Класове 11, 12 стабилност на атмосферата на градските райони

В сравнение с други наземни черупки атмосфера има редица присъщи само на чертите й - висока мобилност, променливостта на нейните компоненти, уникалността на физични и химични процеси. Състояние на атмосфера топлинна обработка на определя повърхността на земята, неговата озоновия слой защитава организма от твърдия ултравиолетова радиация. Разпределението на топлина и влага в атмосферата - основната причина за съществуването на природните зони в света, определяне на характеристиките на хидрологичния режим, състоянието на почвите, растителността и важните процеси на моделиране.

температурен градиент Вертикалната в атмосферата

Един от най-важните характеристики на атмосферата е неговата стабилност, т.е.. Е. способността да се предотврати атмосферния въздух вертикални движения и да съдържа турбулентност.

За изследване на стабилността на модела атмосфера са адиабатно движение на въздуха. В съответствие с този модел, когато обемът на въздуха в атмосферата се придвижва нагоре, е в слоеве с по-ниско налягане и се подлага на температура разширяване намалява. Обикновено това разширение се извършва много бързо и може да се предположи отсъствието на пренос на топлина между обема на въздуха и околната атмосфера, да предположим, процес на адиабатно разширение.

Първият закон на термодинамиката за затворена система, състояща се от идеален газ (атмосферен въздух), обикновено е описано от експресията

където DQ - количество топлина се предава;

Du - промяната на вътрешната енергия на системата;

DA - работата, извършена от системата работа.

За по-нататъшно разглеждане от първия закон на термодинамиката може удобно да се представлява от енталпията промяната в затворена система:

където DQ - специфичен размер на предава топлина, J / кг;

Cp - специфична топлина при постоянно налягане, J / (кг · К);

дТ - промяна на температурата на въздуха, К;

DP - промяна на промените в налягането на въздуха във височина, Pa:

Атмосферно уравнение определяне спад на налягането на въздуха в атмосферата на височина от:

p0 - налягане на повърхността на земята, PA;

Н - височина (около 8.4 km в долната тропосферата и измерване на скоростта, с която капки налягане с високо) км.

Съгласно адиабатни условия, не се наблюдава промяна на топлина в затворената система, т.е., DQ = 0. Въз основа на това уравнение (11.2) могат да бъдат записани в следната форма ..:

Решаване на уравнения (11.3) и (11.5), получаваме:

Ако пренебрегнем г промяна ICP с височина, след това чрез заместване на цифров znacheniyag = 9.806 м / сек 2, СР = 1005 J / (кг · К) (при температура от 18 ... 25S), ние получаваме цифровата стойност на температурния градиент в атмосферата:

Съотношение (11.7), която се използва за определяне на отрицателен температурен градиент в атмосферата. Тя се определя като сух скоростта на адиабатно изтича и е обозначен със специален символ D:

За истински въздух, съдържащ водна пара, температурният градиент е значително различна от стойността на 1 K / 100 m. При пълно насищане на въздуха с водна пара адиабатно скорост температура изтичане е около 0,6 K / 100 m. Когато е необходимо да се помисли за точна оценка на вертикалната температура градиент зависимост от температурата и налягането на въздуха.

За сравнителна оценка на атмосферните условия, използвани международен стандарт атмосфера. определя въз основа на средната метеорологични данни.

Осреднена температура в средните ширини намалява линейно с до 11 км високи. Средната температура на морското равнище и на височина от 11 км се приема за 288 и 217 K, съответно. Стандартно, Нормално, адиабатно или вертикални, температурен градиент въз основа на това, е:

Атмосферно стабилност се проявява в отсъствие на значително вертикално движение в него и разбъркване. В този случай, изпускани замърсители в атмосферата близо до земята, ще са склонни да остане там. Разбъркването тропосферата въздух и атмосферно нарушение стабилност в него от различни фактори, между които трябва да се подчертае термичен градиент и механични сътресения, предизвикани от взаимодействието с повърхността на вятъра.

Интензитетът на топлината на смесване се определя чрез сравняване температурен градиент действително наблюдаваното в атмосфера с нормално (стандарт) вертикална температурен градиент G (фиг. 11.1).

Фиг. 11.1. градиент температура и атмосферно стабилността

Когато температурен градиент в околния въздух по-голяма от G. nazyvayutsverhadiabaticheskoy атмосфера. Помислете tochkuA на фиг. 11.1 и който описва стандарт за стандартни атмосферни условия temperaturyG градиент. Да предположим, че малък обем на въздух с температура, съответстваща tochkeA. бързо прехвърля нагоре (в случая на турбулентни колебания в атмосферата), крайно състояние може да бъде описано по линията tochkoyV стандарт адиабатно градиент. В това състояние, температурата на точка (Т1) по-висока от температурата на околния въздух (Т2 tochkeS). Ето защо, този обем въздух ще имат по-ниска плътност от околния въздух, и по тази причина, ще продължи да се движи нагоре.

Ако количеството елементарен въздух започва случайно движи от точка А надолу, тя се подлага на компресия адиабатно при temperatureT3 (tochkaD), която е по-ниска от температурата на околната среда vozduhaT4 на (tochkaE). С резултат по-висока плътност, обем под внимание Бюд продължи да се движи надолу. Така, атмосферата, която се характеризира superadiabatic температурен градиент, е нестабилна, тъй като всяко смущение във вертикална посока води до увеличаване.

Когато градиента на температурата на околната среда е приблизително адиабатен вертикален градиент (фиг. 11.1, В), наречен безразличен стабилност. Всяко количество въздух, който по някаква причина се е изместил от първоначалната си височина, ще има по-строг температура като околния въздух в новия надморска височина. В резултат на това, няма мотивация за по-нататъшно вертикално движение.

Ако градиента на температурата на околната среда е по-малък от адиабатно скоростта на изтичане, атмосферата се нарича podadiabaticheskoy (фиг. 11.1 в). Използването на описания по-горе мотиви superadiabatic случай атмосферните условия (вж. Фиг. 11.1 и), може да се покаже, че podadiabaticheskaya атмосфера е стабилен, т.е.. Д. обем елемент на въздуха, на случаен принцип се премества във вертикална посока, ще са склонни да се върнат в първоначалното си положение.