Исследование влияния интегральных характеристик атмосферы на вымывание аэрозольных примесей из конвективных облаков

В итоге можно сделать вывод, что из облачных капелек, находящихся в вырезаемом большой каплей цилиндре, одни столкнуться с большой каплей, а другие нет. Доля капелек внутри цилиндра, действительно падающих в большую каплю, называется эффективностью столкновений. Она зависит от различных факторов, в том числе от размеров капель, а также от свойств воздуха. Когда облачные капельки очень малы, они в основном движутся мимо большой капли. По мере того как капли увеличиваются в размере, все возрастающая часть из сталкивается с большой каплей[3].

По известной эффективности столкновений можно вычислить скорость роста больших капель. Если в облаке возникли капли диаметром 100 микрон, то они могут вырасти в дождевые капли диаметром 1 мм за 15-20 минут. В облаках с очень маленькими капельками рост капель путем слияния происходит слабее[4].

Образование градин в конвективных облаках

Изучению различных вопросов, касающихся образованию града, в значительной степени способствовало использование радиолокации и специальные измерения с орта самолетов[4].

Атмосфера должна быть неустойчивой, она должна иметь такие температуру и влажность, которые способствуют развитию сильных вертикальных движений воздуха, т. е. конвективных движений воздуха[4].

Когда у поверхности земли на север движется теплый влажный воздух, а на высоте с запада перемещается сравнительно узкий поток сухого воздуха, создаются условия для возникновения наиболее интенсивных гроз.

Указанное распределение потоков в атмосфере может вызывать подъем больших масс находящегося в неустойчивом состоянии теплого воздуха.

В неустойчивой атмосфере некоторый объем воздуха. Смешенный вверх, будет подниматься с ускорением. Иногда ускоренное движение продолжается до тех пор, пока поднимающийся воздух не достигнет основания стратосферы, то есть высот более 13000 метров. В нижней стратосфере температура с высотой практически не изменяется. В России летом нижняя граница стратосферы лежит на уровне 11 - 12 километров. Только на юге нашей страны в теплое время года довольно часто высота границы стратосферы достигает 13 километров[4].

Таким путем могут образовываться сильные грозы, охватывающие значительную территорию. Они сопровождаются многочисленными молниями, ливнями, а иногда и градом[4].

Большой интерес представляет роль, которую могут играть при этом ветры верхней тропосферы. При сильных грозах часть наблюдаются на большой высоте значительные скорости ветра. Существует гипотеза, подчеркивающая роль последовательных подъемов и опусканий ледяных частиц, благодаря которым растущие градины могут достаточно долго находиться в грозовом облаке и достигать значительных размеров. В таком случае для обеспечения достаточной поддерживающей силы восходящие движения в облаке должны быть необычно интенсивными. Так, в верхней части грозовых облаков скорость подъема должна достигать 100 метров в секунду[4].

Обычно лед, из которого состоят градины, неоднороден. Почти каждая градина состоит из чистого и мутного льда. Непрозрачность льда вызывается захваченными пузырьками воздуха. В больших градинах иногда чередуются слои прозрачного и непрозрачного льда[10].

Подробности внутреннего строения градин были изучены путем оптического исследования их срезов. Этот метод, впервые разработанный в Швейцарии М. де Квервайном и Р. Листом, дал очень ценные результаты. Градина состоит из многих сотен ледяных кристаллов. Поверхности каждого кристалла образуют характерные углы с лучом света, проходящим сквозь тонкий слой льда. Крупный кристалл выглядит как большая, однородно окрашенная поверхность, малый кристалл - как маленькая область одного цвета. Включения непрозрачного льда создаются маленькими кристаллами с пузырьками воздуха, тогда как область прозрачного льда состоит только из больших кристаллов. Центр круглой градины образован множеством маленьких кристаллов и воздушных пузырьков. Он окружен слоем больших кристаллов (прозрачный лед), затем идет толстый слой маленьких кристаллов (непрозрачный лед), и, наконец, имеется еще один толстый слой прозрачного льда[11].

Почему же образуются чередующиеся слои больших и маленьких кристаллов? Объясняется это различием скоростей, с которыми захватывается и замерзает вода. Когда градина падает сквозь слой облака, бедной водой, и встречается с мелкими переохлажденными капельками, последние могут замерзать почти мгновенно. Если же падающая градина сразу собирает большое количество переохлажденной воды, эта вода не может замерзнуть моментально. Градина покрывается слоем воды без воздушных включений, и замерзание идет медленно, в результате чего образуются крупные кристаллы, не содержащие воздушных пузырьков[4].

Для того, чтобы получить представление о процессах, приводящих к образованию градины, необходимо принять во внимание значительное число фактов. Прежде всего, надо учесть размеры и кристаллическую структуру самих градин. Любая теория образования града должна объяснить их рост до 5 сантиметров в диаметре и более. Кроме того, теории должны объяснить, как образуются слои прозрачного и непрозрачного льда[6].

Из опыта известно, что грозы с градом отмечаются при наличии кучево-дождевых облаков с сильными вертикальными движениями воздуха. Для быстрого роста градины путем коагуляции в облаке должно быть большое количество переохлажденной воды. Это количество, называемое водностью, обычно колеблется от 0,01 до 1,0 грамм на кубический метр. Теоретически возможно содержание жидкой воды примерно 8 грамм на кубический метр, но такие большие величины никогда не были измерены.

Другой важной особенностью грозы является характер восходящих движений. По теории образования града, предложенной Ф. Ладлемом, эти движения должны быть наклонными. Согласно этой теории, восходящие движения должны быть достаточно устойчивыми в течение 30 минут - 1 часа[12].

Легко показать, что в кубическом метре облака при любой грозе может вырасти очень много крупных градин (примерно 3 сантиметра в диаметре). Градина диаметром 3 сантиметра имеет объем, примерно в 10 миллиардов раз больший объема облачной капельки[4].

Таким образом, для образования одной градины диаметром 3 сантиметра должны быть собраны вместе облачные капельки из 100 миллионов кубических сантиметров облака. Это дает одну градину на каждые 100 кубических метра облака[4].

Данные подсчеты показывают, что большие градины - редкость: для их возникновения в облаке должно накопиться очень большое количество жидкой воды, что происходит нечасто[6].

Возможно, зародышем градины является большая капля воды, которая замерзла в то время, когда она с восходящим потоком попала в холодные области облака.

Когда замерзшая частица с диаметром примерно 1 миллиметров появляется в холодной области грозового облака, она может очень быстро вырасти за счет столкновения с переохлажденными каплями. Одно время предполагали, что переохлажденные капельки замерзают при столкновении, образуя непрозрачный лед. Такой процесс может продолжаться до тех пор, пока градина не опуститься ниже уровня нулевой изотермы и лед не начнет таять, образуя слой жидкой воды. Вследствие внезапного усиления восходящего движения градина может снова попасть в холодные области облака, где вода, покрывающая градину, замерзает, образуя прозрачный лед. Затем, прежде, чем градина снова упадет ниже уровня нулевой изотермы, образуется второй слой непрозрачного льда. Такие движения вверх и вниз через уровень нулевой изотермы могут объяснить образование слоев прозрачного и непрозрачного льда по мере роста градины[4].

Впоследствии некоторые положения этой теории были отвергнуты. Должно быть слишком много совпадений, чтобы градина могла то подниматься над уровнем замерзания, то падать ниже его. Кроме того, фактически наблюдаемые слои прозрачного льда слишком толсты, чтобы они могли образоваться путем замерзания тонкой пленки воды. Более того, образование слоев прозрачного и непрозрачного льда можно объяснить и не предполагая, что градина долетает до уровня, где лед тает[10].

Во второй теории допускается, что градина может образоваться, когда ледяная частица падает непосредственно от вершины облака до его основания. Наличие слоев прозрачного льда объясняется тем, что при накоплении слишком большого количества воды градина становится мокрой и процесс замерзания замедляется. Было найдено, что вода содержит растворенный в ней воздух. Когда вода замерзает медленно, воздух высвобождается из нее. Когда же замерзание происходит быстро, растворенный в воде воздух образует маленькие пузырьки, которые заключены внутри льда[4].

Интерес представляет то, что вода при температуре минус 10 градусов по Цельсию замерзает медленно. Но для замерзания необходимо куда-то отвести скрытую теплоту плавления, которая выделяется при замерзании воды. Каждый грамм замерзающей воды выделяет примерно 80 калорий тепла. Это тепло идет на нагревание льда и воды. Чтобы процесс замерзания шел непрерывно, тепло от градины должно уноситься воздухом. В точности такой же, но обратный по знаку эффект наблюдается при таянии льда[6].

Когда при падении ледяная частица захватывает большое количество переохлажденной воды, быстрый отток выделяющегося при замерзании тепла становится невозможным. Температура на поверхности градины повышается, замерзание замедляется, в результате чего образуется чистый лед. Исходя из этого, образование на градине прозрачного льда можно объяснить и не предполагая, что градина должна обязательно попадать в слои с положительной температурой. Подобная ситуация имеет место, когда градина падает сквозь ту область облака, где велико содержание переохлажденной воды[4].

Если водность облака мала, падающая градина захватывает относительно небольшое количество переохлажденной воды. В этом случае замерзание может произойти быстро и воздушные пузырьки не смогут выделиться. Следовательно, когда число и размер переохлажденных облачных капель очень малы, капельки могут замерзать почти мгновенно, образуя непрозрачный лед[4].

Процессом, при котором растущая ледяная частица проходит через облако только один раз, можно объяснить возникновение градин диаметром около 1 сантиметра[12]. Для образования очень больших градин, диаметр которых превышает 3- 4 сантиметра, этого уже недостаточно: за одно прохождение сквозь облако частица не сможет захватить нужное количество воды. Растущая градина должна совершить несколько циклов вверх и вниз. Однако, не обязательно, чтобы при подъеме и опускании растущий кусок льда проходил через уровень нулевой изотермы. Существенно лишь чтобы градина оставалась в переохлажденной части облака[11].



3.ОПАСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКИ ВРЕДНЫЕ АЭРОЗОЛИ В КОНВЕКТИВНЫХ ОБЛАКАХ

3.1 Атмосферные явления, возникающие в конвективных облаках

3.1.1 Грозы и градобития

Град выпадает в разное время, но почти всегда он сопровождает грозы. В одной местности град бывает очень редко, в другой он обычное явление.

К районам, в которых велико число случаев выпадения губительного града, можно отнести Российский Кавказ, Северную Италию, США, [4].

Град выпадает обычно при сильных грозах в теплое время года, когда температура у поверхности земли не ниже 20оС. Чаще всего он проходит узкой (не больше 10 километров), но длинной (стони километров) полосой.

Град ломает виноградные лозы и ветки фруктовых деревьев, сбивает с них плоды, уничтожает посевы зерновых, ломает стебли подсолнечника и кукурузы. Нередко от ударов градин гибнет домашняя птица, мелкий и крупный рогатый скот.

Давно подмечено, что есть районы, которые из года в год страдают от града. Некоторые земледельцы даже убеждены, что на отдельных полях градом непременно выбьет посевы, в то время как соседний участок не пострадает. Для жителей Англии - град большая редкость, а французские виноградари, живущие по другую сторону Ла-Манша, проклинают его несколько раз в год. В тропиках град почти никогда не выпадает, хотя грозы там полыхают часто. Так, в Браззавиле за год бывает до 60 гроз, однако за всю историю города град там ни разу не зарегистрирован.

Когда рассказывают о выпавшем граде, прежде всего отмечают размеры градин. Они обычно все разные по величине. В Индии и Китае известны случаи падения с небес ледяных глыб весом 2-3 килограмма. Рассказывают даже о таком печальном происшествии: в 1961 году в Северной Индии тяжелая градина убила слона. В наших умеренных широтах наблюдались градины весом около килограмма. Известен случай, когда в Воронеже град разломал черепицу на крыше дома, пробил металлическую крышу автобуса. Это косвенные признаки, по которым тоже судят о величине градин. Иногда удается сделать фотоснимки.

Одна из градин, сфотографированная в США, имела диаметр 12 см, 40 см по окружности, а весила 700 г. Во Франции зарегистрированы удлиненные градины величиной примерно с ладонь (15 Х 9 см). Вес отдельных градин достигал 1200 г! И таких градин на один квадратный метр выпало штук 5-8.

Самый большой ущерб град наносил сельскому хозяйству. Поэтому люди начали искать средства борьбы с этим стихийным бедствием. Известно, что в Италии в сезон 1955 года было выпущено по облакам, несущим град, около ста тысяч ракет. Результата не было. Дело в том, что итальянские ракеты достигали лишь 1,5-2 км, в то время как крупнокапельная зона находится на высоте 5-7 км.

Чтобы научиться бороться с градом, надо прежде всего как можно больше узнать про него. Всемирная метеорологическая организация (ВМО) лишь в 1956 году дала определение, что такое град: "Град - осадки в виде сферических частиц или кусочков льда (градины) диаметром от 5 до 50 мм, иногда больше, выпадающие изолированно или же в виде неправильных комплексов. Градины состоят только из прозрачного льда или ряда его слоев толщиной не менее 1 мм, чередующихся с полупрозрачными слоями. Выпадение града наблюдается обычно при сильных грозах". За считанные минуты град покрывает землю ледяными шариками слоем 5-7 см. В районе Кисловодска в 1965 году выпал град, покрывший землю слоем в 75 см!

Атмосферные процессы иногда находятся в столь неустойчивом состоянии, что при сравнительно небольшом вмешательстве можно подтолкнуть их ход в желаемом направлении. Именно этого и добиваются метеорологи, штурмующие облака.



3.2 Аэрозоли в конвективных облаках

3.2.1 Виды аэрозолей

Аэрозоли, встречающиеся в облаках, можно условно разделить на два типа:

Фоновые аэрозоли, постоянно присутствующие в атмосфере и являющиеся неотъемлемой частью ее состава.

Аэрозоли, поступающие в облака в результате различных процессов (пожары, взрывы, извержения вулканов, пыльные бури, промышленные выбросы), при которых концентрация аэрозоля превышает фоновые значения, характерные для данной местности.

Роль аэрозолей первого типа в образовании и развитии облака достаточно изучена. Между тем, процессы взаимодействия конвективного облака с аэрозольными частицами, поступающими туда в результате различных процессов, изучены недостаточно.

Конвективные облака, концентрация аэрозольных частиц внутри которых значительно превышает фоновые значения, характерные для невозмущенной атмосферы, по происхождению можно подразделить на несколько основных видов:

облака взрывов;

облака пожаров;

облака вулканических извержений;

конвективные облака, образующиеся над факелами промышленных предприятий;

конвективные облака, образующиеся в естественных температурных условиях, но загрязненные аэрозолями, поступившими в атмосферу из различных источников.

К облакам, относящихся к последнему типу, можно отнести конвективные облака, подвергаемые искусственному засеву аэрозолями с заданными физико-химическими свойствами (активные воздействия).

Облака взрывов. Общей причиной развития конвективного облака при взрывах антропогенного происхождения, является возникновение и развитие мощного конвективного движения над источником перегрева.

Процесс взрыва характеризуется практически мгновенным значительным повышением температуры в некотором объеме. Причиной взрыва, не связанного с термоядерными процессами, как правило, является воспламенение горючего вещества при его быстрой утечке в результате разрушения резервуара. При горении паров легковоспламеняющихся веществ образуется огненный шар. Перегрев внутренней области шара относительно окружающей атмосферы обычно составляет порядка К.

После окончательного формирования огненный шар отрывается от Земли поднимается вверх. В процессе подъема он взаимодействует с окружающей атмосферой и увеличивается в результате вовлечения окружающего воздуха. По мере подъема огненного шара, а также, расхода веществ, участвующих в экзотермических реакциях, температура внутри шара понижается. В результате охлаждения происходит конденсация водяного пара, содержащегося в вовлекаемом воздухе. Образуется облако, причем, составляющие его капли могут содержать значительные концентрации вредных веществ в результате их взаимодействия с продуктами горения[14].

Облака пожаров. При пожарах источник энергии действует в течение продолжительного времени (от нескольких часов до нескольких месяцев). В связи с этим конвективные течения имеют форму струй.

Характеристики конвективных облаков, развивающихся над пожарами, зависят от количества и физико-химических свойств сгораемых веществ, площади, охваченной огнем, влажности воздуха. Помимо этого, существенное влияние на развитие облака оказывают радиационные факторы.

Масса аэрозоля, выбрасываемого в атмосферу при пожарах, составляет: для городских пожаров - , для лесных пожаров - . Интенсивность аэрозолей и площадь, охваченная пожаром, могут изменяться на несколько порядков в зависимости от количества и характера горючих веществ, особенностей подстилающей поверхности, причины пожара и стадии его развития.

Облака над факелами промышленных предприятий. Выбросы, поступающие в атмосферу из дымовых труб и других промышленных источников, перегреты относительно окружающей среды. В связи с этим над источником происходит подъем воздуха.

Промышленные выбросы содержат аэрозольные компоненты, что в наибольшей степени характерно для дымовых труб. Интенсивность аэрозольной эмиссии и физико-химические свойства аэрозольных частиц зависят от типа промышленного предприятия, режима его работы, от характера и устройства фильтрующих систем, применяемых при очистке выбросов.

Облака вулканического происхождения. Извержения вулканов представляют собой периодически действующие источники, выбрасывающие в атмосферу горючие газы, водяной пар и аэрозоли. При этом происходит образование конвективного облака вулканического происхождения, представляющего собой вертикальные струи, содержащие продукты извержения.

Аэрозоль, содержащийся в таких облаках, можно подразделить на два типа:

Вулканический пепел, состоящий из силикатных частиц, образующихся при застывании капель магмы и при разрушении вулканических пород.

Продукты физико-химических реакций с участием газообразных продуктов извержения и атмосферных газов.

Продукты сгорания, образующиеся при пожарах вблизи вулкана.

Загрязненные конвективные облака, не связанные с экстремальными ситуациями. Нередко наблюдаются случаи, когда облако, образующееся в нормальных условиях, содержит большое количество аэрозольных частиц в результате попадания в него продуктов аэрозольной эмиссии при пожарах, взрывах, промышленных выбросах, извержениях вулкана, пыльных бурях, имевших место вблизи района образования конвективного облака.



4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЧИСЛЕННОЙ МОДЕЛИ КОНВЕКТИВНОГО ОБЛАКА

4.1 Описание численной модели

4.1.1 Обоснование выбора модели

Возможности натурных исследований конвективных облаков сильно ограничены. Основными факторами, затрудняющими натурные исследования, являются существенная нестационарность облачных процессов, затрудняющая измерения, а также, опасные явления, угрожающие здоровью и жизни экспериментаторов либо сохранности аппаратуры. В связи с этим важным инструментом исследования физики облачных процессов, происходящих в конвективных облаках, являются численные модели.

Эти модели могут быть классифицированы по целому ряду признаков. По наличию учета зависимости характеристик облака от времени модели можно подразделить на стационарные и нестационарные ; по размерности пространства - на нуль-мерные, одномерные, полуторамерные, двумерные, трехмерные [14]. Модели различаются по способу описания микрофизических процессов в облаке. Помимо этого, между разными моделями существуют различия по наличию, полноте и способу учета взаимодействия облака с окружающей средой, фазовых переходов, электрических процессов, химических реакций, распространения газообразных и аэрозольных примесей, радиационных процессов и др.

Выбор того или иного типа модели осуществляется исходя из цели и предмета исследования, а также, имеющихся в распоряжении вычислительных средств.

Данные натурных исследований конвективных облаков убедительно показывают, что такие облака представляют собой сугубо нестационарное явление. Следовательно, стационарные модели применительно к ним могут применяться, в основном, для упрощенного анализа некоторых характеристик конвективных облаков, слабо меняющихся в течение некоторого промежутка времени. Между тем, известно, что характерное время жизни конвективного облака, как правило, составляет порядка 102 минут; в течение этого периода скорость воздушных движений в облаке может изменяться на 1 - 2 порядка; водность, удельная плотность электрического заряда и напряженность электрического поля - на 3 - 6 порядков [24]. Таким образом, моделирование эволюции таких облаков, в основном, предполагает применение нестационарной модели.

Реализация адекватных моделей большой размерности затруднена в связи с большой длительностью проведения расчетов. По этой причине целесообразно использовать модель малой размерности (полуторамерную). Это оправдано, поскольку движение воздуха, капель, кристаллов и аэрозолей во внутримассовых конвективных облаках, в основном, происходит в вертикальном направлении.

Введение детальной микрофизики дополнительно увеличивает время, затрачиваемое на выполнение численных расчетов [15]. Вместе с этим показано, что решение системы уравнений для интегральных характеристик облачных элементов дает результаты, находящиеся в удовлетворительном соответствии с данными натурных измерений [11]. Следовательно, на данном этапе исследований можно ограничиться параметризованным описанием микрофизических характеристик облака.

В модели необходим учет наличия кристаллической фазы в облаке, играющей существенную роль в процессе осадкообразования.

В модель необходимо ввести аэрозольный блок.

Для наиболее корректного описания динамики облака, также, необходим учет взаимодействия конвективного облака с окружающей средой, то есть, модель должна быть неадиабатической.

На основании вышесказанного был произведен выбор конкретного типа модели конвективного облака - полуторамерной, нестационарной, с параметризованным описанием микрофизических процессов, с учетом наличия грубодисперсных аэрозолей.

4.1.2 Общая характеристика модели

Рассматриваемая модель конвективного облака создана на основе системы уравнений гидротермодинамики. Данная модель в течение двух десятилетий совершенствовалась и дорабатывалась сотрудниками отдела Физики облаков ГГО им. А.И.Воейкова [17].

В модель были введены дополнительные уравнения, описывающие распространение нерастворимых гидрофобных грубодисперсных аэрозольных частиц в облаке и подоблачном слое, а также, параметрические выражения для расчета интенсивности взаимодействия аэрозолей с каплями и ледяными частицами [11].

Полученная в итоге модель включает:

1) систему нелинейных нестационарных уравнений гидротермодинамики, и уравнений баланса субстанций, осредненных по горизонтальному сечению цилиндра конечного радиуса;

2) параметрические выражения для вычисления интенсивностей микрофизических процессов и фазовых переходов;

3) граничные и начальные условия;

4) численный алгоритм и метод решения системы уравнений;

5) программу для ПЭВМ.

Рассматриваемая модель применима для описания эволюции внутримассового конвективного облака в пренебрежении влиянием горизонтальной адвекции. Развитие облака происходит в цилиндрической области пространства радиуса R и высоты H (далее именуемой «цилиндр»). Данная область снизу ограничена подстилающей поверхностью; значение высоты верхней границы цилиндра () задано таким образом, чтобы возмущения среды, связанные с развитием облака, не достигали данного уровня. Все уравнения осреднены по горизонтальному сечению цилиндра радиуса R. Как внутри, так и вне цилиндрической области все физические величины меняются в пространстве только по вертикали[18]. Изменение величин по горизонтали происходит только на границе цилиндра Горизонтальное изменение плотности среды учитывается только при расчете силы плавучести. Во внутренней области цилиндра, в общем случае, значения характеристик облака и воздушной среды изменяются во времени.

Взаимодействие облака с окружающей средой (вовлечение, перемешивание) приводит к изменению его характеристик, однако, предполагается, что конвективный поток не возмущает внешнюю среду. Известно, что в реальных условиях характерное время изменения параметров окружающей атмосферы, как правило, много больше времени жизни облака, поэтому в модели полагается, что параметры внешней среды не меняются со временем.

В связи с тем, что конвекция является неадиабатическим процессом, и облако взаимодействует с окружающей средой через боковую границу, горизонтальный размер облака в значительной степени определяет интенсивность данного взаимодействия, а следовательно, и динамику конвективных потоков [24].

4.1.3 Система уравнений гидротермодинамики и баланса масс

Система уравнений модели включает:

Система основных гидротермодинамических уравнений модели включает:

1. Уравнение движения

	,	(4.1)

где - скорость восходящего потока, - время, - вертикальная координата, - коэффициент бокового турбулентного перемешивания, - радиальная составляющая скорости, - скорость восходящего потока на границе цилиндра, - плотность воздуха, - ускорение свободного падения, и - значения виртуальной температуры внутри облачного цилиндра и во внешней среде соответственно, , , , , , , - отношение смеси облачных капель, дождевых капель, градин, облачных ледяных кристаллов, свободных аэрозольных частиц, аэрозоля, заключенного в дождевые капли и аэрозоля, заключенного в градины соответственно.

Чертой и тильдой обозначены значения величин за пределами цилиндра и на его границе соответственно.

2. Уравнение неразрывности, записанное в приближении несжимаемости среды

	,	(4.2)

где - плотность воздуха.

3. Уравнение сохранения энергии

	,	(4.3)

где - сухоадиабатический градиент температуры, - источник-сток температуры.

4. Уравнение баланса отношения смеси водяного пара

	,	(4.4)

где - источник-сток водяного пара.

5. Уравнение баланса отношения смеси облачных капель

	,	(4.5)

где - источник-сток облачных капель, - их скорость седиментации.

6. Уравнение баланса отношения смеси дождевых капель

	,	(4.6)

где - источник-сток дождевых капель, - скорость их седиментации.

7. Уравнение баланса отношения смеси частиц кристаллических осадков

	,	(4.7)

где - источник-сток градин, - скорость их седиментации.

8. Уравнение баланса отношения смеси облачных ледяных кристаллов

	,	(4.8)

где - источник-сток градин, - скорость их седиментации.

9. Уравнение баланса отношения смеси свободных аэрозольных частиц

	,	(4.9)

где - источник-сток аэрозольных частиц, - скорость их седиментации.

10. Уравнение баланса отношения смеси аэрозольных частиц, содержащихся в дождевых каплях

	,	(4.10)

где - источник-сток аэрозольных частиц, содержащихся в дождевых каплях.

11. Уравнение баланса отношения смеси аэрозольных частиц, содержащихся в градинах

	,	(4.11)

где - источник-сток аэрозольных частиц, содержащихся в градинах.

Первый член в правой части уравнений (4.4 - 4.11) описывает конвективный перенос с учетом собственной скорости перемещения субстанции. Для отношения смеси водяного пара эта скорость равна нулю. Второй член описывает турбулентный обмен субстанциями между цилиндром и окружающей атмосферой (в параметрической форме), третий - упорядоченный перенос субстанции через боковую границу цилиндра горизонтальным потоком воздуха. Далее в уравнениях (4.5 - 4.11) следует член, обусловленный зависимостью скорости седиментации частиц соответствующего сорта, а также, плотности среды от вертикальной координаты[19]. Последний член в правой части уравнения энергии описывает источник (сток) тепла при фазовых переходах влаги, а в (4.4 - 4.11) - источник (сток) субстанции в результате микрофизических процессов либо (для случая свободных аэрозольных частиц) вследствие эмиссии вещества из внешнего источника. Последние члены правой части уравнения движения описывают силу плавучести, а также вес взвешенных в воздухе твердых и жидких частиц.

Система дополнена уравнениями состояния идеального газа и гидростатики, а также формулами для насыщающего значения отношения смеси водяного пара относительно плоской поверхности воды и льда [17] и для расчета виртуальной температуры.

4.1.4 Микрофизические процессы в облаке. Начальные и граничные условия

Пар, вода, лед и аэрозоли могут переходить из одной фракции в другую как в результате фазовых переходов влаги, так и вследствие механического взаимодействия частиц между собой. Процессы, сопровождаемые фазовыми переходами, вследствие как прямых, так и обратных связей, влияют на все параметры конвективного облака. По этой причине в модели необходим учет источников и стоков различных субстанций в результате тех или иных микрофизических процессов.

Строгое теоретическое описание вышеперечисленных процессов возможно с помощью сложных интегро-дифференциальных уравнений [20], решение которых даже для жидкокапельной фазы можно получить только численными методами. Совершенные методы детализированного описания ледяных частиц на сегодняшний день отсутствуют, что объясняется многообразием форм кристаллов, особенностей их внутреннего строения, а также, спектров распределений ледяных частиц по размерам [21]. В еще большей степени сказанное справедливо и в отношении АЧ любого вида. При детальном описании микрофизических процессов с участием кристаллов и (или) аэрозольных частиц необходимо введение многочисленных переменных, что при отсутствии серьезных упрощений приведет к резкому увеличению длительности расчетов.

Смысл параметрического подхода состоит в замене подробного описания микрофизических процессов с помощью кинетических уравнений для функций распределения частиц по размерам приближенным описанием эволюции интегральных характеристик (например, массовой концентрации) совокупности облачных частиц того или иного вида. Введение такой замены позволяет существенно упростить модель и ускорить расчеты.

Рассмотрим реализацию параметрического подхода, предложенную в данной модели с учетом присутствия грубодисперсных аэрозолей в облаке.

Полагается, что вся влага в облаке состоит из водяного пара, облачных капель, дождевых капель, облачных ледяных кристаллов и ледяных частиц осадков (градин) [23].

При описании микрофизических процессов приняты следующие допущения :

1. Рост массы облачных капель происходит за счет конденсации пара.

2. Образование дождевых капель происходит в результате взаимодействия облачных капель (автоконверсия).

3. Дальнейший рост массы дождевых капель происходит за счет их коагуляции с облачными.

4. Образование и дальнейшее увеличение массы облачных ледяных кристаллов имеет место вследствие сублимации водяного пара на льдообразующих ядрах, а также, при достаточно низких температурах, вследствие замерзания облачных капель.

5. Образование градин происходит в результате сублимационного роста кристаллов, замерзания дождевых капель, а также, перехода дождевой влаги в лед при соударениях дождевых капель с ледяными частицами всех фракций.

6. Рост массы градин происходит в результате их обзернения при коагуляции с облачными каплями.

7. Вторичным фактором, определяющим рост общей массы дождевых капель, является таяние кристаллических осадков.

На рис.4.1 показаны возможные переходы между этими фракциями, учтенные в модели, в предположении об отсутствии аэрозольных частиц в облаке.

Рис. 4.1 Схема микрофизических процессов в облаке.

1 - конденсация водяного пара; 2a - автоконверсия; 2c - коагуляция; 3 - гетерогенное замерзание дождевых капель 4 - сублимация водяного пара на градинах; 5 - таяние градин; 6, 7, 8 - испарение облачных капель, дождевых капель и градин соответственно; 9 - испарение воды с поверхности тающих градин; 10 - обзернение градин; 11 - гомогенное замерзание облачных капель; 12 - сублимация водяного пара на естественных льдообразующих ядрах; 14 - интенсивность выброса ледяных сплинтеров при обзернении градин; 15 - переход облачных ледяных кристаллов в градины в результате сублимационного роста; 16 - коагуляция дождевых капель с градинами; 17ic - переход облачных ледяных кристаллов в градины при столкновении с дождевыми каплями и замораживании последних; 17r - замораживание дождевых капель при коагуляции с облачными кристаллами;

Известно, что типичные спектры облачных частиц, как правило, узки по сравнению со спектрами частиц осадков [24], коэффициент коагуляции их между собой мал по сравнению со случаем межфракционных взаимодействий; отсюда следует, что число взаимодействий между облачными частицами мало, хотя их концентрации и велики. Скорости падения этих частиц (порядка ) пренебрежимо малы по сравнению с обычно наблюдаемыми в конвективном облаке скоростями воздушного потока (порядка ). Спектры частиц осадков достаточно широкие, однако, концентрация их мала и, следовательно, число взаимодействий между частицами этой фракции также мало. Конечные скорости падения частиц осадков сравнимы со скоростями конвективных потоков. Ввиду сильного различия в размерах между частицами этих фракций (а значит, и в скоростях падения) число взаимодействий между ними будет велико (по сравнению с числом внутрифракционных взаимодействий). Отсюда следует возможность разбиения как жидкой, так и твердой фазы в облаке на две фракции: облачных частиц и осадков[32].

Учет наличия в облаке грубодисперсных аэрозолей также может быть осуществлен в рамках параметризованного подхода. В данной модели предполагается [25], что аэрозоль, присутствующий внутри облака, представлен в виде двух фракций: свободные частицы, а также, аэрозоль, заключенный внутри частиц осадков (как жидких, так и кристаллических).

При описании микрофизических процессов с участием перечисленных фракций приняты следующие допущения:

1. Свободные аэрозольные частицы поступают в облако только извне и не образуются в результате каких-либо микрофизических процессов.

2. Конденсация пара на поверхности аэрозольных частиц не происходит.

3. Появление аэрозоля, содержащегося в дождевых каплях, происходит в результате коагуляции последних со свободными аэрозольными частицами.

4. Появление аэрозоля, содержащегося в градинах, происходит в результате замерзания дождевых капель, содержащих аэрозоль.

5. Вторичным фактором, определяющим рост массы аэрозоля, содержащегося в дождевых каплях, является таяние градин, содержащих аэрозоль[33].

6. Коагуляция аэрозольных частиц между собой, а также, с облачнымии каплями и кристаллами не происходит.

На схеме на рис.4.2 показаны учтенные в модели возможные переходы влаги и аэрозольного вещества между различными фракциями.

Рис. 4.2 Схема баланса субстанций в облаке с учетом аэрозоля

1 - конденсация водяного пара; 2a - автоконверсия; 2c - коагуляция; 3 - гетерогенное замерзание дождевых капель 4 - сублимация водяного пара на градинах; 5 - таяние градин; 6, 7, 8 - испарение облачных капель, дождевых капель и градин соответственно; 9 - испарение воды с поверхности тающих градин; 10 - обзернение градин; 11 - гомогенное замерзание облачных капель; 12 - сублимация водяного пара на естественных льдообразующих ядрах; 14 - интенсивность выброса ледяных сплинтеров при обзернении градин; 15 - переход облачных ледяных кристаллов в градины в результате сублимационного роста; 16 - коагуляция дождевых капель с градинами; 17ic - переход облачных ледяных кристаллов в градины при столкновении с дождевыми каплями и замораживании последних; 17r - замораживание дождевых капель при коагуляции с облачными кристаллами; 18 - переход свободных аэрозольных частиц в аэрозоль, поглощенный дождевыми каплями, при коагуляции с ними; 19, 21, 22 - переход аэрозоля, содержащегося в дождевых каплях, в аэрозоль, содержащийся в градинах: при гетерогенном замерзании капель, при их коагуляции с градинами и с облачными ледяными кристаллами соответственно; 20 - переход аэрозоля, содержащегося в градинах, при таянии последних, в аэрозоль, содержащийся в дождевых каплях[34].

Значения источниковых членов в уравнениях (4.1 - 4.13) рассчитываются по следующим формулам [24]:

1. Источник-сток водяного пара:

	,

где - интенсивность конденсации водяного пара; - интенсивность испарения облачных капель; - интенсивность испарения дождевых капель; - интенсивность испарения градин; - интенсивность испарения тающих градин; - интенсивность сублимации водяного пара на градинах.

2. Источник-сток облачных капель:

	,	(3.12)

где - интенсивность автоконверсии; - интенсивность коагуляции облачных и дождевых капель; - интенсивность обзернения градин; - интенсивность гомогенного замерзания облачных капель; - интенсивность сублимации водяного пара на естественных льдообразующих ядрах при перегонке пара с облачных капель на облачных ледяных кристаллах.

3. Источник-сток облачных ледяных кристаллов:

	,	(3.13)

где - интенсивность выброса ледяных частиц в результате действия механизма Халлетта-Моссопа, - интенсивность перехода облачных ледяных кристаллов в градины при коагуляции первых с дождевыми каплями; - интенсивность перехода облачных ледяных кристаллов в градины в результате сублимационного роста облачных ледяных кристаллов.

4. Источник-сток дождевых капель:

	,	3.14

где - интенсивность гетерогенного замерзания дождевых капель; - интенсивность таяния градин; - интенсивность перехода дождевых капель в градины при коагуляции облачных ледяных кристаллов с дождевыми каплями; - интенсивность коагуляции градин и дождевых капель;

5. Источник-сток ледяных частиц осадков:

	,	(3.15)

6. Источник-сток свободных аэрозольных частиц:

	,	(3.16)

где - интенсивность поступления аэрозоля в атмосферу из внешнего источника, - интенсивность коагуляции свободных аэрозольных частиц с дождевыми каплями.

7. Источник-сток свободных аэрозольных частиц, содержащихся в дождевых каплях:

	,	(3.17)

где - интенсивность поступления аэрозоля в атмосферу из внешнего источника, - интенсивность коагуляции свободных аэрозольных частиц с дождевыми каплями, - интенсивность перехода аэрозоля из градин в дождевые капли при таянии, , , - интенсивность перехода аэрозоля из дождевых капель в градины при гетерогенном замерзании, при коагуляции дождевых капель с градинами и с облачными ледяными кристаллами соответственно.

8. Источник-сток свободных аэрозольных частиц, содержащихся в градинах:

	,	(3.18)

Параметрические выражения для расчета скоростей протекания микрофизических процессов (за исключением учета аэрозоля) приведены в [27].

В модели учтено изменение температуры среды при фазовых переходах влаги (источниковый член ) с учетом удельной скрытой теплоты переходов вода - пар, вода - лед и пар - лед.

Начальные и граничные условия. Для ее решения системы уравнений модели необходимо задать начальные и граничные условия. Введем в рассмотрение вектор:

и зададим искомые переменные в начальный момент времени t=0 как функцию z, а для укажем их значения при z=0 и z=H[35].

Начальное количество аэрозоля Q=10 -3 кг аэрозоля/кг воздуха;

Диаметр частиц 10 мкм (довольно грубодисперсная пыль);

Плотность аэрозоля 2 г/куб.см.



5.ОПИСАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АТМОСФЕРЫ И АНАЛИЗ ДАННЫХ РАДИОЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ ДЛЯ ЛЕТА 2011 г . (г.САНКТ-ПЕТЕРБУРГ)

5.1 Краткая характеристика параметров атмосферы

5.1.1 Описание индексов, характеризующих состояние атмосферы

Существуют параметра, которые характеризуют состояние атмосферы: доступная конвективная потенциальная энергия и индекс плавучести.

CAPE (Convective Available Potential Energy) - доступная конвективная потенциальная энергия представляет собой количество энергии плавучести, доступной для ускорения частицы воздуха по вертикали или количество работы, совершающей частицей воздуха при подъёме. Используется для прогнозирования грозовой деятельности и конвективных явлений. САРЕ - это положительная область на диаграмме между линией влажной адиабаты и кривой состояния воздуха от уровня свободной конвекции до уровня выравнивания температуры. САРЕ измеряется в Джоулях на кг воздуха и рассчитывается по формуле 5.1:

(5.1)

zf, zn - высоты соответственно свободной конвекции и уровня выравнивания температур (нейтральная плавучесть);

Tнparcel - виртуальная температура определённой частицы воздуха;

Тнbnv - виртуальная температура окружающей среды;

g - ускорение свободного падения (9,81 м/с2).

Когда частица неустойчива (её температура выше окружающей среды), она будет продолжать подниматься вверх, пока не достигнет устойчивого слоя (хотя импульс, сила тяжести и другие силы могут заставить частицу продолжать двигаться). Существуют разнообразные типы САРЕ: САРЕ нисходящего потока (DCAPE) - показывает потенциальную силу дождя и т.д.

Характеристики индекса доступной конвективной потенциальной энергии:

- САРЕ ниже 0 - устойчивое состояние (грозы невозможны);

- САРЕ от 0 до 1000 - слабая неустойчивость (возможны грозы);

- САРЕ от 1000 до 2500 - умеренная неустойчивость (сильные грозы и ливни);

- САРЕ от 2500 до 3500 - сильная неустойчивость (очень сильные грозы, град, шквалы);

- САРЕ выше 3500 - взрывная конвекция (суперячейки, торнадо и т.п.).

Нормализованная CAPE является более усовершенствованной разновидностью обычной САРЕ и определяется: CAPE/FCL, где FCL - мощность слоя свободной конвекции (Free Convective Layer). Обычная САРЕ не всегда является хорошим показателем плавучести, поэтому ввели некоторое дополнение. Единицы измерения NCAPE такие же, то есть Дж/кг или м/с2. Для получения полной картины состояния атмосферы нужно учитывать и САРЕ и NCAPE.

Индекс плавучести (Li) является ещё одним показателем неустойчивости. Этот индекс рассчитывается по формуле 5.2:

Li = T500mb(окр.ср.) - Т500mb(част.), (5.2)

то есть значение температуры воздушного слоя на уровне 500 гПа (около 5,5 км) минус значение температуры воздушной массы, поднятой в результате конвекции до уровня 500 гПа и вторгшейся в этот воздушный слой. Например, температура воздушного слоя на уровне 500 гПа равна -5°. Температура воздушной массы, которая из-за конвекции поднялась до уровня 500 гПа и вторглась в этот воздушный слой, составляет +3°. Отнимаем: -5--(+3)=-8. LI = -8. И тут ничего сложного нет. Если конвекция настолько бурная, что поднимающиеся воздушные массы просто не успевают охладиться сильнее, чем окружающий их воздух, то тогда и возникают сильно отрицательные (-3 и ниже) значения LI, что служит "пищей" для сильных гроз. Отрицательные значения указывают на неустойчивость в атмосфере, они указывают на наличие сильных восходящих потоков, являющихся причиной гроз и сильных осадков. Напротив, при отсутствии конвекции слой воздуха на уровне 500 гПа однороден, и никаких атмосферных мини-катаклизмов не возникает. Этот показатель часто используется совместно с САРЕ для прогнозирования гроз. Однако при этом нужно обязательно учитывать влажность воздуха, т.к. одной конвекции недостаточно для возникновения грозы[36].

Характеристики индекса плавучести:

LI ? 4 - абсолютная устойчивость, вероятность грозы 0%;

LI 2…3 - возможны изолированные Cu cong., вероятность грозы 0 - 19%;

LI 1…2 - слабая конвекция (Cu cong.), вероятность гроз 19 - 32%;

LI 0...1 - возможны слабые ливни (отдельные Cb), вероятность грозы 32 - 45%;

LI 0...-1 - возможны слабые грозы, вероятность 45 - 58%;

LI -1…-2 - слабые грозы почти повсеместно, возможны шквалы, вероятность грозы 58 - 71%;

LI -2…-3 - вероятность гроз высока (71 - 84%), они могут быть умеренной силы;

LI -3…-4 - ожидаются сильные грозы (вероятность 84 - 100%), шквалы, возможен град;

LI -4…-5 - сильные грозы повсеместно, шквалы, град, глубокая конвекция;

LI -5…-6 - очень сильные грозы, формирование суперячеек, крупный град, возможны смерчи;

LI < -6 - «взрывная» конвекция, торнадо, наводнения, разрушительные шквалы, степень угрозы крайне высока;[40]

Существует 2 разновидности индекса плавучести:

Surfaced-based LI - данный индекс рассчитывается ежечасно, принимая, что частица поднимается от поверхности. Для его вычисления используется значение приземной влажности и температуры. Этот метод допустим для хорошо перемешанного почти сухоадиабатического пограничного слоя, где характеристики поверхности подобны тем, что наблюдаются в слое 50 - 100 мб.

Best LI - самое низкое значение Li, вычисленное от поверхности земли до слоя 850 мб[37].

Далее приведен пример по индексам для 1 июня 2011 г. Именно по этим данным мы находим два индекса: доступной потенциальной конвективной энергии и индекс подъема.

Значения различных параметров атмосферы

Station information and sounding indices

Station identifier: ULLI

Station number: 26063

Observation time: 110601/1200

Station latitude: 59.95

Station longitude: 30.70

Station elevation: 78.0

Showalter index: 0.19

Lifted index: -0.90

LIFT computed using virtual temperature: -1.24

SWEAT index: 159.88

K index: 24.30

Cross totals index: 23.10

Vertical totals index: 25.70

Totals totals index: 48.80

Convective Available Potential Energy: 283.30

CAPE using virtual temperature: 340.00

Convective Inhibition: 0.00

CINS using virtual temperature: 0.00

Equilibrum Level: 319.55

Equilibrum Level using virtual temperature: 320.91

Level of Free Convection: 824.96

LFCT using virtual temperature: 824.96

Bulk Richardson Number: 74.13

Bulk Richardson Number using CAPV: 88.97

Temp [K] of the Lifted Condensation Level: 283.26

Pres [hPa] of the Lifted Condensation Level: 824.96

Mean mixed layer potential temperature: 299.27

Mean mixed layer mixing ratio: 9.51

1000 hPa to 500 hPa thickness: 5638.00

Precipitable water [mm] for entire sounding: 29.82[35]

Остальные индексы в данной работе не используются, поэтому необходимости раскрывать их значения нет.

5.1.2 Обзор климатических условий Санкт-Петербурга

Так как в данной работе использовались параметры атмосферы для города Санкт-Петербург, необходимо упомянуть о климатических особенностях этого региона. Санкт--Петербург относится к зоне умеренного климата, переходного от океанического к континентальному, с умеренно мягкой зимой и умеренно теплым летом.

Основной особенностью климата здесь является непостоянство погоды, обусловленное частой сменой воздушных масс, которые, в зависимости от района формирования, подразделяются на морские, континентальные и арктические. Морские воздушные массы поступают с запада, юго-запада или северо-запада при перемещении через северо-западные районы России атлантических циклонов. Циклоны приносят пасмурную, ветреную погоду и осадки. Зимой они являются причиной резких потеплений, а летом, наоборот, несут прохладу. С востока, юга или юго-востока входит сухой континентальный воздух. В антициклонах, сформировавшихся в этих воздушных массах, устанавливается малооблачная и сухая погода, летом жаркая, а зимой холодная. С севера и северо-востока, главным образом со стороны Карского моря, приходит сухой и всегда очень холодный арктический воздух, формирующийся надо льдом. Вторжения арктических воздушных масс сопровождаются наступлением ясной погоды и резким понижением температуры воздуха. В областях повышенного давления, сформировавшихся в этих воздушных массах, даже летом наблюдаются заморозки, а зимой - наиболее сильные морозы. Разнообразие синоптических процессов и частая смена воздушных масс являются причиной больших междусуточных колебаний метеопараметров. Перепады температуры воздуха, обусловленные сменой воздушных масс, могут значительно превышать амплитуду суточных колебаний и нередко достигают ± 20° и более.

По причине большой изменчивости погоды ото дня ко дню (а иногда и в течение одних суток) северо-западный регион России, к которому относится Санкт-Петербург, является одним из самых сложных для прогнозирования. Особенностью является неоднородность погодных условий по территории, близостью крупных водоемов (Финский залив, Ладожское и Онежское озера). Кроме резких изменений погоды, которые сами по себе являются неблагоприятными факторами, на территории области наблюдаются практически все опасные метеорологические явления: сильные ветры, в т.ч. шквалы и смерчи, снегопады и метели, гололед, туман, сильные морозы и жара, кратковременные интенсивные ливни и продолжительные дожди, грозы, град, лесные пожары, засуха и наводнения[30].

Анализ и отбор данных радиозондирования атмосферы



5.2.1 Краткие данные о наблюдениях за погодой летом 2011 г

Данные о погоде летом 2011 года в Санкт-Петербурге приведены в таблице 5.1. В ней указаны: дата, тип облачности, наблюдаемые явления, синоптическая ситуация и различные примечания.

Таблица 5.1

Краткие данные о наблюдениях за погодой летом 2011 г.

Дата	Тип облачности	Явления	Синоптическая ситуация	Примечания
01.06.2011	Cu hum	-	Внутримассовая
02.06.2011	Cb	Сильный ветер. Резкое похолодание к вечеру.	Холодный фронт	Фронт безоблачный, появление Cb началось уже к востоку от СПб, дальше фронт сопровождался грозой (по картам).
06.06.2011	Cu hum	-	Внутримассовая
10.06.2011	Cb, проходящие к востоку от СПб (вечером).	Непосредственно над СПб отсутствуют.	Воздушная масса за фронтом окклюзии
11.06.2011	Ac. К югу от СПб - отдельное Cb, примерно в 120 км.	-	Внутримассовая
14.06.2011	Ns, днем и к вечеру перешли в Cu cong и Cb, вечером Ns.	Ливень, гроза	Воздушная масса за холодным фронтом	Гроза на Мшинской в 19.00 - 20.00.
15.06.2011	Sc, As, Cb.	Временами - дождь, гроза (днем).	Воздушная масса между двумя встречными фронтами окклюзии (двигались приблизительно с севера и с юга).
17.06.2011	Днем - Cu hum, Cu med, Cu cong. Вечером - отдельно взятые Cb. Поздно вечером - Ci, распространяющиеся с запада (передняя граница теплого фронта)	-	Днем - внутримассовая. Вечером - приближение теплого и холодного фронтов, последовательно друг за другом, близко.
18.06.2011	Ns; возможно, Cb	Временами дождь.	Центр циклона
19.06.2011	Ns; возможно, Cb	Временами дождь.	Широкий промежуток между фронтами окклюзии
20.06.2011	Ns, Sc, затопленные Cb	Временами дождь.	Близко к центру циклона
21.06.2011	Утром - Ns, Sc. После полудня - Cu hum, Cu med, Cu cong, Cb	Кратковременные ливни, грозы	Два высотных холодных фронта, воздушная масса между ними	На карте за 06ч показан только один высотный фронт, за 12ч уже два, но карты не сохранилось.

Подобные документы

• Атмосфера Земли

  Строение атмосферы, основные признаки, определяющие подразделение атмосферы на отдельные слои. Процессы, происходящих в слоях атмосферы с атомами, молекулами, ионами и электронами. Трофические цепи и сети, антропогенная деятельность как источник помех.
  
  реферат [25,0 K], добавлен 22.04.2010
  

• Круговорот воды: вода в атмосфере

  Испарение как процесс, в результате которого вода из океана или с поверхности Земли поступает в атмосферу. Насыщение воздуха водяным паром, процесс конденсации. Основные типы облаков, их классификация по форме, содержанию капель воды и кристаллов льда.
  
  реферат [18,1 K], добавлен 13.05.2010
  

• Атмосфера Земли

  Состав и строение атмосферы Земли. Значение атмосферы для географической оболочки. Сущность и характерные свойства погоды. Классификация климатов и характеристика видов климатических поясов. Общая циркуляция атмосферы и факторы, влияющие на нее.
  
  реферат [29,0 K], добавлен 28.01.2011
  

• Распределение метеовеличин и коэффициента преломления воздуха в нижнем слое атмосферы летом

  Анализ метеорологических величин (температуры воздуха, влажности и атмосферного давления) в нижнем слое атмосферы в г. Хабаровск за июль. Особенности определения влияния метеорологических условий в летний период на распространение ультразвуковых волн.
  
  курсовая работа [114,8 K], добавлен 17.05.2010
  

• Происхождение и основные свойства воды и атмосферы

  Происхождение и эволюция атмосферы Земли. Состав газов атмосферы на ранних этапах развития планеты. Присутствие воды на поверхности Земли. Образование подводного рельефа. Адиабатические температурные изменения. Свойства жидкости: атмосфера и вода.
  
  реферат [26,4 K], добавлен 11.05.2010
  

• Атмосфера Земли

  Элементы, входящие в состав атмосферы: азот, кислород, углекислый газ и пары воды. Рассмотрение защитных функций озонового слоя в стратосфере. Характеристика перистых раздельных, тонких и нитеобразных облаков. Описание слоистых и кучевых воздушных масс.
  
  презентация [3,1 M], добавлен 02.10.2011
  

• Общая циркуляция атмосферы

  Знакомство с основными особенностями географического распределения давления. Общая характеристика типов атмосферной циркуляции во внетропических широтах. Причини возникновения воздушных течений. Рассмотрение составляющих общей циркуляции атмосферы.
  
  курсовая работа [3,6 M], добавлен 04.02.2014
  

• Циркуляция атмосферы

  Определение понятия "атмосфера", характеристика взаимосвязанных явлений и процессов, формирующих погоду. Энергообмен в нижних и верхних слоях атмосферы. Строение атмосферных слоев Земли. Основные закономерности циркуляции воздушных масс в атмосфере.
  
  курсовая работа [130,7 K], добавлен 12.12.2011
  

• Атмосфера Земли

  Стратопауза как пограничный слой атмосферы между стратосферой и мезосферой. Состав атмосферы Земли. Экзосфера как зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 700 км. Суммарная масса воздуха. Содержание в атмосфере углекислого газа.
  
  презентация [5,5 M], добавлен 19.01.2010
  

• Циркуляция атмосферы

  Общая циркуляция атмосферы, перенос воздуха в зоне пассатов и муссонные области, типы ветров "фен". Область зарождений тропических циклонов. Пути и районы распространения тропических циклонов. Распространение муссонных областей по поверхности Земли.
  
  презентация [341,8 K], добавлен 28.05.2015
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам