Woda w atmosferze

1

Meteorologia









']LDá:RGDZDWPRVIHU]HF\NOK\GURORJLF]Q\SU]HPLDQ\

ID]RZHZLOJRWQRüSRZLHWU]D

________________________________________________________________________________

Zagadnienia

&\NO K\GURORJLF]Q\ L MHJR HOHPHQW\ =DVRE\ ZRGQH ZLDWD L RELHJ ZRG\ Z SU]\URG]LH
Przemiany fazowe, stan i warunki równowagi fazowej. Procesy termodynamiczne
w

DWPRVIHU]H&KDUDNWHU\VW\NLZLOJRWQRFLSRZLHWU]D

________________________________________________________________________________

Cele

3R]DSR]QDQLXVL ]PDWHULDáHPWHMF] FLZ\NáDGXSRZLQLHQHSRZLQQD
-

]QDüLXPLHüRSLVDüSURFHV\VWDQRZLFHHOHPHQW\F\NOXK\GURORJLF]QHJR

-

ZLHG]LHüQDF]\PSROHJDLRGF]HJR]DOH*\UyZQRZDJDID]

-

]GDZDüVRELHVSUDZ ]LORFLHQHUJLLXF]HVWQLF]FHMZSU]HPLDQDFKID]RZ\FKLXPLHüMH

SRUyZQDü]LORFLDPLHQHUJLL]DDQJD*RZDQHMZLQQ\FKSU]HELHJDMF\FKZURGRZLVNX
procesach

-

XPLHüZ\MDQLDüSU]HELHJSURFHVyZWHUPRG\QDPLF]Q\FKZDWPRVIHU]H

-

]QDüGHILQLFMHSRGVWDZRZ\FKFKDUDNWHU\VW\NZLOJRWQRFLSRZLHWU]DZLOJRWQRü

DEVROXWQDZáDFLZDZ]JO GQDVWRVXQHN]PLHV]DQLDWHPSHUDWXUDSXQNWXURV\QLHGRV\W

ZLOJRWQRFLLSXQNWXURV\

-

XPLHüUR]Uy*QLDüWHFKDUDNWHU\VW\NL

-

]QDüLXPLHüVWRVRZDü]DOH*QRFLSRPL G]\SRV]F]HJyOQ\PLFKDUDNWHU\VW\NDPL

ZLOJRWQRFLSRZLHWU]D

-

]QDüSRGVWDZRZHPHWRG\SRPLDUXZLOJRWQRFLSRZLHWU]D

-

ZLHG]LHüMDNLHLQIRUPDFMHRZLOJRWQRFLSRZLHWU]DVGRVW SQHZZLDWRZHMVLHFL
meteorologicznej

________________________________________________________________________________

Cykl hydrologiczny

Procesy:

•

kondensacja

•

parowanie

•

transpiracja
parowanie z powierzchni gruntu + transpiracja = ewapotranspiracja

•

sublimacja

•

osadzanie (resublimacja)

•

opad

•

zamarzanie i topnienie

Woda w atmosferze

2

Meteorologia











=DVRE\ZRGQHZLDWD>@

(wg. Moran i Morgan: Meteorology: the atmosphere and the science of weather, MacMillan,

1989)

Oceany

97.2

Pokrywa lodowa i lodowce

2.15

:RG\Já ELQRZH

0.62

-H]LRUDVáRGNRZRGQH

0.009

6áRQHMH]LRUDLPRU]DUyGOGRZH

0.008

Wody gruntowe

0.005

Atmosfera

0.001

Rzeki i strumienie

0.0001

Obieg wody w przyrodzie

3 6

6 0

9 6

3 2 0

2 8 4

(dane w tys. km³ na rok)

Woda w atmosferze

3

Meteorologia











________________________________________________________________________________

Przemiany fazowe i stan równowagi faz (nasycenia)

6WDQZ\MFLRZ\QDF]\QLH

QDSHáQLRQRVXFK\PSRZLHWU]HP
po czym nalano wody

&]VWHF]NLZRG\XZDOQLDM

VL ]SRZLHU]FKQLFLHF]\

-HGQRF]HQLHSHZQDLFKLORü

WUDILDZSRZLHU]FKQL FLHF]\
i zostaje wychwycona.

0DQRPHWUUHMHVWUXMHZ]UDVWDMFH

FLQLHQLHSDU\

6WDGLXPQDV\FHQLD,ORüF]VWHF]HNZRG\

SRZUDFDMF\FKGRID]\FLHNáHMUyZQRZD*\LORü

F]VWHF]HNXZDOQLDMF\FKVL 

:\*V]DWHPSHUDWXUDRGSRZLDGD
innym warunkom równowagi

G\QDPLF]QHMZ\*V]HPX

FLQLHQLXSDU\

Woda w atmosferze

4

Meteorologia













=DOH*QRüSU *QRFLSDU\ZRGQHMQDV\FRQHMRGWHPSHUDWXU\QDGSáDVNSRZLHU]FKQLZRG\

t [

°

C]

-30

-20

-10

0

10

20

30

E [hPa]

0.5

1.3

2.8

6.1

12.3

23.4

42.4

'ODSDU\ZRGQHMQDV\FRQHMQDGSáDVNSRZLHU]FKQLFLHF]\

'ODSDU\ZRGQHMQDV\FRQHMQDGSáDVNSRZLHU]FKQLORGX

(T [K], E[hPa])

-3 0

-2 0

-1 0

0

1 0

2 0

3 0

t [ºC ]

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

3 0

3 5

4 0

4 5

E

[

h

P

a

]

=DOH*QRüSU *QRFLSDU\ZRGQHMQDV\FRQHMRGWHPSHUDWXU\

.

540

.

23

log

9283

.

4

4

.

2937

log

+

−

−

=

T

T

E

w

T

E

lód

2667

550

.

10

log

−

=

Woda w atmosferze

5

Meteorologia













3U *QRüSDU\ZRGQHMZZDUXQNDFKUyZQRZDJLZVWDQLHQDV\FHQLD]DOH*\WDN*HRG

•

NU]\ZL]Q\SRZLHU]FKQLUR]G]LDáXID]

•

REHFQRFLLVW *HQLDGRPLHV]HNFKHPLF]Q\FKQSVROL

•

stanu skupienia drugiej fazy (woda czy lód)

&LQLHQLHSDU\ZRGQHMQDV\FRQHMQDGZRGSU]HFKáRG]RQLQDGORGHP

t [

°

C]

-20

-10

0

E

w

[hPa]

1.27

2.85

6.1

E

lód

[hPa]

1.03

2.6

6.1

p

V

gaz

para

para i ciecz

para i lód

lód

ciecz

K

T

p

T

K

Diagram Amagata-Andrewsa.

sublimacja

g a z

ciecz

parowanie

K

 

!

"

#

topnienie

p

T

:\NUHVUyZQRZDJLID]ZHZVSyáU] GQ\FKp-T.

Woda w atmosferze

6

Meteorologia

$

%

&

%'

(

)

________________________________________________________________________________

Procesy termodynamiczne w atmosferze

2FKáDG]DQLHSU]\VWDá\PFLQLHQLX

•

Rosa i szron

•

0Já\UDGLDF\MQH

•

0Já\DGZHNF\MQH

2VLJQL FLHSXQNWX

URV\RJUDQLF]DGDOV]HZ\FKáDG]DQLH

5R]SU *DQLHDGLDEDW\F]QH

•

Chmury

Mieszanie

•

0JáD]Z\PLHV]DQLD

•

Smugi kondensacyjne

______________________________________________

T

e

T

e

T

e

Woda w atmosferze

7

Meteorologia

*

+

,

+-

.

/

________________________________________________________________________________

Po

GVWDZRZHFKDUDNWHU\VW\NLZLOJRWQRFLSRZLHWU]D

:LOJRWQRüEH]Z]JO GQD

PDVDSDU\ZRGQHM

REM WRüSRZLHWU]D

tot

v

v

V

m

=

ρ

:LOJRWQRüZáDFLZD

PDVDSDU\ZRGQHM

PDVDSRZLHWU]D

v

d

v

m

m

m

q

+

=

6WRVXQHN]PLHV]DQLD

PDVDSDU\ZRGQHM

PDVDSRZLHWU]DVXFKHJR

r

m

m

v

d

=

:LOJRWQRüZ]JO GQD

SU *QRüSDU\ZRGQHM

SU *QRüSDU\QDV\FRQHM

f

e

E

=

1LHGRV\WZLOJRWQRFL =SU *QRüSDU\ZRGQHM nasyconej

SU *QRüSDU\ZRGQHM

D

E

e

= −

Temperatura punktu rosy:

( )

t

t E t

e

d

=

=

:

Woda w atmosferze

8

Meteorologia

0

1

2

13

4

5

________________________________________________________________________________

Metody pomiaru

ZLOJRWQRFLSRZLHWU]D

•

psychrometryczne

Uy*QLFHWHPSHUDWXUSRZLHU]FKQLVXFK\FKL]ZLO*RQ\FK

•

kondensacyjne

Z\NU\FLHSURGXNWyZNRQGHQVDFMLQDVFKáDG]DQHMSRZLHU]FKQL

•

elektryczne

]PLDQDZáDVQRFLHOHNWU\F]Q\FKVXEVWDQFMLDEVRUEXMFHMZLOJRü

•

deformacyjne

]PLDQDUR]PLDUyZOXENV]WDáWXSRGZSá\ZHPZLOJRWQRFL

•

optyczne (absorbcja promieniowania)

•

JUDZLPHWU\F]QH]PLDQDFL *DUXDEVRUEHUD

•

ZROXPHWU\F]QH]PLDQDREM WRFLDEVRUEHUD

•

FLQLHQLRZH]PLDQ\FLQLHQLD

________________________________________________________________________________

Zasoby internetowe do samodzielnej eksploracji

¾

KWWSZZZLPJZSO±VáRZQLNPHWHRURORJLF]Q\

¾

http://cwx.prenhall.com/bookbind/pubbooks/lutgens3/chapter4/deluxe.html – strony

VLHFLRZHZVSLHUDMFHVWXGLRZDQLHNRQVSHNWSUREOHP\TXL]]X*\FLHPSRGU F]QLND
Lutgensa-Tarbucka „The Atmosphere”

¾

http://www.brookscole.com/cgi-brookscole/course_products_bc.pl
?fid=M20b&discipline_number=30&product_isbn_issn=0534372007 - strony

VLHFLRZHZVSLHUDMFHVWXGLRZDQLHNRQVSHNWSUREOHP\TXL]]X*\FLHPSRGU F]QLND
D. Ahrensa „Meteorology Today”

¾

http://www.brookscole.com/cgi-brookscole/
course_products_bc.pl?fid=M20b&discipline_number=30

SURGXFWBLVEQBLVVQ ;VWURQ\VLHFLRZHZVSLHUDMFHVWXGLRZDQLH

NRQVSHNWSUREOHP\TXL]]X*\FLHPSRGU F]QLNDAckermana i Knoxa
„Meteorology”

¾

http://ww2010.atmos.uiuc.edu/(Gh)/guides/mtr/hyd/home.rxml – projekt WW2010:
cykl hydrologiczny

¾

http://www.snowball.frogspace.net/js/atmcalc2.html - kalkulator do przeliczania

FKDUDNWHU\VW\NZLOJRWQRFL

Woda w atmosferze

9

Meteorologia

6

7

8

79

:

;

________________________________________________________________________________

Zadania do samodzielnej pracy i pytania kontrolne

1.

:\SURZDG(UyZQDQLHZL*FHVWRVXQHN]PLHV]DQLDLZLOJRWQRüZáDFLZ

2.

'DQHV

ZLOJRWQRüEH]Z]JO GQD

FLQLHQLHLJ VWRüSRZLHWU]D

2EOLF]FLQLHQLHSDUFMDOQHSDU\ZRGQHM]DZDUWHMZSRZLHWU]X

3.

0DMFGDQHZLOJRWQRüZ]JO GQWHPSHUDWXU LFLQLHQLHSRZLHWU]DREOLF]ZDUWRü

ZLOJRWQRFLZáDFLZHM

4.

:\MDQLMGODF]HJRZSRJRGQLEH]ZLHWU]QOHWQLQRFQLHQDOH*\RF]HNLZDüVSDGNX

WHPSHUDWXU\SRQL*HMDNWXDOQHMZDUWRFLWHPSHUDWXU\SXQNWXURV\

5.

:\MDQLMPHFKDQL]PSRZVWDZDQLDPJLHá]Z\PLHV]DQLD

6.

-DNLHLORFLSDU\ZRGQHMZSRZLHWU]XRNUHORQHZLOJRWQRFLEH]Z]JO GQPRJVL

]QDMGRZDüZSRZLHWU]XRWHPSHUDWXU]H

°

C, 20

°

C, 40

°

C?

7.

:\MDQLMZMDNLFKZDUXQNDFKL]MDNLHJRSRZRGXOHFF\SU]H]FKPXU VDPRORWXOHFPR*H
oblodzeniu.

8.

:\MDQLMGODF]HJRVPXJLNRQGHQVDF\MQHSRZVWDM]Z\NOHGRSLHURZSHZQHMRGOHJáRFL
od samolotu lub jego silnika.