--PAGE_BREAK--
1.7. Продолжительность солнечного сияния.
Продолжительность определяется в часах за сутки (месяц, год). Применяется гелиограф. Принцип действия основан на свойстве стеклянного шара собирать в фокусе падающие на него солнечные лучи и прожигать расположенную за шаром картонную ленту. По длине прожженной части ленты судят о продолжительности солнечного сияния.
1.8. Облачность
Облачность – это степень покрытия небосвода облаками различных форм и ярусов. Определение количества облаков ведется по одиннадцати бальной системе (0-10). Во время наблюдений определяется общая облачность в баллах, а также количество облаков нижнего яруса. Наблюдения – визуальные.
1.9. Солнечная радиация
Солнечная радиация – количество теплоты, поступающее на единицу земной поверхности в единицу времени (Вт/м2).
Большинство приборов построено на принципе превращения лучистой энергии в тепловую, а тепловой – в термоток, который измеряется чувствительными гальванометрами.
Для измерения прямой солнечной радиации применяются актинометры, суммарной и рассеянной – пиранометры, эффективного излучения – пиргеометры, радиационного баланса – балансомеры.
Лабораторная работа № 2
Исследование испаряемости с поверхности испарителя
Н.М. Топольницкого
Цель работы: ознакомиться с конструкцией компенсационного почвенного испарителя и приобрести навыки по работе с ним.
2.1. Конструкция испарителя и принцип действия
Компенсационный почвенный испаритель состоит из: сосуда 1 с диском 9, латунной сеткой 10 и крышкой 2, мерной стеклянной трубки 3 в металлической оправе со сливными трубками 7 и 8, цилиндра 4, крышки цилиндра 5 для установки мерной трубки, соединительной трубки 6.
Сосуд испарителя представляет собой цилиндр площадью 500 см2 высотой 80 мм. В сосуд вставляется диск и латунная сетка. На сетку засыпается белый кварцевый песок с размерами фракции 1-3 мм. Высота засыпки песка 50 мм. После засыпки сосуд заполняется водой.
2.2. Уравнение теплового баланса испарителя
qo
=
qm
+
q
л
= αТ(
Tc
—
Tn
) +
q
л
=
r
iu
где qo– суммарная интенсивность теплового потока, затрачиваемого на испарение воды, Вт/м2;
qm– интенсивность конвективного теплового потока, Вт/м2;
qл– интенсивность лучистого потока тепла, Вт/м2;
αТ – коэффициент конвективного теплообмена, Вт/(м2 К);
Tc– температура воздуха, оК;
Tn– температура поверхности испарителя, оК;
r– удельная теплота испарения воды, Дж/кг;
iu–интенсивность испарения с водонасыщенной поверхности испарителя, кг/м2с.
Если qл = 0, то интенсивность испарения воды определяется разностью температур:
Tc
-
Tn
=
Tc
-Тм
где Тм – температура смоченного термометра.
Если Tc≈ Tn, то интенсивность испарения определяется только величиной лучистого теплового потока.
2.3. Проведение работы.
Таблица 2.1
Результаты наблюдений за испаряемостью
Время
Отсчет по шкале Vi, см3
Разность отсчетов
Расчет испаряемости по формуле
Интенсивность теплового потока qo
Текущее
С начала опыта
Между сливами
С начала опыта Vн— Vi, см3
Между сливами ∆V, см3
(2.1)
(2.3)
Вт/м2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
13.55
14.05
14.15
14.25
14.35
14.45
14.55
15.05
10
20
30
40
50
60
70
10
10
10
10
10
10
10
240
250
260
275
290
300
315
345
10
20
35
50
60
75
105
10
10
15
15
10
15
30
20000
20000
30000
30000
20000
30000
60000
0,02
0,02
0,023
0,025
0,024
0,025
0,03
48460
48460
72690
72690
48460
72690
145380
Среднюю испаряемость можно определить по формуле:
, (2.1)
а мгновенную – по формуле:
, (2.2)
где Gв– масса воды, испарившейся за время τ с площади Fn;
ρ – плотность воды;
∆V– объем испарившейся воды.
Так как шкала трубки проградуирована в см3, а площадь сосуда испарителя равна 500 см2, то для определения величины испаряемости в кг/м2 мин необходимо разность начального и конечного отсчетов разделить на 50 и на время между отсчетами:
, (2.3)
где Кн и Кн-1 – начальный и конечный отсчеты по шкале мерной трубки, см3;
τ – время между отсчетами, мин.
По данным измерений строится график зависимости объема испарившейся воды от времени τ:
V,
По графику V= f(τ) и формуле (2.2) определяют мгновенную величину испаряемости. Испаряемость равна угловому коэффициенту:
К = прямой V= f(τ), умноженному на ρ/F
н
= 2104 кг/м5.
tgα
= 250, тогда
i
мгн
=
tgα
2104 = 50104
2.4. Обработка результатов
Рассчитывают среднеарифметическое значение испаряемости (i) и среднее квадратическое отклонение Sпо формулам:
,
Среднюю квадратическую ошибку среднего арифметического вычисляют по формуле:
S
=
Кроме этого для оценки точности измерения вычисляют среднюю арифметическую ошибку.
r
= 18.75*10-8
Задавшись доверительной вероятностью α = 0,95 определяют доверительный интервал:
∆
S
=
tnS,
∆
S
=2.31
где tn-— нормированное отклонение в распределении Стьюдента, которое определяется по таблицам, в зависимости от уровня значимости α и числа измерений n(табл. 2.3).
Таблица 2.3
Значение нормированных отклонений
tn
в распределении Стьюдента для уровня значимости 0,95
n
5
6
7
8
9
10
12
14
16
18
20
tn
2,57
2,45
2,37
2,31
2,26
2,23
2,18
2,15
2,12
2,10
2,09
Т.к n= 8, то tn= 2,31, следовательно
Определяют относительную величину приборной ошибки, обусловленной погрешностью измерительных приборов и устройств для определения iuпо формуле:
E
= 0.08
Откуда:
2=2; =1; =1
Находят полную ошибку в определении величины испаряемости
∆
J
=
∆
J
=
Записывают окончательный результат:
J
=
J
ср
± ∆
J
, при α=0,95
кг/м2с
Е∆ =
Е∆=%
2.5. Перечень приборов и оборудования
Испаритель с мерной трубкой 1шт.
Груша резиновая 1шт.
Песок кварцевый 10 кг
Лабораторная работа №3
Определение альбедо и радиационного баланса деятельного слоя земной поверхности
Цель работы: изучение конструкции, принципа действия актинометрических приборов и техники измерения радиационного баланса и его составляющих.
3.1. Основные понятия используемые в метеорологии
Лучистая энергия испускаемая солнцем проходит через атмосферу и поступает на поверхность залежи. В метеорологии лучистую энергию солнца принято называть солнечной радиацией. Солнечная радиация является основным источником тепла при испарении воды с поверхности торфяных месторождений. Замеры солнечной радиации – актинометрические наблюдения – проводятся на специализированных станциях.
Слой земной поверхности, в котором поглощается практически все поступающая радиация, называется деятельным слоем. Для поверхности оголенной почвы слой составляет несколько миллиметров, для почвы покрытой растительностью включает и слой занятый растительностью.
Лучистая энергия, поступающая на деятельную поверхность непосредственно от солнца в виде параллельных лучей, называется прямой солнечной радиацией.
На актинометрических стациях измеряется прямая солнечная радиация, поступающая на перпендикулярную солнечным лучам поверхность (S). солнечная радиация, поступающая на горизонтальную поверхность (S’) вычисляется по формуле:
S
’ =
SSin
h
,
где h– высота солнца над горизонтом.
Часть солнечной радиации, проходят через атмосферу, рассеивается молекулами газов, входящих в состав атмосферы частичками водяного пара (облаками) и твердых веществ, взвешенных в атмосфере. Солнечная радиация, которая приходит на деятельную поверхность после рассеяния в атмосфере, а также отражение облаками называется рассеянной радиацией (D).
Суммарная радиация (Q) складывается из прямой и рассеянной:
Q
=
S
+
D
.
Часть суммарной радиации, отраженной от деятельной поверхности, называется отраженной радиацией R. Величина характеризующая отраженную способность деятельной поверхности, называется альбедо (А). альбедо определяется отношением отраженной радиацией к приходящей суммарной радиации:
A
=
R100%/Q
.
Наибольшее альбедо имеет поверхность покрытая снегом (70-90%), наименьшее альбедо наблюдается на участках черноземной почвы и темно-бурых торфяных 7-10%.
К земной поверхности поступает также и длинноволновое излучение (встречное) атмосферы Еα. В свою очередь, земная поверхность в зависимости от температуры тоже излучает длинноволновую радиацию (собственное излучение) Ез.
Разность между ними – эффективное излучение:
Еэф= Ез — Еα.
Алгебраическая сумма приходных и расходных составляющих радиации называется радиационным балансом:
В =
S
’+
D
+ Еα –
R
— Ез
или
В=
Q
(1-А/100)- Еэф. продолжение
--PAGE_BREAK--
3.2. Описание актинометрических приборов
Прямая радиация измеряется актинометрами. Они построены на принципе превращения лучистой энергии в тепловую. Приемной частью приборов являются зачерненные тонкие пластинки с поглощающей способностью абсолютно черного тела. Разность температур пластинок и окружающей среды вызывает в термобатареях электродвижущую силу, которая регистрируется чувствительными гальванометрами.
Суммарная радиация замеряется пиранометрами системы Янишевского. Приемной частью служит термобатарея. Спаи батареи поочередно зачернены и выбелены. Разность температур спаев термобатареи приводит к возникновению электродвижущей силы, которая регистрируется гальванометром.
Для измерения суммарной, рассеянной и отраженной радиации предназначен альбедометр. Он состоит из головки пиранометра, карданного подвеса и рукояти. Для измерения рассеянной радиации приемник альбедометра затеняют экраном. Для измерения отраженной радиации головку прибора поворачивают вниз. Для суммарной – вверх.
Радиационный баланс измеряется балансомером. Он имеет две приемные поверхности в виде верхней и нижней зачерненных пластинок толщиной 0,04 мм. Верхняя облучается суммарной радиацией, а также радиацией атмосферы. На нижнюю пластинку попадает отраженная радиация Rи излучение земли. К пластинкам прикреплены спаи термоэлементов, посредством которых измеряется температура приемных поверхностей прибора. Возникающий термоток регистрируется чувствительным гальванометром.
Измерения заключаются в снятии отсчетов показаний балансомера и анемометра. По показанию балансомера рассчитывается величина радиационного баланса:
В = (
N
-
N
) Фva
,
где N– показания гальванометра при балансомере;
N– положение стрелки гальванометра при разомкнутой цепи «нуль» гальванометра;
Фv– поправочный множитель на скорость ветра;
a0– переводной множитель.
По аналогичной формуле по показаниям альбедометра рассчитывается величина суммарной, рассеянной и отраженной радиации; при этом следует учитывать, что показания прибора не зависят от скорости ветра (Фv=1).
3.3 Проведение работы
Производится установка балансомера и альбедометра. Определяется «нуль» гальванометра, берутся пробные отсчеты показаний действующих приборов.
Непосредственные измерения ведутся в камере искусственного климата при 4-5 значениях интенсивности облучения. Измерения проводятся незатененным балансомером.
После установки приборов и подключении гальванометра включаются источники радиации и вентилятор. Измерения начинаются после стабилизации режима в камере (показания термометра стабилизируются).
Измерения сводятся к следующему:
· размыкается электроцепь и определяется (устанавливается) «нуль» гальванометра;
· гальванометр включается в цепь, после чего с интервалом 20-30 с берутся отсчеты по анемометру;
· в то же время берутся отсчеты по анемометру;
· гальванометр отключается и проверяется положение «нуля».
Данные измерений вносятся в табл. 3.1.
Результаты измерений по балансомеру и альбедометру
В1 = (60-50)*1*0,024*0,698 = 0,167 кВт/м2;
B
2
= (55,3-50)*1*0,024*0,698 = 0,088 кВт/м2;
B
3
=(54,3-50)*1*0,024*0,698 = 0,072кВт/м2;
B
4
=(53-50)*1*0,024*0,698 = 0,05кВт/м2;
B
5
=(50,3-50)*1*0,024*0,698 =0,005 кВт/м2;
Q
1
= (60-50)*1*0,0407*0,698 = 0,284 кВт/м2;
Q
2
= (57-50)*1*0.0407*0.698 = 0,198 кВт/м2;
Q
3
= (56,3-50)*1*0.0407*0.698 = 0,178кВт/м2;
Q
4
= (55,3-50)*1*0.0407*0.698 = 0,15кВт/м2;
Q
5
= (54,3-50)*1*0.407*0.698 = 0,122 кВт/м2;
R
= (59,6-50)*1*0.0407*0.698 = 0,272 кВт/м2;
А =
R
/
Q
1
100% = 0,272 кВт/м2 / 0,284 кВт/м2 * 100% = 96%;
График зависимости радиационного баланса от величины суммарной радиации.
=
В2 = 0,150 кВт/м2;
В3 = 0,210 кВт/м2;
В4 = 0,075 кВт/м2;
3.4. Перечень приборов и оборудования
Балансомер 1шт.
Альбедометр 1шт.
Гальванометр ГСА 1шт.
Анемометр 1шт.
Лабораторная работа №4
Анализ метеорологической и климатической информации
Цель работы: собрать и проанализировать метеорологическую и климатическую информацию для заданного района застройки.
Задачи: ознакомиться со СНиПом №23-01-99 «Строительная климатология» и со справочником по климату; дать анатацию каждой части справочника; дать сводную характеристику условия района застройки; построить розу ветров.
Используемая литература.
1.
Справочник по климату СССР « Солнечная радиация, радиационный баланс и солнечное сияние» (Пермская, Свердловская, Челябинская, Курганская области и Башкирская АССР). Выпуск 9, часть
I
, Гидрометеорологическое изд-во, 1966.
2. Справочник по климату СССР «Температура воздуха и почвы» (Пермская, Свердловская, Челябинская, Курганская области и Башкирская АССР). Выпуск 9, часть
II
, Гидрометеорологическое изд-во, 1966.
3. Справочник по климату СССР «Ветер» (Пермская, Свердловская, Челябинская, Курганская области и Башкирская АССР). Выпуск 9, часть
III
, Гидрометеорологическое изд-во, 1966.
4. Справочник по климату СССР «Влажность воздуха, атмосферные осадки и снежный покров» (Пермская, Свердловская, Челябинская, Курганская области и Башкирская АССР). Выпуск 9, часть
IV
, Гидрометеорологическое изд-во, 1966.
5. Справочник по климату СССР «Облачность и атмосферные явления» (Пермская, Свердловская, Челябинская, Курганская области и Башкирская АССР). Выпуск 9, часть
V
, Гидрометеорологическое изд-во, 1966.
6. Строительные нормы и правила № 23-01-99 «Строительная климатология».
Подгруппа 1: Уфа Башкирская АССР
Подгруппа 2: Челябинск Челябинская область
Подгруппа 3: Екатеринбург Свердловская область
4.1. Солнечная радиация, радиационный баланс и солнечное сияние
4.1.1. Солнечная радиация и радиационный баланс
Введения
Данные по солнечной радиации и радиационному балансу приводятся на основе материалов актинометрических наблюдений метеорологических станций.
В комплекс актинометрических наблюдений входят измерения прямой и рассеянной радиации, приходящей к земной (деятельной) поверхности, отраженной радиации от земной поверхности и радиационного баланса земной поверхности. Деятельной поверхностью называют поверхность почвы, воды или растительности, непосредственно поглощающую солнечную и атмосферную радиацию и отдающую излучение в атмосферу.
Солнечная радиация, поступающая на деятельную поверхность в виде пучка параллельных лучей, исходящих непосредственно от диска солнца, называется прямой солнечной радиацией.
Часть солнечной радиации, поступающей на земную поверхность со всех точек небесного свода после рассеяния в атмосфере, называется рассеянной радиацией. На актинометрических станциях измеряется рассеянная радиация, поступающая на горизонтальную поверхность.
Общий приход солнечной радиации на горизонтальную поверхность, состоящий из прямой и рассеянной радиации, называется суммарной радиацией.
В каждый момент времени на земной поверхности осуществляется приходо — расход лучистой энергии. Алгебраическая сумма приходных и расходных составляющих радиации называется радиационным балансом.
В зависимости от соотношения приходо – расходных составляющих знак радиационного баланса бывает положительный (если поверхность земли поглощает больше радиации, чем отдает, поток направлен к земле) и отрицательная (если поверхность земли поглощает радиации меньше, чем отдает, поток направлен от земли).
Радиационный баланс деятельной поверхности является ведущим компонентом теплового баланса, он определяет величину и знак потоков тепла в воздух и почву, суточный ход испарения и конденсации.
Величина радиационного баланса может быть определена либо как сумма составляющих, каждая из которых измерена отдельно, либо непосредственно измерена прибором, как это принять при актинометрических наблюдениях.
Для измерения солнечной радиации используются приборы, приемной частью которых являются термоэлементы. Прямая радиация измеряется термоэлектрическим актинометром; рассеянная, отраженная и суммарная радиация – термоэлектрическим альбедометром; радиационный баланс — термоэлектрическим балансомером.
Характеристика радиационного баланса
Солнечная радиация является главным источником тепловой энергии для всех природных процессов, развивающихся в атмосфере, гидросфере и в верхних слоях литосферы. Наряду с этим использование солнечной энергии имеет исключительное значение в хозяйственной деятельности человека.
Характеристика радиационного режима, в кратком изложении, имеет целью дать общее представление о закономерностях пространственного и временного распределения солнечной радиации и радиационного баланса.
Приход солнечной радиации определяется прежде всего астрономическим фактором — продолжительностью дня и высотой солнца.
Солнечная радиация, поступающая на земную поверхность, является одним из основных климатообразующих факторов. В свою очередь она в значительной степени зависит от циркуляции атмосферы (проявляется через облачность и прозрачность атмосферы) и особенностей подстилающей поверхности (высоты над уровнем моря, закрытости горизонта, альбедо поверхности).
Суточный ход солнечной радиации и радиационного баланса определяется прежде всего изменением высоты солнца в течение дня. Поэтому максимальную солнечную радиацию, при наличии облачности или при ясном небе, наблюдается в полдень.
Таблица 4.1
Отношение месячных сумм прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность к суммарной (%)
Станция
I
II
III
VI
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Год
Памятная
27
43
44
52
56
58
58
53
45
32
33
23
51
Таблица 4.2
Экстремальные суммы солнечной радиации (ккал/см2 месяц)
на горизонтальную поверхность
(1-я строка максимальные, 2-я строка минимальные)
Станция
Число лет наблюдений
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XII
XII
Памятная
7
0.6
2.9
5.6
8.3
9.3
11.1
10.1
8.0
5.4
1.6
1.0
0.6
0.4
0.8
3.1
4.8
5.7
6.8
8.2
4.9
1.6
0.5
0.4
0.1
Таблица 4.3
Максимальные (1-я строка) и минимальные (2-я строка)
суммы радиационного баланса (ккал/см2 месяц)
Станция
Число лет
наблюдений
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Памятная
7
-0.7
-0.9
1.0
5.6
7.9
9.3
9.0
6.8
3.6
0.8
-0.4
-0.5
-1.6
-1.5
-0.9
4.7
6.3
7.6
8.7
5.6
2.4
0.1
-1.3
-1.6
продолжение
--PAGE_BREAK--
4.1.2. Солнечное сияние
Введение
Продолжительность солнечного сияния регистрируется прибором — гелиографом, который автоматически отмечает промежутки времени, в продолжение которых светило солнце. В настоящее время на сети метеорологических станций Союза ССР основным прибором для записи солнечного сияния является гелиограф обыкновенной или универсальной модели. Прожоги на ленте по гелиографу универсальной модели начинаются при достижении напряжения радиации 0,3 — 0,4 кал/см.
Обычно гелиограф устанавливается на высоте 2 м от поверхности земли на открытом месте, в любое время года освещаемом лучами солнца от восхода до захода.
Характеристика солнечного сияния
Большая протяженность территории с севера на юг (от 62 до 52° с. ш.), наличие почти меридионально направленных Уральских гор обусловливают большое разнообразие в распределении солнечного сияния. В общем продолжительность солнечного сияния по мере продвижения с севера на юг возрастает. Зимой продолжительность солнечного сияния с увеличением широты убывает быстрее, чем летом, как из-за уменьшения длительности дня, так и из-за возрастания облачности с широтой.
Наибольшая за год продолжительность солнечного сияния наблюдается в июне, наименьшая — в декабре. В отдельных районах наибольшее число часов солнечного сияния приходится на июль.
4.2. Температура воздуха и почвы
4.2.1. Температура воздуха
Сведения о температуре воздуха приводятся на основе показаний жидких термометров, помещенных в психометрическую будку на высоте 2 м.
Собственная температура различных поверхностей, расположенных открыто, измеренная одновременно в различной степени отличается от температуры, измеренной в будке в тот же момент.
Таблица 4.5
Средняя месячная и годовая температура воздуха
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Год
Станция №220 Памятная(Памятинская)
-19.1
-17.0
-10.4
1.6
10.9
16.4
18.0
15.8
9.7
1.6
-8.0
-15.8
0.3
Таблица 4.6
Средняя минимальная температура воздуха
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Год
Станция №220 Памятная(Памятинская)
-24.8
-22.6
-17.2
-4.0
3.8
9.2
11.4
9.2
3.7
-2.8
-12.7
-20.8
-5.6
4.2.2.Температура почвы
Наблюдение за тепловым состоянием почвы производится от поверхности до глубины 3,2 м.
Температура поверхности почвы измеряется жидкостными термометрами: ртутными (срочные и максимальные) и спиртовыми (минимальные).
Таблица 4.7
Средняя месячная максимальная и минимальная температура
поверхности почвы
Темп-ра пов-ти почвы
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Год
Станция №220 Памятная(Памятинская)
Почва-выщелоченный чернозём суглинистый
Средн.
-20
-17
-11
2
13
21
23
19
11
2
-8
-16
2
Сред. Max
-14
-10
-2
14
30
39
41
36
25
9
-4
-11
13
Сред. Min
-27
-25
-19
-6
2
8
11
8
2
-4
-14
-22
-7
Таблица 4.8
Глубина промерзания почвы (см)
4.3. Ветер
4.3.1. Ветер
Ветровой режим в умеренных широтах СССР формируется под влиянием основных климатических центров действия атмосферы (циклонов и антициклонов), стационирующих над Северной Атлантикой и над континентом Евразии.
Географическое распределение различных направлений ветра и его скоростей определяется сезонным режимом барических образований. Зимой под влиянием западного отрога азиатского антициклона наблюдается увеличение южных и юго-западных ветров.
Летом режим ветра над территорией Уральского УГМС связан преимущественно с воздействием отрога азорского антициклона. Распределение повторяемости направлений ветра в этот период имеет очень сложный характер. Преобладающими направлениями ветра являются северное, северо-западное и западное, но процент их от числа ветров всех направлений невелик (15—25% случаев). Летом нередко отмечается по два преобладающих направления, либо с севера и северо-запада, либо с севера и запада.
В целом за год на большей части территории преобладают ветры юго-западного направления, но из-за сложности рельефа и почти меридионального (вдоль 60° в. д.) расположения Уральского хребта нередко преобладающим направлением в отдельных районах является южное или западное.
Средние многолетние значения скорости ветра являются хорошими сравнительными характеристиками. Несмотря на сложность и разнообразие рельефа на территории прослеживается в определенных физико-географических условиях характерная именно для этих условий повторяемость скоростей ветра. Для большей части территории характерны слабые и умеренные ветры (от 0 до 5 м/сек). Повторяемость скоростей ветра 0—5 м/сек составляет 75—90% случаев, причем слабые ветры (0—1 м/сек) составляют 20—35% случаев, а в долинах, расположенных между холмами, слабые ветры составляют 40% случаев. По характеру кривых повторяемостей выделяются группы станций в зависимости от степени защищенности (открытые, полузащищенные и защищенные), а также станции, ветровой режим которых определяется особенностями рельефа местности.
Наибольшая повторяемость слабых и умеренных ветров (до 5 м/сек) приходится на летние месяцы, а скоростей ветра 6— 10 м/сек — на холодное время года или переходные сезоны. Скорости ветра >10 м/сек наблюдаются сравнительно редко, и повторяемость большей частью составляет менее 8%.
Таблица 4.9
Средняя месячная и годовая скорость ветра (м/сек)
№ станции
Станция
Высота флюгера (м)
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Год
168
Памятная
12
1,9
2,3
2,8
2,7
3,0
2,8
2,4
2,4
2,2
2,8
1,9
2,5
Таблица 4.10
Повторяемость направления ветра и штилей (%)
Месяц
С
СВ
В
ЮВ
Ю
ЮЗ
З
СЗ
Штиль
№ 168 Памятная (Класс 4а)
I
10
4
2
7
38
29
7
3
9
II
9
6
6
8
30
27
12
2
10
III
11
11
2
8
29
24
10
5
8
IV
12
8
3
7
21
23
15
11
9
V
19
11
4
8
18
16
13
11
7
VI
19
15
8
8
13
12
14
11
10
VII
36
18
9
5
7
6
5
14
13
VIII
23
10
4
6
16
11
12
18
16
IX
11
4
3
6
22
26
16
12
15
X
9
4
2
6
22
27
18
12
9
XI
11
5
3
5
21
31
16
8
7
XII
9
4
2
4
33
31
11
6
8
Год
15
8
4
6
23
22
13
9
10
Примечание: 1. Повторяемость ветра вычислена в процентах от числа случаев ветра.
2. Повторяемость штилей приводится в процентах от общего числа случаев наблюдений. продолжение
--PAGE_BREAK--
4.4. Влажность воздуха, атмосферные осадки и снежный покров
4.4.1. Влажность воздуха
Влажность воздуха имеет большое значение для многих отраслей народного хозяйства: для сельского хозяйства, различных отраслей промышленности.
Водяной пар является неустойчивой составной частью атмосферы. Содержание его сильно меняется в зависимости от физико-географических условий местности, времени года и циркуляционных особенностей атмосферы, состояния поверхности почвы и т. п. О влажности воздуха можно судить по величине упругости водяного пара, относительной влажности и недостатку насыщения воздуха водяным паром.
Величина упругости водяного пара характеризует влагосодержание воздуха и подвержена значительным изменениям вследствие большой неоднородности рельефа территории, изменения характера и состояния подстилающей поверхности.
Годовой ход упругости водяного пара очень сходен с годовым ходом температуры воздуха. По этой причине упругость водяного пара в общем увеличивается с севера на юг (зональное распределение) почти в течение года, следуя распределению температуры воздуха. Исключение составляют горные районы, где широтные зоны смещаются на юг.
Относительная влажность воздуха, характеризующая степень насыщения воздуха водяным паром, имеет также своеобразное распределение. Влияние циркуляционных особенностей, а также формы рельефа, близости водоемов, лесных массивов, заболоченных почв и т. д. сказывается на величине изменения относительной влажности наиболее отчетливо. В годовом ходе распределение относительной влажности воздуха наибольший интерес представляет в дневное время, когда наблюдается относительная влажность, близкая к минимуму и наиболее интенсивное испарение. В ночные часы относительная влажность обычно высока в течение всего года.
Таблица 4.11
Средняя месячная и годовая относительная влажность воздуха (%)
Станция
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Год
Памятная №495
83
81
80
75
62
65
74
77
80
81
83
85
77
Величина недостатка насыщения воздуха водяным паром распределяется в годовом ходе от тех же причин, что и относительная влажность. В соответствии с высокой относительной влажностью воздуха и низкими температурами минимальным недостаток насыщения воздуха водяным паром оказывается в ноябре – январе, когда средняя величина его не превышает 0,5 мб. Максимальные значения недостатка насыщения наблюдается в июне. Средняя величина его в горных районах составляет 6 – 7 мб, а на прилегающих равнинах – 8 – 10 мб, увеличиваясь с севера на юг. Значительный недостаток насыщения отмечается в июле, августе. С сентября с увеличение относительной влажности и понижением температуры воздуха недостаток насыщения уменьшается.
Таблица 4.12
Средний месячный и годовой дефицит насыщения (гПа)
Станция
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Год
Памятная №495
0,3
0,3
0,7
2,4
6,3
8,0
6,5
5,2
3,2
1,6
0,5
0,3
2,9
4.4.2. Атмосферные осадки
Количество и распределение осадков в течение всего года определяется циклонической деятельностью атмосферы и особенностями рельефа рассматриваемой территории. Меридиональная направленность Уральских гор обуславливает увеличение осадков на западных наветренных склонах и уменьшает их на восточных подветренных.
По степени увлажнения горная часть территории и склоны гор, особенно западная, относятся к зоне избыточного увлажнения. Районы, примыкающие непосредственно к склонам гор, относятся к зоне достаточного увлажнения.
Таблица 4.13
Среднее количество осадков,
приведенных к показателям осадкомера (мм)
№ станции
Станция
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
XI — III
IV — X
Год
495
Памятная
11
9
11
19
34
48
62
53
34
31
16
14
61
281
342
Годовые суммы осадков состоят из твердых, смешенных и жидких. В среднем на доля твердых осадков на рассматриваемой территории приходится 20 – 35 %, на доля жидких – 50 – 75 % и на доля смешенных (мокрый снег, снег с дождем и т.д.) – 10 – 15 % от годовой суммы. Длительность периода с тем или иным видом осадков на территории изменяется сравнительно мало, т.к. вид осадков в основном зависит от общеклиматических факторов.
Таблица 4.14
Твердые (т), жидкие (ж)и смешенные (с) осадки в процентах
от общего количества
Вид осадков
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Год
Станция
Т
97
98
81
22
4
*
*
23
67
97
19
Ж
*
2
38
80
98
100
100
94
40
11
71
С
3
2
17
40
16
2
6
37
22
3
10
Годовой ход осадков по всей территории имеет общие черты, свойственные континентальному климату: основное количество осадков выпадает в теплое время года, причем переход от малых зимних осадков к значительным совершается в большинстве районов быстро особенно в Зауралье.
4.4.3. Снежный покров
Зима в пределах рассматриваемой территории — самый продолжительный из всех сезонов года. Из общего количества осадков, выпадающих за год, 20—35% составляют твердые осадки, содержащие основное количество запасов воды. Именно снежный покров создает основной источник для весеннего питания рек. Снежный покров является одним из важнейших факторов, влияющих на формирование климата.
Все физико-географические процессы зимой, в том числе и температурный режим, промерзание почвы, условия перезимовки озимых культур, накопление влаги в почве и т. д., зависят как от высоты, так и от характера залегания снежного покрова.
Характер залегания снежного покрова в сильной степени зависит от скорости ветра и условий открытости или защищенности места.
Таблица 4.15
Средняя декадная высота снежного покрова по постоянной рейке (см)
Участок
IX
X
XI
XII
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
Станция
В лесу под кронами деревьев
Продолжение таблицы
I
II
III
IV
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
Станция
Продолжение таблицы
V
Наибольшая за зиму
1
2
Среднее
Максимальное
Минимальное
Станция
.
Таблица 4.16
Плотность снежного покрова по снегосъемкам
на последний день декады (г/см3)
Участок
IX
X
XI
XII
I
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
Станция
Поле
*
*
*
0,18
0,22
0,24
0,23
0,24
0,24
0,25
0,27
Продолжение таблицы
II
III
IV
V
Средняя при наибольшей декадной высоте
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
Станция
0,28
0,28
0,29
0,30
0,29
0,31
*
0,27
4.5. Облачности и атмосферных явлений
Режим облачности и атмосферных явлений (туманы, метели, грозы, град) на рассматриваемой территории в основном обуславливаются особенностями циркуляции атмосферы в отдельные сезоны и влияние рельефа.
Рассматриваемая территория отчетливо подразделяется на зоны с различной степенью увлажнения. Такое разнообразие природных ландшафтов при значительной неоднородности рельефа приводит к большому разнообразию в распределении по территории облачности и атмосферных явлений.
4.5.1. Облачность
Средний многолетний режим облачности под влиянием циркуляционных процессов, определяющих преобладающее направление воздушных масс и их влагосодержание, а также под влиянием воздействия подстилающих поверхностей.
Под влиянием изменения притока солнечной радиации и характера подстилающих поверхности меняются процессы по сезонам, в соответствии с которыми изменяется количество облачности и форма облаков.
Восенние месяцы и в первую половину зимы, когда наиболее развит циклонический тип погоды, сплошная облачность покрывает весь район.В пониженной части Среднего Урала общая облачность уменьшается до 80%. В предгорьях и горных районах облачность заметно возрастает, причем в теплое время больше сказывается влияние высоты места, чем формы рельефа. В Зауралье в течение года наблюдается небольшое число случаев низкой облачности (около 7%), а в январе и феврале не отмечено ни одного случая с такой облачностью.
Образование низкой облачности в сложных орографических условиях в значительной степени зависит от направления ветра.
Таблица 4.17
Число ясных и пасмурных дней по общей и нижней облачности
Число дней
Облачность
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Год
Станция №220 Памятная
Ясных
Общая
4,8
5,2
5,8
4,4
4,0
3,4
3,0
4,9
3,4
2,0
3,6
3,6
48
Нижняя
16,6
16,7
17,2
14,8
12,3
12,1
9,8
12,8
11,1
9,0
9,7
12,9
155
Пасмурных
Общая
9,5
7,2
8,9
8,7
7,4
6,1
7,8
7,6
10,1
13,4
13,4
12,6
113
Нижняя
0,9
1,0
1,1
2,0
1,8
1,2
2,0
2,5
3,1
4,7
4,6
3,3
28
Таблица 4.18
Повторяемость ясного (0-2), полуясного (3-7) и пасмурного (8-10)
состояния неба по общей и нижней облачности (%)
продолжение
--PAGE_BREAK--