰ (метеорологи эту единицу часто обозначают г/кг)
|
7. С помощью уравнения состояния объяснить, почему теплый и влажный воздух легче сухого и холодного. В метеорологии принято сохранять для влажного воздуха значение универсальной газовой постоянной R, а эффект переменной влажности относить к температуре. Для этого вводится величина, называемая виртуальной температурой по формуле:
|
Виртуальную температуру нельзя измерить, ее можно только вычислить. Она полезна для расчета плотности влажного воздуха по формуле:
Формула показывает, что поскольку виртуальная температура TB всегда больше реальной температуры воздуха T, плотность влажного воздуха всегда меньше, чем плотность сухого при прочих одинаковых условиях.
8. Как определить массу атмосферы с помощью уравнения статики? Что такое барометрическая ступень? Ясно, что можно определить массу |
воздушного столба (Ma) с сечением 1 м2 (он называется единичным столбом атмосферы) по формуле:
Зная массу единичного атмосферного столба и умножив ее на площадь поверхности земного шара 4πR2 = 5,1∙1014 м2, можно приближенно оценить массу атмосферы Земли M = 5,1∙1018 кг. уравнение состояния:
Множитель в круглых скобках имеет полезное приложение. Его смысл легко установить, если принять Δp=1 гПа. Значение величины Δz в этом случае называется барической ступенью (h) |
Оно определяется по формуле:
Давление следует подставлять в гектопаскалях, а значения h получаются в метрах. Например, если на уровне моря давление 1000 гПа, а температура 10 0С, то h = 287∙(273+10)/9,8/1000 ≈ 8 м . Таким образом, барическая ступень показывает, что при подъеме на 8 м давление упадет, примерно на 1 гПа.
|
)
классификация по температуре:
)
гомосфера
.
.
.
9. Барометрическая формула и ее применение. Что такое высота однородной атмосферы.
барометрическая формула
Барометрическая формула показывает, что давление в атмосфере быстро убывает с высотой. Скорость убывания давления определяет средняя температуры слоя атмосферы. Это важно, потому что если в соседних столбах атмосферы при равном давлении будет разная температура, то в более теплом столбе с высотой давление будет падать медленнее, а значит, давление на той же высоте будет больше, чем в более холодном столбе.
Вычислив массу атмосферного столба и считая, что плотность воздуха постоянна и равна 1,28 кг/м3 , можно, следуя Торричелли, оценить высоту слоя воздуха в столбе единичного сечения. Эта высота называется высотой однородной атмосферы (Н). Она вычисляется не только через плотность, но с использованием уравнения состояния и через абсолютную температуру у земной поверхности. Для этого служит формула:
.
Значение высоты однородной атмосферы – примерно 8000 м. Оно мало меняется при изменениях приземной температуры в реальном диапазоне значений.
10. Перечислите основные виды барических образований и укажите характерные значения давления в них
Зависимость атмосферного давления от температуры воздушного столба приводит к тому, что в разных районах Земли давление различно, поэтому метеорологи говорят о поле давления.
Наглядное представление о поле давления дают карты давления. На картах проводят линии, соединяющие одинаковые значения изображаемой величины. Их называют изолиниями. Изолинии давления называют изобарами и проводят через 5 гПа.
Изобары показывают, что в разных областях земного шара создаются разные типы барического поля
Наиболее важными являются области замкнутых изобар, внутри которых давление понижено (их называют циклонами), а также области замкнутых изобар, внутри которых давление повышено (их называют антициклонами). Существуют и другие типовые конфигурации.
12.Как называется уравнение для определения температуры в любой точке атмосферы. Найти его в списке формул и перечислить слагаемые, которые в него входят.
Уравнение притока тепла позволяет выявить основные способы нагревания и охлаждения воздуха в каждой конкретной географической точке. Изменение температуры воздуха в точке может быть определено по формуле:
Правая часть содержит слагаемые, описывающие три вида процессов:
Первое слагаемое, заключенное в фигурные скобки, описывает изменение температуры, происходящее в точке в результате переноса в нее атмосферными потоками воздуха с другой температурой. Первую группу слагаемых в квадратных скобках, описывающих горизонтальный перенос тепла ветром, принято называть адвективным изменением температуры или просто адвекцией. Слагаемое в круглых скобках, описывающее перенос тепла вверх или вниз, в метеорологии называют конвективным изменением температуры или просто конвекцией.
13.Что такое адиабатические изменения температуры воздуха и сухоадиабатический градиент.
Постоянная для воздуха величина γa , которая показывает возможные изменения температуры при адиабатическом подъеме, называется сухоадиабатическим градиентом температуры. Значение сухоадиабатического градиента равно 0,01 0С/м или 10 0С/км. Это значит, что адиабатический подъем частицы ведет к ее охлаждению на 1 градус на каждые 100 м подъема, а адиабатическое опускание частицы ведет к ее нагреву на 1 градус на каждые 100 м спуска.