Parowanie

Paweł Bogawski

Schemat obiegu wody

Elementy
obiegu wody
będące
zainteresowanie
m meteorologii

•parowanie

•Kondensacja

•Transpiracja

•Transport mas
pary wodnej

•opad

Parowanie z lądu i oceanu

86%

14%

Rozkład opadów, parowania i odpływu
na kuli Ziemskiej

Czynniki, które wpływają na parowanie

•Dostępność wody

•Promieniowanie (im więcej tym większe parowanie)

•Temperatura (im wyższa tym większe parowanie)

•Prędkość wiatru (wzrost parowania wraz z wysokością –
mniejsza szorstkość)

•Rodzaj i wielkość powierzchni parującej

•Rzeźba terenu (po stromym stoku jest większy spływ
powierzchniowy i mniejsze parowanie)

•Zachmurzenie (im większe tym mniejsze parowanie)

•Zanieczyszczenia (ograniczają parowanie)

•Niedosyt wilgotności (im wyższy tym wyższe parowanie)

•Opad (ogranicza parowanie – duże nasycenie parą wodną
powietrza podczas opadu)

Główne rodzaje parowania

Parowanie potencjalne – ilość wody jaką
powietrze może przyjąć

Parowanie rzeczywiste – rzeczywista ilość wody
jaka wyparowała z powierzchni

Transpiracja – parowanie z roślin

Ewapotranspiracja – parowanie z gleby i roślin
łącznie

Sposoby uzyskiwania
wielkości parowania

Pośrednie

-obliczenia na podstawie czynników
meteorologicznych, wzory teoretyczne,
empiryczne

Bezpośrednie

-pomiar przy pomocy urządzeń –
ewaporometrów

Ogólna zależność

Matematyczny opis procesu parowania z
powierzchni wody przedstawia następujące
równanie:

gdzie:

Q – parowanie,
A – współczynnik proporcjonalności,
(E – e) – niedosyt wilgotności powietrza
p – ciśnienie atmosferyczne,
f(v) – funkcja prędkości wiatru.

p

v

f

e

E

A

Q

)

(

)

(

⋅

−

⋅

=

2. Przykłady metod obliczeniowych

Wzór Thornthwaite’a:

a

a

I

T

E













⋅

=

10

6

,

1

∑

=













=

12

1

514

,

1

5

j

a

T

I

49239

,

0

10

972

,

1

10

71

,

7

10

75

,

6

2

2

5

3

7

+

⋅

⋅

+

⋅

⋅

−

⋅

⋅

=

−

−

−

I

I

I

a

gdzie:

T

a

- średnia temperatura miesiąca [

°

C],

I, a - współczynniki obliczane według poniższych wzorów,
j - kolejny miesiąc

Źródło: Szasz i in. (2006).

Przykłady metod obliczeniowych

Wzór Penmana:

)

33

,

0

1

(

36

,

0

v

d

i

ETP

⋅

+

⋅

⋅

⋅

=

gdzie:

ETP - ewapotranspiracja potencjalna [mm],
i - liczba dni,
d - niedosyt wilgotności powietrza [hPa],
v - prędkość wiatru na wysokości 2 m nad poziomem gruntu [m/s].

Źródło: Kożuchowski (2005).

2. Przykłady metod obliczeniowych

Wzór Romanenki:

(

) (

)

hn

T

PET

a

−

+

⋅

=

100

25

0018

,

0

2

gdzie:

PET - parowanie potencjalne [mm],
T

a

- średnia temperatura miesiąca [

°

C],

hn - średnia wilgotność względna powietrza [%].

Źródło: Xu i Singh (1998).

2. Przykłady metod obliczeniowych

Tabelaryzowane poprawki ustalone
empirycznie dodaje się do wartości
temperatury oraz ciśnienia pary
wodnej i odczytuje wynik na
nomogramie.

Metoda Konstantinowa:

Źródło: Byczkowski (1999).

Rys.1. Nomogram Konstantinowa.

Ciepło utajone parowania

Woda aby mogła przejść w stan gazowy musi
pobrać pewną ilość energii z otoczenia. Ta ilość
to utajone ciepło parowania.

Aby 1g wody wyparował,
konieczne jest pobranie z
otoczenia ok. 2500 J energii.

Aby 1g wody podgrzać o 1

O

C,

potrzeba 4,1868 J.

Metody bezpośrednie

Ewaporometry
stosowane
standardowo na
stacjach
meteorologicznych:
waga Wilda
(z lewej) i
ewaporometr
Piche’a.

Ewaporometr Class A
– standardowy
ewaporometr
używany w USA

Lizymetr – służy do pomiaru
ewapotranspiracji z
powierzchni gleby i roślin,
zbiornik jest wypełniony
glebą oraz utrzymuje się
tutaj zwierciadło wód
podziemnych

Ewaporometr wzorcowy o powierzchni 20
m

2

, 2 m głębokości, 8 stacji w Polsce

Parowanie w Polsce

Badano je w latach 1987-2002 na podstawie
pomiarów ewaporometrem wzorcowym w
okresie V-X z 8 posterunków IMGW

Najwyższe wartości: środkowa i wschodnia część
kraju (Sandomierz, Włodawa, Płock)

Duże różnice między latami ciepłymi a chłodnymi
– średnio 28%

Maksima najczęściej w lipcu i sierpniu, ale nie
zawsze (możliwe w maju, czerwcu)

Minima w październiku

Klimatyczny bilans wodny –
niedobór opadów w
centralnej Polsce