Menu. Badania temperatury i wilgotności atmosfery

Transkrypt

1 Menu Badania temperatury i wilgotności atmosfery

2 Wilgotność W powietrzu atmosferycznym podstawową rolę odgrywa woda w postaci pary wodnej. Przedostaje się ona do atmosfery w wyniku parowania z powieszchni wodnych, lądowych i transpilacji roślin. Pewną ilość pary wodnej otrzymuje atmosfera również dzięki sublimacji pokrywy śnieżnej i lodowej oraz parowaniu wody opadowej zatrzymywanej na roślinach. W atmosferze parują ponadto cząsteczki chmur i mgieł.

3 Wilgotność Powierzchnie mórz i oceanów dostarczają rocznie do atmosfery około 86%, a lądy około 14% pary wodnej. W procesie wymiany pary wodnej między powierzchnią Ziemi a atmosferą zdecydowanie przeważa strumień skierowany ku górze. Dlatego o zawartości pary wodnej w przyziemnej warstwie powietrza, czyli o jego wilgotności, decyduje głównie rodzaj powierzchni parującej oraz intensywność pionowego i poziomego przemieszczania się tej pary związana z warunkami meteorologicznymi, a zwłaszcza z temperaturą i wilgotnością powietrza oraz prędkością wiatru.

4 Wilgotność Transport pary wodnej do atmosfery odbywa się głównie w wyniku turbulencji i konwenkcji. Istotną rolę odgrywa również adwekcja; wilgotne masy powietrza moga przenosić parę wodną w kierunku poziomym na znaczne odległości, na przykład z obszarów oceanicznych na ląd. Duże znaczenie ma również temperatura warunkująca stan nasycenia powietrza parą wodną.

5 Wilgotność Zgodnie z prawem Daltona ciśnienie cząsteczkowe gazu, a zatem i pary wodnej, jest niezależne od innych gazów; przeto zawartość pary wodnej w powietrzu można określać za pomocą pomiaru jej ciśnienia. Określona przestrzeń (objętość powietrza) może pomieścić przy danej temperaturze ściśle określoną ilość pary wodnej.

6 Wilgotność Po osiągnięciu stanu nasycenia dalszy dopływ pary wodnej do określonej objętości powietrza przy tej samej temperaturze lub też obniżanie się temperatury bez dopływu nowych ilości pary wodnej powoduje skraplanie się pary wodnej. Również para nienasycona może stać się nasyconą i ulec skraplaniu pod wpływem odpowiedniego spadku temperatury.

7 Wilgotność t o C E(mb) 0,5 1,2 2,9 6,1 12,3 23,4 42,4 Do ilościowej charakterystyki zawartości pary wodnej w powietrzu atmosferycznym służą następujące wielkości: CIŚNIENIE - (prężność) pary wodnej znajdującej się w wilgotnym powietrzu. Rozróżniamy ciśnienie aktualne pary wodnej, to jest ciśnienie pary wodnej znajdującej się w danej chwili w powietrzu i ciśnienie maksymalne pary wodnej (ciśnienie pary nasyconej). Ciśnienie pary wodnej wyrażamy w mb, mm Hg i w N/m 2 (układ SI); WILGOTNOŚĆ BEZWZGLĘDNA - jest to ilość pary wodnej wyrażona w gramach, zawarta w 1m 3 powietrza; WILGOTNOŚĆ WZGLĘDNA - jest to stosunek aktualnego ciśnienia pary wodnej do ciśnienia maksymalnego pary wodnej, wyrażony w procentach. Wilgotność względna określa stopień nasycenia powietrza parą wodną;

8 Wilgotność NIEDOSYT WILGOTNOŚCI POWIETRZA - jest to różnica między ciśnieniem maksymalnym pary wodnej w danej temperaturze a ciśnieniem aktualnym pary wodnej. Niedosyt wilgotności wyrażamy w mb, mm Hg i w N/m 2 ; WILGOTNOŚĆ WŁAŚCIWA - jest to ilość pary wodnej zawarta w 1 gramie lub kilogramie wilgotnego powietrza; TEMPERATURA PUNKTU ROSY - jest temperaturą, przy której zawarta w powietrzu para wodna nasyca to powietrze. Pora roku Wysokość (w km) 0 0,5 1 1, Wilgotność bezwzględna (w g/m 3 ) Lato 10,2 9,4 7,4 5,8 3,3 1,4 0,2 0,04 Zima 3,0 2,8 2,5 1,8 0,9 0,4 0,06 0,02

9 Temperatura

10 Temperatura

11 Temperatura

12 Temperatura

13 Temperatura Aktualny stan Słońca

14 Temperatura

15 Temperatura

16 Temperatura

17 Temperatura

18 Instrumenty badające temperaturę i wilgotność atmosfery Kategoria ta instrumenty do biernego pomiaru rozkładu promieniowania podczerwonego i/lub mikrofalowego emitowanego przez atmosferę. Atomy tlenu lub dwutlenka węgla są najczęściej używane do pomiaru temperatury, ponieważ są równomiernie rozłożone w całej atmosferze. Pomiar wilgotności bazuje na obserwacji pary wodnej.

19 Instrumenty badające temperaturę i wilgotność atmosfery Obserwacje są prowadzone w trybie nadir

20 Instrumenty badające temperaturę i wilgotność atmosfery Instrumenty pomiarowe są w stanie wyznaczyć profil temperatury i wilgotności z różnych poziomów atmosfery. Wykorzystuje się do tego zjawisko poszerzenia linii spektralnej, które jest funkcją ciśnienia.

21 Instrumenty badające temperaturę i wilgotność atmosfery Wykorzystanie promieniowania podczerwonego daje najlepsze wyniki, niestety ogranicza się tylko do dobrej pogody. W czasie dużego zachmurzenia metoda wykorzystująca mikrofale jest skuteczniejsza, ale daje mniejszą rozdzielczość przestrzenną. Pasmo podczerwone jest rutynowo stosowane do wyznaczania temperatury w górnych warstwach atmosfery z dokładnością 2-3 stopni Kelwina

22 Instrumenty badające temperaturę i wilgotność atmosfery Najnowsza generacja instrumentów badawczych łączy obserwacje w zakresie promieniowania podczerwonego, mikrofalowego i obserwacjami propagacji sygnałów z satelitów GPS. Pozwala to uzyskać dokładność pomiaru temperatury na poziomie 1 stopnia Kelwina i wilgotności na poziomie 10%. Rozdzielczość przestrzenna wynosi 1kilometr.

23 Instrumenty badające temperaturę i wilgotność atmosfery Zastosowania: Niezbędne do modelowania prognoz pogody ( o zasięgu globalnym) Obserwacja zmian klimatycznych (obserwacje od 1969roku) Pomiar temperatury: o powierzchni morza, o albedo, o aerozoli, o gazów śladowych, o opady, o śnieg, o lód, o największych pożarów

24 Instrumenty badające temperaturę i wilgotność atmosfery

25 Instrumenty badające temperaturę i wilgotność atmosfery Instrumenty

26 Instrumenty badające temperaturę i wilgotność atmosfery Atmospheric Infrared Sounder (AIRS)

27 Instrumenty badające temperaturę i wilgotność atmosfery Atmospheric Infrared Sounder (AIRS)

28 Instrumenty badające temperaturę Spektrometr podczerwieni Okienka obserwacyjne: µm / cm µm / cm µm / cm i wilgotność atmosfery Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) Błąd pomiaru: < 0.20 K from 3.7 to 13.4 µm < 0.35 K from 13.4 to 15.4 µm

29 Instrumenty badające temperaturę i wilgotność atmosfery Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) Fotometr optyczny i podczerwieni: 4 kanały pomiarowe, zakres od µm Maksymalna czułość przypada na: kanał 1 : 0.41 µm µm kanał 2 : 0.58 µm µm kanał 3 : 0.71 µm µm kanał 4 : 0.49 µm µm

30 The scale ranges from -81 C in black/blue to 47 C in red.

31

32

33

34

35