1. Характеристикой непериодических колебаний температуры в том или ином месте может служить междусуточное изменение температуры, т. е. изменение средней суточной температуры воздуха от одних суток к другим.

Если бы температура воздуха менялась только в суточном и годовом ходе, то средняя суточная температура день ото дня оставалась бы почти неизменной; точнее, плавно изменялась бы от суток к суткам на очень малую величину. В действительности средняя суточная температура меняется от суток к суткам по-разному, и иногда очень резко. Вторжение арктической воздушной массы может ее значительно снизить, но если на следующий день место наблюдения занимается тропической или морской полярной воздушной массой, температура следующих суток может оказаться на много градусов выше. Междусуточные изменения температуры в средних широтах чаще всего бывают в пределах 2--6°. Но в отдельных случаях изменения от одного дня к другому достигают 25--30° (особенно на северо-западе Сибири), наблюдались даже изменения на 35°.

Чем больше средняя междусуточная изменчивость температуры, тем чаще и тем сильнее адвективные изменения температуры, происходящие в данной местности, тем более замаскирован ими суточный ход температуры.

Годовая амплитуда температуры воздуха

1. Приток солнечной радиации на всех широтах меняется в течение года и соответственно меняется температура подстилающей поверхности. Поэтому и все воздушные массы зимой холоднее, а летом теплее. Температура воздуха в каждом отдельном месте земной поверхности меняется в годовом ходе, средние месячные температуры в зимние месяцы ниже, а в летние выше. Если мы вычислим для какого-либо места средние месячные температуры по многолетнему ряду наблюдений, то получим, что эти средние месячные температуры плавно меняются от одного месяца к другому, повышаясь от января к февраля к июлю или августу и затем понижаясь.

Разность средних месячных температур самого теплого и самого холодного (в среднем) месяца называют годовой амплитудой температуры воздуха.

2. Годовая амплитуда температуры воздуха растет с географической широтой. На экваторе приток солнечной радиации меняется в течение года очень мало; по направлению к полюсу различия в поступлении солнечной радиации между зимой и летом возрастают, а вместе с тем возрастает и годовая амплитуда температуры. Над океаном, вдали от берегов, эти широтные изменения годовой амплитуды, однако, невелики. Если бы Земля была сплошь покрыта океаном, свободным ото льда годовая амплитуда менялась бы от нуля на экваторе примерно до 5--6° на полюсе. В действительности над южной частью Тихого океана, вдали от материков, годовая амплитуда между 20 и 600 широты увеличивается приблизительно с 3 до 5°. Однако над более узкой, северной частью Тихого океана, где влияние соседних материков больше, амплитуда между 20 и 60° широты растет уже с 3 до- 10°. А под широтой 60° на материке Азии, в Якутии, амплитуда даже превышает 50° (см. карту IX)

Итак, годовая амплитуда температуры зависит и от того находится ли данное место на суше или на море. Годовые амплитуды температуры, как и суточные амплитуды, над морем меньше, чем над сушей.

Даже большие озера уменьшают годовую амплитуду температуры воздуха и тем смягчают климат.

Континентальность климата

1. Климат над морем, с малыми годовыми амплитудами температуры, естественно назвать морским, климатам, в отличие от континентального климата над сушей, с большими годовыми амплитудами температуры. Однако в менее характерном виде морской климат распространяется и на те прилегающие к. морю области материков, где велика повторяемость морских воздушных масс. Морской воздух, так сказать, приносит на сушу морской климат. Напротив, те области океанов, где преобладающий перенос воздушных масс происходит с близлежащего материка, будут обладать хотя и смягченным, но скорее континентальным, чем морским климатом.

Хорошо выраженным морским климатом обладает. Западная Европа, где круглый год господствует перенос воздуха с Атлантического океана. На крайнем западе Европы амплитуды температуры воздуха равны всего нескольким градусам. С удалением от Атлантического океана в глубь материка годовые амплитуды температуры растут; иначе говоря, растет континентальность климата. В Восточной Сибири годовые амплитуды возрастают до нескольких десятков градусов. Лето здесь более жаркое, чем в Западной Европе, зима--гораздо более, суровая.

Индексы континентальности

1. Из изложенного в предыдущем разделе следует, что годовая амплитуда температуры является особенно характерным показателем степени континентальности климата, Правда, между морским и континентальным климатом существуют также различия и в суточных амплитудах температуры, в режиме влажности и осадков и пр. Но величина годовой амплитуды температуры все же наиболее ясно выражает континентальность климата /2-4/.

Однако годовая амплитуда температуры зависит еще и от географической широты местности. В низких широтах годовые амплитуды температуры малы по сравнению с высокими широтами, даже в резко континентальных условиях. Следовательно, для более точной числовой характеристики континентальности климата предварительно нужно исключить влияние широты на годовую амплитуду температуры.

Для этого был предложен ряд способов, с помощью которых получались различные индексы (показатели) континентальности климата в функции от годовой амплитуды температуры и от широты места. Особенно известен показатель Горчинского

K = C .

Здесь А--годовая амплитуда температуры, а выражение 12sin определяет собой среднюю годовую амплитуду температуры над океаном в зоне между 30 и 60° широты. Таким образом, из фактической годовой амплитуды вычитается годовая амплитуда под широтой в некотором «среднем океаническом климате». Коэффициент С определяется в предположении, что средняя континентальность над океаном равна нулю, а для Верхоянска она равна 100. После этого формула принимает вид:

K = - 20.4.

Основные особенности в географическом распределении температуры в январе и июле

Тропики

Экваториальная зона высоких температур не симметрична относительно экватора.

В январе она больше распространяется в южное полушарие, чем в северное: изотерма 24° проходит вблизи южного тропика, а в северном полушарии лежит под 10--15° с. ш. В июле, напротив, изотерма 24° в южном полушарии доходит только до 10--15-й параллели, а в северном лежит даже значительно севернее тропика,, достигая местами 40-й параллели. При этом в январе высокие температуры особенно далеко отодвигаются от экватора в высокие широты над материками южного полушария, в июле--над материками северного полушария.

Самые высокие температуры на уровне местности наблюдаются в январе над внутренними районами Австралии и Южной Америки (выше 30°). Наивысшие температуры (абсолютные максимумы), наблюдавшиеся в Австралии, 50--55°; в Южной Америке 45--50°. На карте изотерм для уровня моря обнаруживается еще остров тепла над Южной Африкой. Но на уровне местности температуры здесь не так высоки, вследствие значительных высот местности над уровнем моря, и абсолютные максимумы не превышают 40--45°.

В июле наивысшие температуры перемещаются на материки северного полушария. На уровне местности средние температуры июля достигают 350 и выше над Сахарой и в районе Персидского залива. Наивысшие наблюденные температуры достигают здесь 55--58°, в Аравии-- 50--550. До 50° доходят абсолютные максимумы температуры в Туркменистане (Термез). Очень высокие температуры-- средние июльские до 30° и выше, а абсолютные максимумы до 45--50° и выше -- наблюдаются также над югом США и Мексикой. В Долине Смерти в Калифорнии наблюдалось даже 57°. Все эти районы наибольшего летнего нагревания в северном полушарии можно видеть и на карте изотерм для уровня моря.

Внетропические широты

1. По обе стороны от рассмотренной зоны высоких температур, в направлении к умеренным широтам каждого полушария температура падает. При этом в умеренных широтах особенно сильно сказываются различая между сушей и морем.

На январской карте можно видеть сильный выгиб изотерм к северу над теплыми водами Северной Атлантики, особенно над восточной частью океана, где проходит теплое Атлантическое течение. Очень высокие температуры воздуха наблюдаются не только в Норвежском море, но и на западе Баренцева моря. Вблизи берегов Норвегии, даже за полярным кругом, температура января положительная. Под той же самой широтой в Якутии средняя температура января ниже--45, --50°, а абсолютные минимумы температуры опускаются до --70°. В связи с этим охлаждающим влиянием материка январские изотермы над Восточной Европой проходят ближе к меридианам, чем к широтным кругам. Это значит, что температура больше убывает с запада на восток, чем с юга на север.

Наибольшие зимние холода в северном полушарии наблюдаются на северо-востоке Азии, в так называемом якутском полюсе холода между рр. Леной и Индигиркой. Средние температуры января здесь на уровне местности до --50° и ниже, а абсолютные минимумы близки к --70° (Верхоянск, Оймякон).

Северо-восток Азии зимой имеет очень низкие температуры во всей толще тропосферы. Но возникновению чрезвычайно низких минимумов температуры у земной поверхности способствуют в указанных районах орографические условия; эти низкие температуры наблюдаются во впадинах или долинах, окруженных горами, где создается застой воздуха в нижних слоях.

Вторым полюсом холода в северном полушарии является Гренландия. Средняя температура января здесь до --55° а наинизшие температуры в центре острова доходят, до --70°.

В Якутии же температуры летом сравнительно высоки: того же порядка величины, что под соответствующим широтами в Европе. Поэтому гренландский полюс холода является постоянным, а якутский -- только зимним. Очень холоден и район Баффиновой Земли.

В области северного полюса средняя температура зимой выше, чем в Якутии и Гренландии, так как циклоны сравнительно часто заносят сюда теплые воздушные массы из Атлантического и Тихого океанов.

В июле температура в северном полушарии падает от тропических широт к полюсу значительно медленнее, чем в январе. Изотермы проходят ближе к широтным кругам, не слишком сильно прогибаясь к северу над материками умеренных широт и отклоняясь к югу над морем. Областей замкнутых изотерм в умеренных широтах нет. Над Гренландией изотермы прогнуты к югу, указывая на то, что и летом она сильно охлаждена в сравнении с соседними морями.

2. В южном полушарии в умеренных широтах почти нет суши. Если присоединить к умеренным широтам еще и субтропические, то здесь окажутся только оконечности Южной Америки и Южной Африки и юг Австралии. Во всех этих районах зимой (в июле) изотермы довольно заметно прогнуты к северу, указывая на охлаждение суши. Летом (в январе) они прогнуты к югу.

Над ледяным плато Антарктиды не только зимой, но и летом наблюдаются очень низкие температуры. В отдельных случаях там наблюдаются температуры ниже --80° а на станции Восток была отмечена температура, ниже --88°.

Влияние атмосферной циркуляции, гор и океанических течений на распределение температуры

1. Область самых низких температур над Азией смещена в восточную часть материка: именно здесь январские изотермы наиболее сдвинуты к югу и имеется полюс холода. Сходное положение имеется и над Северной Америкой: наибольшие холода, даже и на карте для уровня моря, сдвинуты на восточную часть материка и на Гренландию. Это результат условий атмосферной циркуляции. В западные части материков чаще проникают теплые воздушные массы с океанов, и именно поэтому температура в них выше, чем в восточных частях. Аналогичные влияния господствующего режима воздушных течений можно обнаружить и в ряде других особенностей распределения температуры на картах.

2, Можно подметить на картах и влияние горных хребтов и океанических течений. Горные цепи являются препятствиями для проникновения теплых или холодных воздушных масс в широтном или в меридиональном направлении, как об этом уже говорилось выше. Поэтому, например, Скалистые горы, задерживая воздушные массы с Тихого океана, усиливают температурный контраст между Тихим океаном и материком Северной Америки как зимой, когда материк холоднее, так и летом, когда материк теплее.

Теплые и холодные океанические течения также приводят к возникновению на картах изотерм языков тепла или холода. Изгиб изотерм вблизи берегов Норвегии так велик, что январские изотермы здесь резко сгущены и проходят почти вдоль побережья. Это объясняется совместным влиянием теплых вод океана, в частности Гольфстрима, и гор, затрудняющих проникновение теплого воздуха с океана в глубь Скандинавского полуострова.

В районах холодных океанических течений наблюдаются пониженные температуры воздуха. У западных берегов Южной Америки и Южной Африки, например, изотермы в оба сезона (и особенно в летний) образуют языки холода, направленные к экватору.

3. Даже небольшие внутренние моря и большие озера производят существенное возмущающее влияние на распределение температуры. В июле над Каспийским морем изотермы резко прогнуты к югу вследствие охлаждающего действия моря в сравнении с окружающей сушей. Зимой нагревающее влияние Каспийского моря менее заметно. Байкал создает соответствующие возмущения в ходе изотерм: температура над центром озера в июле понижена на 1--2° в сравнении с берегами и до 5--в сравнении с районами, удаленными от озера на расстояние порядка 100 км. В декабре, до своего замерзания (которое обычно происходит в январе), Байкал производит еще большее нагревающее действие: с удалением от озера средняя температура падает на 1° на каждые 100 км.

Тепловой баланс Земли, земной поверхности и атмосферы

Земля в целом, атмосфера в отдельности и подстилающая поверхность Земли находятся в состоянии теплового равновесия, если рассматривать условия за длительный период. Средние температуры их от года к году меняются мало, а за многолетние периоды остаются почти неизменными. Отсюда следует, что приток и отдача тепла за достаточно длительный период равны или почти равны.

Земля получает тепло, поглощая солнечную радиацию в атмосфере и, особенно, на земной поверхности. Теряет она тепло путем излучения в мировое пространство длинноволновой радиации земной поверхности и атмосферы. При тепловом равновесии Земли в целом приток радиации извне от Солнца к Земле (на верхнюю границу атмосферы) и отдача радиации с верхней границы атмосферы в мировое пространство должны быть равными. Иначе говоря, на верхней границе атмосферы должно существовать радиационное равновесие, т. е. радиационный баланс, равный нулю.

Атмосфера, отдельно взятая, получает и теряет тепло, поглощая солнечную и земную радиацию и отдавая длинноволновую радиацию вниз и вверх. Кроме того, она обменивается теплом с земной поверхностью нерадиационным путем. Это, во-первых, тепло, переносимое от поверхности Земли в воздух или обратно путем теплопроводности. Во-вторых, это скрытая теплота, затрачиваемая на испарение воды с подстилающей поверхности и освобождающаяся в атмосфере при конденсации водяного пара. Все указанные потоки тепла, направленные в атмосферу и из атмосферы, за длительное время должны уравновешиваться.

Наконец, на поверхности Земли уравновешиваются приток тепла вследствие поглощения солнечной и атмосферной радиации, отдача тепла путем излучения самой земной поверхности и указанный выше нерадиационный обмен теплом с атмосферой.

Тепловой баланс широтных зон и воздушные течения

1. За годовой или многолетний период равенство между приходом и расходом тепла сохраняется не только для Земли в целом, но и для отдельных ее широтных зон, поскольку средние температуры воздуха в них остаются с течением времени почти неизменными. Это значит, что избыток или недостаток радиации компенсируется не радиационным теплообменом между земной поверхностью и атмосферой.

В высоких широтах, где приток радиации меньше отдачи, должна существовать значительная передача тепла теплопроводностью от атмосферы к земной поверхности. Напротив, в низких широтах, где радиации поглощается больше, чем излучается, должна существовать значительная передача тепла от земной поверхности к атмосфере.

2, Чем стимулируется эта передача тепла путем теплопроводности?

Дело в общей циркуляции атмосферы, т. е. в переносе воздуха из одних широт в другие, в адвекции воздуха. Теплые воздушные массы, притекающие в высокие широты, отдают там свое тепло более холодной земной поверхности. Напротив, холодные воздушные массы, попадая в низкие широты, воспринимают путем теплопроводности избыток тепла от земной поверхности. Таким образом, в широтных зонах поддерживается тепловое равновесие земной поверхности.

В самой атмосфере вследствие указанной адвекции воздушных масс также устанавливается равновесное распределение температуры по широтным зонам, отличное от того, какое было бы только при поглощении и излучении радиации. Перенос теплого воздуха в высокие широты повышает там температуру атмосферы, а перенос холодного воздуха в низкие широты, напротив, понижает там температуру атмосферы. В результате устанавливается более равномерное распределение тепла по земному шару.

Практическая часть курса

(темы занятий, час, ссылка на литературу)

Материалы для лабораторных занятий включают задачи и упражнения, разного рода задания с представлением рекомендаций по их выполнению и порядок оформления отчета по практической работе; содержат контрольные вопросы и приложения к работе (таблицы, данные, необходимые для выполнения работы) /1/. Задания могут содержать графическое представление материала (графики, диаграммы, таблицы и др.). Материал для практических занятий представлен для каждой темы теоретической части дисциплины.

/Задание выдает преподаватель/ Литература /1-7/

Задание 1

Цель занятия: закрепить знания по вопросам:

Метеорологические величины. Единицы измерения. Наблюдения за основными метеорологическими величинами. Метеорологические данные. Метеорологические и климатические справочники (4 час.).

Отчетность

1)Представить план метеорологической площадки и размещения приборов. Единицы измерения метеорологических величин. Выборки из справочной литературы.

Задание 2

Цель занятия: закрепить знания по вопросам:

Понятие о барических системах. Синоптические карты: приземные, высотные Виды барические образований. Расчёты градиентов давления и температуры. Свойства воздушных масс и атмосферных фронтов (4 час.).

Отчетность

1)Чтение синоптических карт (барические системы, фронты) Рассчитать барические и термические градиенты.

Задание 3

Цель занятия: закрепить знания по вопросам:

Принципы деления атмосферы на слои: по изменению температуры с высотой, по составу воздуха, по взаимодействию с земной поверхностью. Сравнение данных стандартной атмосферы с реальными условиями (4 час.).

Отчетность

1)По данным радиозондирования вычислить вертикальные температурные градиенты. Определить высоту тропопаузы, слои инверсии и изотермии.

2)Построить графики распределения температуры воздуха.

Задание 4

Цель занятия: закрепить знания по вопросам:

Классификация облаков. Атлас облаков. Атмосферные явления, связанные с облачностью (4 час.).

Отчетность

1)Составить таблицу основных форм облачности

Задание 5

Цель занятия: закрепить знания по вопросам:

Атмосферный озон. Вертикальное распределение О3. Карты годового и широтного хода приведенной толщины слоя озона (4 час.).

Отчетность

Занятие проводится в форме дискуссии, с использованием карт приведенной толщины слоя озона.

Задание 6

Цель занятия: закрепить знания по вопросам:

Статика атмосферы (4 час.).

Отчетность

1)Решение задач по теме определение стандартного атмосферного давления и плотности воздуха,

2) расчёты атмосферного давления и плотности воздуха с высотой, определение высоты однородной, изотермической атмосферы;

3) барометрические формулы, приведение показаний барометров к уровню моря.

Семинар по теме «Общие сведения о воздушной оболочке Земли», контрольная работа

Задание 7

Цель занятия: закрепить знания по вопросам:

Координаты солнца и продолжительность дня, определение времени восхода и захода дня. Решение задач (4 час.).

Отчетность

1)Решение задач по вариантам

Задание 8

Цель занятия: закрепить знания по вопросам:

Законы излучения.

Отчетность

1)Решение задач по вариантам

Задание 9

Цель занятия: закрепить знания по вопросам:

Вычисление потоков прямой, рассеянной, суммарной радиаций, решение задач, изучение приборов и методов измерения. (4 час.).

Отчетность

1)Решение задач по вариантам

Задание 10

Ослабление солнечной радиации (4 час.).

Отчетность

1)Решение задач по вариантам

Задание 11

Цель занятия: закрепить знания по вопросам:

Альбедо различных поверхностей. Расчёты, анализ

Отчетность

1)Решение задач по вариантам

Задание 12

Цель занятия: закрепить знания по вопросам:

Радиационный баланс. Расчеты составляющих. Анализ карт распределения радиационного баланса (4 час.).

Отчетность

1)Решение задач по вариантам

Семинар по теме «Радиационный режим атмосферы», контрольная работа

Задание 13

Цель занятия: закрепить знания по вопросам:

Расчеты и построение графиков зависимости коэффициента теплопроводности от влажности почвы Определение потоков тепла в почве (4 час.).

Отчетность

1)Решение задач по вариантам

Задание 14

Цель занятия: закрепить знания по вопросам:

Построение графиков и анализ суточного и годового хода температуры воздуха. Карты изотерм (4 час.).

Задание 15

Цель занятия: закрепить знания по вопросам:

Градиентные наблюдения. Методика производства теплобалансовых наблюдений (4 час.).

Отчетность

1)Обработка данных. Расчет составляющих теплового баланса

Семинар по теме «Тепловое состояние атмосферы», контрольная работа

Экскурсия в подразделения Приморского управления Гидрометеорологической службы (6 час.).

Проверьте свои знания

1. Какой газ в составе атмосферного воздуха составляет 0,93% содержания по объему?

2. Более поглощает длинноволновую радиацию углекислый газ или водород?

3. Можно ли считать мезосферу однородной по газовому составу?

4. Максимальное количество озона находится на высоте______.

5. Может ли концентрация озона в атмосфере измеряться в г/м3?

6. Существование озона в атмосфере в большей степени зависит от фотохимических процессов или от турбулентной диффузии?

7. Дайте определение -«аэрозоль.»

8. Стандартное давление- это 1000 гПа или 1013.25?

9. Чему равен потенциал силы тяжести на уровне моря?

10. Перечислите «поправки приведения» ртутных барометров.

11. Что описывает барометрическая формула?

12. Что положено в основу морфометрической классификации облаков?

13. По каким признакам различают формы облаков (например, Ns и St)?

14. Дайте определение универсальной газовой постоянной. R=8,31Ч103 Дж/КмольЧград.

15. Роль виртуальной температуры в уравнении состояния влажного воздуха?

16. Поясните формулу Бабине

Z= 8000 (1+0.004tc). Условия: t=const, g=const, H=8000м.

17. Для расчета барометрической ступени необходимо знать величину вертикального градиента температуры или изменение плотности воздуха с высотой?

18. Известно, что влажный воздух легче сухого. Как Вы считаете - влажный воздух должен быть более теплым или более холодным, чтобы его плотность при прочих равных условиях была равна плотности сухого воздуха.

Из трёх предложенных ответов на вопросы выбрать один правильный.

1. После прохождения тёплого фронта температура воздуха: 1) понижается;2) повышается;3) не изменяется.

2.Выражение известно в метеорологии под названием уравнения:

1) статики атмосферы;2) состояния атмосферы;3) равновесия атмосферы.

3. Барометрическая формула представляет собой интеграл уравнения:

1) состояния;2) движения;3) статики.

4. Единицей измерения атмосферного давления в системе СИ является:

1) Кельвин;2) Паскаль;3) Джоуль.

5. В уравнении , это: 1) температура;2) расстояние;3) безразмерная величина.

6. Единицей измерения температуры в системе СИ является:1) Кельвин;2) Паскаль;3) градус.

7. Грозовая деятельность в атмосфере имеет место в:1) стратосфере;2) тропопаузе;3) тропосфере.

8. Область низкого атмосферного давления, ограниченная замкнутыми изобарами называется:1) циклоном;2) антициклоном;3) седловиной.

9. 75% массы земной атмосферы сосредоточено в нижнем слое толщиной:1) 11км 2) 15 км 3) 30 км

10. Вытянутая область на периферии циклона называется:1) гребнем;2) седловиной;3) ложбиной.

11. Уравнение P=RT в метеорологии известно под названием:

1) уравнения Пуассона;2) Клапейрона - Менделеева;3) Клаузиуса - Клапейрона.

12.Удельная газовая постоянная - это ... , которую надо затратить, чтобы единицу массы газа нагреть на 1 К:

1) давление;2) работа;3) энтропия.

13.Водяной пар в атмосферу попадает за счёт процессов:

1) испарения с подстилающей поверхности;2) переноса из космоса;3) конденсации в самой атмосфере.

Самостоятельная работа студентов

Самостоятельная работа студентов по изучению отдельных тем дисциплины включает поиск учебных пособий по данному материалу, проработку и анализ теоретического материала, самоконтроль знаний по данной теме с помощью перечисленных вопросов и заданий.

Задания для самостоятельной работы

Тема 1.Температура воздуха (определение, единицы измерения, понятие о термодинамических шкалах). Атмосферное давление (определение, единицы измерения). Нормальное и стандартное атмосферное давление. Характеристики влажности воздуха. Понятие о погоде и климате

Произвести анализ дневного хода метеорологических величин (данные получить у преподавателя.). В работу включить: дневной ход общего количества облаков, температуры, влажности воздуха, атмосферного давления, скорости ветра. Результаты представить в виде графиков.

Вопросы для самопроверки.

1.Каковы требования к гидрометеорологической информации?

2.Каковы методы исследования атмосферы?

3.Какие постоянные газы формируют земную атмосферу?

4.Что такое гомосфера до каких высот она простирается?

Тема2.Уравнение статики атмосферы. Его физическое истолкования. Качественное описание изменения давления с высотой в атмосфере. Скорость уменьшения давления с высотой. Связь атмосферного давления с весом столба воздуха единичного сечения, расположенного выше произвольного уровня

Определить плотность сухого воздуха в стратопаузе (50 км), где температура 00, а атмосферное давление 0,85гПа.

Вопросы для самопроверки.

1.Уравнение состояние сухого воздуха

2.Какова роль водяного пара в атмосфере?

3.Какова высота атмосферы по результатам примых и косвенных расчетов.

4.Какова роль углекислого газа в атмосфере?

Тема3.Понятие об описании термодинамического состояния атмосферы. Основные параметры состояния. Уравнения состояния сухого и влажного воздуха. Виртуальная температура

Определить виртуальную температуру, если атмосферное давление 9 104 н/м2, температура воздуха 250К, относительная влажность 50%.

Вопросы для самопроверки.

1.По каким причинам в атмосфере меняется содержание водяного пара?

2.Что такое уровень диссипации, какие факторы его определяют?

3.В результате каких процессов в атмосфере появляются естественные аэрозоли?

4.Температура сухого воздуха равна температуре влажного, давление тоже одинаковое. Плотность какого воздуха больше?

Тема4.Барометрические формулы как интегралы уравнения статики атмосферы. Основная барометрическая формула в общем виде. Различные формы её представления. Барометрические формулы однородной, изотермической и политропной атмосферы. Применимость их к атмосфере. Высота однородной атмосферы. Распределение плотности воздуха по высоте (в общем случае, в случаях однородной, изотермической и политропной атмосферы). Барометрические формулы Лапласа. Основные задачи, решаемые с помощью барометрических формул. Понятие о стандартной атмосфере

В двух пунктах, расположенных на широте 300 в горной местности, отмечались следующие значения метеорологических величин: в первом-давление 1030гПа, температура 23.30, упругость водяного пара 12.7 гПа; во втором -давление 950гПа, температура 16.70, упругость водяного пара 7.3гПа. Каково превышение одного пункта над другим?

Вопросы для самопроверки.

1.Что такое тропосфера, до каких высот она простирается?

2.Что такое воздушная масса? Географическая классификация воздушных масс.

3.В умеренных или тропических широтах температура на верхней границе тропосферы ниже?

4.Какие факторы определяют формирование температурного режима стратосферы?

Тема5.Солнечная радиация. Основные законы излучения. Солнечная постоянная

Вычислить продолжительность дня, среднее солнечное время восхода и захода солнца 15 марта на широте 460.

Вопросы для самопроверки.

1.Какие потоки лучистой энергии наблюдаются в атмосфере?

2.Как меняется в течение года приход солнечной радиации на внешнюю границу атмосферы?

3.Какими координатами определяется положение Солнца на небесном своде?

4.Найти длину волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической яркости излучения абсолютно черного тела при температуре 250, 350, 6000К.

Тема6.Ослабление солнечной радиации. Поглощение и рассеяние солнечной радиации в атмосфере. Законы ослабление солнечной радиации в атмосфере. Прямая, рассеянная, суммарная радиация, альбедо. Излучение Земли и атмосферы. Закон Кирхгофа. Влияние облачности на встречное и эффективное излучение. Радиационный баланс земной поверхности и атмосферы.

Сколько солнечной энергии получает за 1 час 1м2 перпендикулярной к лучам горизонтальной поверхности при высоте солнца 200 и коэффициенте призрачности 0.758?

Вопросы для самопроверки.

1.Какие факторы влияют на поток прямой радиации в атмосфере? Какова роль пыли, водяного пара, озона?

2.Что такое солнечная постоянная и от чего она зависит?

3.Какие факторы определяют поток рассеянной радиации и ее долю в общем приходе лучистой энергии?

Примерные темы рефератов

1.Солнечная радиация и атмосфера

2.Принципы деления атмосферы на слои

3.Тропосфера

4.Пограничный слой атмосферы

5,Приземный слой атмосферы

6.Состав воздуха

7.Заморозки

8.Облака

9.Атмосферный озон

10.Осадки

11.Радиационный баланс Земли и атмосферы

12.Тепловой баланс Земли и атмосферы

13.Особенности термического режима Арктики и Антарктики

14.Стратосферные потепления

Вопросы для самоподготовки к зачетам и экзаменам

1. Метеорологические величины и явления.

2. Понятие о погоде и климате.

3. Температура воздуха. Температурные шкалы. Единицы измерения.

4. Атмосферное давление. Определение. Единицы измерения. Нормальное и стандартное давление.

5. Характеристики влажности воздуха.

6. Воздушные массы. Их классификация.

7. Понятие о барических центрах и атмосферных фронтах.

8. Состав атмосферы.

9. Переменные газы в атмосфере. Их роль и источники поступления в атмосферу.

10. Основные принципы вертикального расслоения атмосферы.

11. Тропосфера. Стратосфера. Мезосфера. Термосфера. Ионосфера.

12. Свободная атмосфера. Пограничный слой.

13. Уравнение состояния сухого воздуха.

14. Уравнение состояния влажного воздуха. Виртуальная температура.

15. Уравнение статики атмосферы. Следствия из уравнения статики атмосферы

16. Вертикальный градиент давления. Барическая ступень.

17. Первая основная барометрическая формула.

18. Вторая основная барометрическая формула.

19. Барометрическая формула однородной атмосферы.

20. Вертикальная протяжённость однородной атмосферы.

21. Изменение температуры воздуха в однородной атмосфере.

22. Вертикальный градиент температуры в однородной атмосфере.

23. Барометрическая формула изотермической атмосферы.

24. Барометрическая формула политропной атмосферы. Вертикальная протяжённость политропной атмосферы

25. Барометрическая формула Лапласа.

26. Изменение плотности воздуха с высотой (общий случай).

27. Изменение плотности воздуха с высотой в однородной, изотермической и политропной атмосфере.

28. Задачи, решаемые с помощью барометрических формул.

29. Стандартная атмосфера.

30. Абсолютный и относительный геопотенциал. Метод барической топографии

31. Основные законы излучения

32. Солнце и солнечная постоянная

33. Поглощение солнечной радиации в атмосфере

34. Рассеяние солнечной радиации в атмосфеое

35. Прямая, рассеянная, суммарная радиация

36. Альбедо

37. Излучение земной поверхности

38. Радиационный баланс земной поверхности

39. Тепловой режим приземного слоя

40. Тепловой баланс земли и атмосферы

41. Суточный ход температуры воздуха в пограничном слое атмосферы

42. Взаимодействие атмосферы с подстилающей поверхностью

Текущая успеваемость студентов контролируется опросом по лабораторным работам, проверкой выполнения домашнего задания, фронтальным опросом текущего материала, выступлениями на лабораторных занятиях, проведение промежуточной аттестации в виде тестирования или написания реферата. Итоговая успеваемость студентов определяется на зачете и экзамене. Варианты контрольных работ

Вариант 1

1. Какова относительная влажность воздуха при температуре 18.5 С и парциальном давлении водяного пара в 14.4 гПа?

2. Уравнение состояния сухого воздуха.

Вариант 2

1. Найти массовую долю водяного пара, если его парциальное давление и атмосферное давление составляют 15.0 и 1015.5 гПа.

2. Уравнение статики атмосферы.

Вариант 3

1. Определить плотность влажного воздуха при виртуальной температуре в 20 С и атмосферном давлении в 1000 гПа.

2. Барометрическая формула однородной атмосферы.

Вариант 4

1. При каком давлении плотность и температура воздуха составят 1.3 кг/м3 и 20 C соответственно?

2. Барометрическая формула политропной атмосферы.

Вариант 5

Какое количество водяного пара содержится в 1 м3 воздуха при температуре 25.0 С, если парциальное давление пара равно 12.0 гПа.

1. Формула для высоты однородной атмосферы.

Вариант 6

1. Переменные газы в атмосфере.

2. Чему равно атмосферное давление 1025.8 г/см2, выраженное в Н/м2?

Вариант 7

1. Определить виртуальную температуру массы воздуха, температура которой 27.0 С, парциальное давление пара 18.5 гПа при атмосферном давлении 990.0 гПа.

2. Барометрическая формула изотермической атмосферы.

Вариант 8

1. Определить высоту однородной атмосферы при температуре 0 С и ускорении силы тяжести в 980.6 см/с2.

2. Барическая ступень.

Вариант 9

1. Найти абсолютную влажность воздуха при его температуре в 7.2 С и парциальном давлении водяного пара 4.7 гПа.

2. Первая основная барометрическая формула.

Вариант 10

1. Температура воздуха -4.2 С, парциальное давление водяного пара 1.54 гПа. Найти дефицит насыщениея.

2. Вторая основная барометрическая формула.

Вариант 11

3. Какова относительная влажность воздуха при температуре 10.5 С и парциальном давлении водяного пара в 4.4 гПа?

4. Уравнение состояния сухого воздуха.

Вариант 12

3. Найти массовую долю водяного пара, если его парциальное давление и атмосферное давление составляют 10.0 и 1020-.5 гПа.

4. Уравнение статики атмосферы.

Вариант 13

3. Определить плотность влажного воздуха при виртуальной температуре в 10 С и атмосферном давлении в 1010 гПа.

4. Барометрическая формула однородной атмосферы.

Вариант 14

3. При каком давлении плотность и температура воздуха составят 1.32 кг/м3 и 10 C соответственно?

4. Барометрическая формула политропной атмосферы.

Вариант 15

Какое количество водяного пара содержится в 1 м3 воздуха при температуре 15.0 С, если парциальное давление пара равно 10.0 гПа.

2. Формула для высоты однородной атмосферы.

Вариант 16

3. Переменные газы в атмосфере.

4. Чему равно атмосферное давление 1015.8 г/см2, выраженное в Н/м2?

Вариант 17

3. Определить виртуальную температуру массы воздуха, температура которой 27.0 С, парциальное давление пара 18.5 гПа при атмосферном давлении 990.0 гПа.

4. Барометрическая формула изотермической атмосферы.

Вариант 18

3. Определить высоту однородной атмосферы при температуре 10 С и ускорении силы тяжести в 980.6 см/с2.

4. Барическая ступень.

Вариант 19

3. Найти абсолютную влажность воздуха при его температуре в 17.2 С и парциальном давлении водяного пара 4.7 гПа.

4. Первая основная барометрическая формула.

Вариант 20

3. Температура воздуха 4.2 С, парциальное давление водяного пара 1.24 гПа. Найти дефицит насыщениея.

4. Вторая основная барометрическая формула.

Основная литература

1. Гуральник, И.И. Сборник задач по общей метеорологии / И.И Гуральник В.В. Ларин, С.В Мамиконова. М - Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 215 с.

2. Матвеев, Л.Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосфер. / Л.Т. Матвеев Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 639 с.

3. Семиченко, Б.А. Физическая метеорология / Б.А Семиченко -М.: Аспект Прес,. 2002.

4. Хромов, С.П. Метеорология и климатологи / С.П.Хромов, М.А. Петросянц -Изд-во МГ,. 2006. 582 с.

Дополнительная литература

5. Атлас облаков. -Л.: Гидрометеоиздат. 2010.

6. Интерактивный учебник по метеорологии. Коллекция различных разделов с использованием мультимедийной технологии Internet. Включает текст, цветные фотографии, анимацию. http://www.dvgu.ru/meteo/book/meteobook.htm

7. Психрометрические таблицы. -Л.: Гидрометеоиздат. 1994.

8. Российский гидрометеорологический энциклопедический словарь /под ред. Бедрицкого А.И. -http://www.dvfu.ru/meteo/slovar

Некоторые константы

Газовая постоянная водяного пара

Газовая постоянная сухого воздуха

Нормальное атмосферное давление

Плотность воздуха у поверхности Земли с = 1.3 г/см

Скрытая теплота парообразования

Средний радиус земного шара

Стандартное атмосферное давление

Сухоадиабатический градиент температуры єС/м

Угловая скорость вращения Земли

Удельная теплоёмкость воздуха при постоянном давлении

Удельная теплоёмкость воздуха при постоянном объёме

Ускорение свободного падения на широте 45є

Размещено на Allbest.ru