Вопрос 6. Основные метеорологические величины, их определение, единицы измерения и характерные значения

Величины, измеряемые при метеорологических наблюдениях

• Величина Единица измерения

• Атмосферное давление 1 гПа=100 Па=100 н/м²

• Температура воздуха 1 ⁰С= 1 градус Цельсия

• Влажность воздуха 1‰ = 1 грамм/1 кГ

• Направление ветра 1 угловой градус

• Скорость ветра 1 м/с

• Количество атмосферных осадков 1 мм слоя воды с 1 м²=1 кг

В метеорологии применяется только десятичная метрическая система.

Физические величины – только в СИ, но следует знать и другие употребительные единицы (мм.рт.столба, градус Фаренгейта, калория, морская миля, узел).

Вопрос 7. С помощью уравнения состояния объяснить, почему теплый и влажный воздух легче сухого и холодного

ρ=m\V,

сухой воздух ρ =P\RT из уравнения состояния следует, что теплый воздух при том же давлении легче холодного.

влажный воздух

плотность=P\RTв,

Тв=Т(1+0,61q)= T+ΔT_v

Формула показывает, что поскольку виртуальная температура Т_В всегда больше реальной температуры воздуха Т, плотность влажного воздуха всегда меньше, чем плотность сухого при прочих одинаковых условиях., т.е. влажный воздух легче сухого.

Таким образом из этих двух формул уравнения состояния видно, теплый и влажный воздух легче сухого и холодного.

(Плотность пара Н₂О (ρ_п ) называется абсолютной влажностью

Оценка: ρ_п = e / R_п T [кг/м³]

Концентрация пара Н₂О в 1 кг воздуха ( q )называется

массовой долей водяного пара

(раньше – удельной влажностью)

q =ρ_п/ ρ = (e/R_пT)/(p/RT)=(R/R_п)(e/p)

Оценка: q = 0.622 e / p [‰=г/кг]

Внимание!

Даже если e=p, то q = 0.622<1.

Это значит, что при одинаковых условиях

пар Н₂О легче воздуха)

Вопрос 8. Как определить массу атмосферы с помощью уравнения статики. Что такое барометрическая ступень?

Приземное давление, деленное на g, равно массе M столба атмосферы с сечением 1 м².

Умножив массу единич.атм.столба на S пов-ти з.шара 4πR²=5,1х10¹⁴м²,можно приближенно оценить массу атм.З. М=5,1х10¹⁸кг.

Баром.ступень — величина h = RT/gp показывает на сколько метров нужно подняться вверх, чтобы давление упало на 1 гПа. Также-это приращение высоты, в пределах которго давление падает на единицу. Это величина, обратная вертикальному барическому градиенту -(dp/dz). Барическая ступень прямо пропорциональна температуре воздуха и обратно пропорциональна давлению. При одном и том же давлении барическая ступень тем больше, чем выше температура. Чем больше высота и чем, следовательно, ниже давление, тем больше барическая ступень.

При темп. 0 °С и давлении 1000 гПа барическая ступень равна 8м\1 гПа. Таким образом, у земной поверхности нужно подняться примерно на 8 м, чтобы давление упало на 1 гПа. С ростом температуры барическая ступень растет примерно на 0.4 % на каждый градус. На высоте около 5 км, где давление близко к 500 гПа, при той же температуре 0° С барическая ступень будет уже около 16 м/гПа.