Географско разпределение на характеристиките на влажността на въздуха

Географското разпределение на съдържанието на влага (налягане, водна пара, абсолютна и относителна влажност) зависи от:

от изпаряване във всяка дадена област,
от пренасянето на влага от въздушни течения от някои места на Земята към други,
относно разпределението на температурата на въздуха на повърхността.

Абсолютната влажност на въздуха съответства на хода на температурата - тя се увеличава от полюсите до екватора, възлизайки на 70-60 0 3 g/m 3 и до 19 g/m 3 на екватора. Зимните стойности на абсолютната влажност на въздуха по всички географски ширини са по-ниски от летните. Средно за цялата Земя абсолютната влажност на земната повърхност е 11 g/m 3, което е около 1% от общата плътност на въздуха на земната повърхност.

Относителната влажност е особено висока в екваториалната зона (Фигура 6.9), тук тя е средно до 85% или повече на годишна база.

Фигура: 6.9. Средно разпределение на относителната влажност от географиятагеографска ширина.

Относителната влажност винаги е висока в Северния ледовит океан, в северния Атлантически и Тихия океан. Тук достига същите стойности като при екватора. Причината за високата относителна влажност в тези райони е, че при ниско съдържание на влага и ниско налягане на водната пара налягането на насищане е много ниско (температурата е много ниска). Високи стойности на относителна влажност се наблюдават през зимата в Сибир и над Европа (до 75 - 80%). През лятото Индия се присъединява към региони с особено висока относителна влажност, където океанският югозападен мусон доминира по това време.

Много ниска относителна влажност (до 50% и по-ниска) се наблюдава през цялата година в субтропичните пустини: Сахара, Арабия, в пустините на Южна Америка, Австралия, където въздухът съдържа малко влага при високи температури. През зимните месеци Вътрешна Индия и Тибетското планинско пространство също се присъединяват към регионите с ниска влажност, а през лятото - екстратропичните пустини на Колорадо, Централна Азия и Иран.

При разпределението на изпарението ясно се проследяват зоналните характеристики, което повтаря разпределението на температурата. Така, летливостта е ниска в полярните ширини, например, в Шпицберген е 80 mm, в Централна Европа - 450 mm, в Централна Азия до 1800 mm. В тропиците изпарението е относително ниско по бреговете и се увеличава силно в континентите. И така, на атлантическото крайбрежие на Сахара годишната скорост на изпарение е 600-700 мм, а на разстояние 500 км от брега - над 3000 мм. В най-сухите райони на Арабия и пустините Колорадо той е по-висок от 3000 мм. На екватора, където дефицитът на влага е малък, скоростта на изпарение е относително ниска - 700-1000 mm. В крайбрежните пустини на Перу, Чили и Южна Африка годишната скорост на изпарение също е не повече от 600-800 mm.

Конденз в атмосферата

Кондензацията е преход на вода от газообразно в течно състояние. В атмосферата се среща под формата на образуване на малки капчици с диаметър няколко микрона. По-големи капчици се образуват чрез слепване на по-малки или чрез топене на ледени кристали. Кондензацията се получава, когато въздухът достигне насищане и това най-често се случва в атмосферата, когато температурата падне. Количеството водна пара, което е недостатъчно за насищане, става насищащо с понижаване на температурата до точката на оросяване. С по-нататъшно понижаване на температурата, излишната водна пара над необходимото за насищане преминава в течно състояние. Появяват се ембрионите от облачни капчици, т.е. първоначални комплекси от водни молекули, които впоследствие нарастват до размерите на обикновени облачни капчици. Ако точката на оросяване лежи под нулата, тогава първоначално се появяват същите ядра, върху които растат преохладени капчици; но след това тези елементарни капчици замръзват и върху тях се развиват ледени кристали.

Въздушното охлаждане най-често се случва адиабатно, поради разширяването му без пренос на топлина в околната среда. Това разширяване се случва предимно, когато въздухът се издига. Докато въздухът не се насити, той се охлажда с един градус на всеки 100 м изкачване. По този начин, за въздуха не много далеч отнасищане, достатъчно е да се издигнете на няколкостотин метра нагоре, за да започне конденз в него.

Механизмите на подобно издигане на въздуха са различни. Въздухът може да се издига по време на турбуленция като разстроенвихри. Той може да се покачи в повече или по-малко силни възходящи конвекционни токове. Голямо количество въздух може да се издигне и на атмосферните фронтове и се появяват облачни системи, покриващи площи от стотици хиляди квадратни километри. Може да възникне издигане на въздухразходка в гребените на атмосферните вълни, в резултат на което облаците могат да се появят и на тези височини, където има вълнаново движение.

Зависи от повдигащ механизъм има и различни видове облаци.

При атмосферни условия се получава не само кондензация - образуване на капчици (газ → течност), но и сублимация - образуване на кристали, преход на водни пари в твърдо състояние (газ → твърдо). Но терминът кондензация обикновено се прилага в широк смисъл, обхващащ действителната кондензация и сублимация.

Образуването на капчици по време на кондензация в атмосферата винаги се случва в някои центрове, наречени кондензационни ядра. Като правило аерозолните примеси са ядрата на кондензацията. Най-важните кондензационни ядра са частици от разтворими хигроскопични соли, особено морска сол, която винаги се намира във валежите. Той попада във въздуха, когато морето е бурно и изпръскано от морска вода. Солените ядки също се пускат във въздуха при пръскане на почвата. Поради малкия си размер, те не се утаяват и се носят на големи разстояния от въздушни течения. Освен това, поради своята хигроскопичност, те често се носят в атмосферата под формата на малки капчици наситен физиологичен разтвор. Когато относителната влажност се повиши, те започват да растат и при 100% влажност се превръщат във видими капчици облаци и мъгла.

Кондензация се получава и върху хигроскопични твърди вещества, които са продукти от изгаряне или органично разграждане. В индустриалните зони такива кондензационни ядра преобладават в атмосферата. В допълнение към тях, ролята на кондензационните ядра могат да играят не хигроскопични, а по-скоро омокрящи се частици. На земната повърхност, в един кубичен сантиметър, броят на кондензационните ядра достига хиляди и десетки хиляди. С височина броят им намалява и на височина 3-4 км е няколкостотин на см 3 .

Дълго време развитието на кристали в атмосферата е свързано главно с сублимационни процеси. Сега е установено, че първо, върху чужди частици, наречени ледени ядра или ледени ядра, се образуват ледени ядра и при достатъчно ниски отрицателни температури, при взаимодействие с ледено ядро, капчици кондензирана вода замръзват и след това върху тях се образуват кристали. Образуването на ледено ядро поради процеса на сублимация е много по-малко вероятно, отколкото поради замръзване.

Облаците

В резултат на кондензацията в атмосферата се появяват натрупвания на кондензни продукти, те се наричат облаци. Размерите на облачните елементи - капчици и кристали са толкова малки, че тяхното специфично тегло се балансира от силата на триене. Турбулентното движение на въздуха води до факта, че тези капчици и кристали са окачени във въздуха за дълго време, движейки се нагоре и надолу с елементи на турбуленция. Когато кондензира директно върху земната повърхност, натрупванията на кондензни продукти се наричат мъгли. ПриенНяма киферична разлика в структурата на облаците и мъглите. В планините са възможни такива случаи, когато облак се появи на самия планински склон. За наблюдател, който гледа отдолу, от долината, явлението ще изглежда като облак; за наблюдателя на самия склон - мъгла.

Облаците се носят от въздушни течения. Ако относителната влажност на въздуха, съдържащ облаци, намалее, облаците се изпаряват. При определени условия някои от облачните елементи стават по-големи и падат от облаците под формата на валежи. Отделни облаци съществуват за много кратко време, което означава, че новообразуваните капчици, съставляващи облака, бързо се изпаряват отново. Дори ако облак се наблюдава много дълго време, това не означава, че той се състои от едни и същи капчици. В действителност облаците са постоянно в процес на образуване и изчезване. Процесът на образуване на облаци съществува отдавна, облакът е само видимата към момента част от общата маса вода, участваща в този процес.

Окачените облаци също заблуждават. Ако облакът не промени височината си, това не означава, че съставните му елементи не падат. Течна или твърда частица в облак може да се спусне, но достигайки долната граница на облака, тя преминава във ненаситен въздух и се изпарява тук. В резултат на това облакът изглежда е на едно и също ниво за дълго време.

По своята структура облаците се разделят на три класа: воден (капещи) облаци, състоящи се само от капчици; смесени облаци, състоящи се от смес от преохладени капчици и ледени кристали при умерени температури на замръзване; леден (кристални) облаци, състоящи се само от ледени кристали при достатъчно ниски температури. През топлия сезон водните облаци се образуват предимно в долната атмосфера, смесени - в средата, лед - в горната. През студения сезон при ниски температури в близост до земната повърхност могат да се образуват смесени и ледени облаци. Чисто капковата структура на облака може да се поддържа до температура от -10 ° С.

Размерите на облачните капчици варират в широки граници - от фракции от микрона до стотици микрони. Кристалите също са с различна форма и размер. Замразяването на капчици при ниски температури дава пълни кристали - ледени шестоъгълни плочи или призми с диаметър 10-20 микрона. С по-нататъшна сублимация те се превръщат в шестлъчеви звезди или кристали с по-сложна структура и с диаметър до няколко милиметра.