Wykład 6 Obieg wody w przyrodzie, parowanie i kondensacja pary wodnej


Obieg wody w
Obieg wody w
przyrodzie
przyrodzie
PAROWANIE
PAROWANIE
oraz
oraz
WARUNKI KONDENSACJI PARY
WARUNKI KONDENSACJI PARY
WODNEJ W ATMOSFERZE
WODNEJ W ATMOSFERZE
Wykład 6
Wykład 6
Woda na Ziemi
Woda na Ziemi
Całkowite zasoby hydrosfery
~ 1,4 mld km3
Wody morskie
(oceany i morza)
96,5%
Wody słodkie
2,5%
Lodowce i
śniegi
69%
Jeziora i rzeki, wilgoć glebowa,
Wody podziemne
Lód gruntowy, para wodna
30%
1%
Zasoby wodne hydrosfery
(wg World water balance and water resources of the earth, 1978)
Objętość Zasoby wodne (%) w
(tys. km3) stosunku do ogólnej
Rodzaje wód
objętości
Wody Oceanu Åšwiatowego
1338000 96.5
Wody podziemne
23400 1.7
(w tym wody w strefie aktywnej wymiany do 100m)
10530 0.76
Wody glebowe
16.5 0.001
Lodowce i stała pokrywa śnieżna
24064.1 1.74
Marzłość trwała
300 0.022
Jeziora
176.4 0.013
Bagna
11.47 0.0008
Rzeki
2.12 0.0002
Woda biologiczna
1.12 0.0001
Para wodna w atmosferze
13,7 0.001
Ogółem wody hydrosfery
1385984 100
Wody słodkie hydrosfery
(wg World water balance and water resources of the earth, 1978)
Objętość wody % ogólnej
Część hydrosfery słodkiej objętości wód
(tys. km3) słodkich
Lodowce i stała pokrywa śnieżna 24064.1 68.7
Marzłość trwała 300 0.86
Wody podziemne 10530 30.1
Jeziora (słodkie) 91 0.26
Wilgoć glebowa 16.5 0.05
Bagna 11.47 0.03
Rzeki 2.12 0.006
Woda biologiczna 1.12 0.003
Para wodna w atmosferze 13,7 0.04
Ogółem wody słodkie hydrosfery 35029.21 100
Obieg wody w przyrodzie
Obieg wody w przyrodzie
Przepływ atmosferyczny
Transpiracja
Parowanie
Opad
.
....
.
.
Parowanie
..
..
......
....
i opad
WsiÄ…kanie
PrzesiÄ…k
Spływ Absorbcja korzeniowa
powierzchniowy
Poz. wód grunt.
OCEAN
.
.
.
.
.
.
.
Bilans wodny globu ziemskiego
Bilans wodny globu ziemskiego
(wg World water balance and water resources of the earth, 1978)
Objętość % ogółu sumy wody
Elementy bilansu
wody biorącej udział w
wodnego
(km3) obiegu
Ocean Åšwiatowy
opad atmosferyczny 458 000 79.4
parowanie 505 000 87.5
doplyw z lodu 47 000 8.1
Kontynenty
opad atmosferyczny 119 000 20.6
parowanie 72 000 12.5
odpływ do oceanu 47 000 8.1
Kula ziemska
opad atmosferyczny 577 000 50.0
parowanie 577 000 50.0
Ocena surowego bilansu wodnego kontynentów (mm).
(Lwowicz 1979)
Odpływ na jednego
Opady Parowanie Odpływ mieszkańca
Kontynent
(tys m3)
Europa 733 415 318 5.11
Azja 733 437 296 6.25
Afryka 686 547 139 12.30
Ameryka
1812 1069 743 15.10
Åšrodkowa
Ameryka
625 356 269 19.50
Północna
Australia 430 386 44 27.70
Ameryka
1648 1065 583 54.30
Południowa
Surowy bilans Polski na tle innych krajów Europy (mm)
Odpływ na jednego
Opady Parowanie Odpływ mieszkańca
Kraj
(tys.m3)
733 415 318 5.11
Europa
604 424 180 1.72
Polska
725 430 295 1.4 (1.91)
Niemcy
610 519 90 0.81 (3.81)
Węgry
735 442 293 1.9 (4.73)
Czechy i SÅ‚owacja
676 427 249 0.78 (6.86)
Holandia
636 380 255 3.88
Hiszpania
965 541 424 4.57
Francja
620 410 210 6.23
Rosja
549 234 315 22.5
Finlandia
664 233 431 24.1
Szwecja
1343 182 1160 96.9
Norwegia
Surowy bilans wodny Polski i głównych dorzeczy (mm)
(okres 1951-1980, Pasławski 1992)
Obszar Współczynnik
Opad Parowanie Odpływ
odpływu
Polska 622 447 175 0.28
Dorzecze Wisły 626 448 178 0.28
Dorzecze Odry 610 457 153 0.25
Dorzecze Warty 561 433 128 0.23
Zlewnia Kan.
533 433 100 0.188
Mosińskiego
Zlewnia Lutyni 576 475 101 0.175
Zlewnia Obry 550 455 95 0.173
Zlewnia Noteci
530 444 86 0.163
po Pakości
Zlewnia Mogilnicy 533 455 78 0.146
PAROWANIE
PAROWANIE
Parowanie  podstawowe pojęcia
Parowanie  podstawowe pojęcia
Para wodna Para wodna
nienasycona nasycona
Woda Woda
Ewaporacja  parowanie z wolnej powierzchni wody
Ewaporacja  parowanie z wolnej powierzchni wody
(zależy od warunków meteorologicznych i wilgotności gleby)
(zależy od warunków meteorologicznych i wilgotności gleby)
Transpiracja  parowanie biologiczne z wnętrza
Transpiracja  parowanie biologiczne z wnętrza
rośliny
rośliny
(zależy od warunków meteorologicznych, wilgotności gleby i stanu
(zależy od warunków meteorologicznych, wilgotności gleby i stanu
fizjologicznego rośliny)
fizjologicznego rośliny)
Parowanie  podstawowe pojęcia
Parowanie  podstawowe pojęcia
" Ewapotranspiracja  parowanie z powierzchni
" Ewapotranspiracja  parowanie z powierzchni
terenu pokrytego roślinami, czyli jest to łączne
terenu pokrytego roślinami, czyli jest to łączne
parowanie z gleby (lub powierzchni wodnej) i
parowanie z gleby (lub powierzchni wodnej) i
roślin z jednorodnej powierzchni.
roślin z jednorodnej powierzchni.
" Ewapotranspiracja obszarowa (parowanie
" Ewapotranspiracja obszarowa (parowanie
terenowe)  parowanie z większej jednorodnej,
terenowe)  parowanie z większej jednorodnej,
lub quasi-jednorodnej powierzchni (pole,
lub quasi-jednorodnej powierzchni (pole,
zlewnie, region)
zlewnie, region)
Parowanie  podstawowe pojęcia
Parowanie  podstawowe pojęcia
" Ewapotranspiracja potencjalna to parowanie z
" Ewapotranspiracja potencjalna to parowanie z
powierzchni danego terenu pokrytego niską roślinnością
powierzchni danego terenu pokrytego niską roślinnością
przy nieograniczonym dostępie do wody.
przy nieograniczonym dostępie do wody.
Ewapotranspiracja potencjalna zależy tylko od warunków
Ewapotranspiracja potencjalna zależy tylko od warunków
meteorologicznych i rodzaju roślinności.
meteorologicznych i rodzaju roślinności.
" Ewapotranspiracja rzeczywista to parowanie z
" Ewapotranspiracja rzeczywista to parowanie z
powierzchni danego terenu w konkretnych warunkach
powierzchni danego terenu w konkretnych warunkach
przyrodniczych. Zależy poza warunkami meteorologicznymi,
przyrodniczych. Zależy poza warunkami meteorologicznymi,
od 3 grup czynników:
od 3 grup czynników:
 glebowych: struktura i wilgotność gleby, głębokość poziomu wody
 glebowych: struktura i wilgotność gleby, głębokość poziomu wody
gruntowej;
gruntowej;
 biologicznych: gatunek roślin, ich stan zdrowotny, faza rozwojowa
 biologicznych: gatunek roślin, ich stan zdrowotny, faza rozwojowa
i gęstość biomasy,
i gęstość biomasy,
 agrotechniczne: sposób uprawy gleby, intensywność nawożenia i
 agrotechniczne: sposób uprawy gleby, intensywność nawożenia i
nawadniania, system rotacji upraw.
nawadniania, system rotacji upraw.
Parowanie  podstawowe pojęcia
Parowanie  podstawowe pojęcia
Miarą ilościową ewapotranspiracji jest współczynnik
Miarą ilościową ewapotranspiracji jest współczynnik
ewapotranspiracji  jest on ilościowo równy
ewapotranspiracji  jest on ilościowo równy
grubości warstwy wody, zwykle wyrażonej w
grubości warstwy wody, zwykle wyrażonej w
milimetrach, wyparowujÄ…cej z danego terenu w danym
milimetrach, wyparowujÄ…cej z danego terenu w danym
czasie, najczęściej w ciągu doby.
czasie, najczęściej w ciągu doby.
Zdolność ewaporacyjna powietrza- określa zdolność
Zdolność ewaporacyjna powietrza- określa zdolność
wchłaniania pary wodnej przez warstwę atmosfery leżącą nad
wchłaniania pary wodnej przez warstwę atmosfery leżącą nad
powierzchniÄ… parujÄ…cÄ….
powierzchniÄ… parujÄ…cÄ….
Zdolność ewaporacyjna powietrza Ea jest funkcją niedosytu
Zdolność ewaporacyjna powietrza Ea jest funkcją niedosytu
wilgotności powietrza i prędkości wiatru:
wilgotności powietrza i prędkości wiatru:
Ea = f(d, u)
Ea = f(d, u)
Ewapotranspiracja rzeczywista
Ewapotranspiracja rzeczywista
Ewapotranspiracja
rzeczywista
Niedobory opadów
Nadmiary
opadów
Opady
Roczny przebieg ewapotranspiracji rzeczywistej i opadów
W Turwi w latach od 1951 do 1975
mm
Ewapotranspiracja rzeczywista
Ewapotranspiracja rzeczywista i potencjalna
Ewapotranspiracja rzeczywista i potencjalna
ETP gleby bez roślin
ETP lucerny
ETR lucerny
ETR gleby bez roślin
Dobowy przebieg ETP i ETR dla gleby pozbawionej roślin
oraz uprawy dobrze rozwiniętej lucerny
Warunki kondensacji
Warunki kondensacji
pary wodnej
pary wodnej
Warunki kondensacji pary wodnej
Warunki kondensacji pary wodnej
Do obniżenia temperatury doprowadzającego do
Do obniżenia temperatury doprowadzającego do
kondensacji pary wodnej może dojść w wyniku:
kondensacji pary wodnej może dojść w wyniku:
 wypromieniowania ciepła przez wilgotne powietrze,
 wypromieniowania ciepła przez wilgotne powietrze,
 adiabatyczngo rozprężania się powietrza wilgotnego,
 adiabatyczngo rozprężania się powietrza wilgotnego,
 mieszania się wilgotnego, ciepłego powietrza z
 mieszania się wilgotnego, ciepłego powietrza z
powietrzem zimnym,
powietrzem zimnym,
 zetknięcia się ciepłego, wilgotnego powietrza z zimną
 zetknięcia się ciepłego, wilgotnego powietrza z zimną
powierzchniÄ….
powierzchniÄ….
Warunki kondensacji pary wodnej
Warunki kondensacji pary wodnej
Obniżenie temperatury powietrza do temperatury
Obniżenie temperatury powietrza do temperatury
punktu rosy powoduje kondensacjÄ™ pary wodnej,
punktu rosy powoduje kondensacjÄ™ pary wodnej,
jeżeli:
jeżeli:
 znajduje się ona w kontakcie z płaską powierzchnią fazy
 znajduje się ona w kontakcie z płaską powierzchnią fazy
ciekłej, lub powierzchnią lodu,
ciekłej, lub powierzchnią lodu,
 gdy w atmosferze sÄ… jÄ…dra kondensacji.
 gdy w atmosferze sÄ… jÄ…dra kondensacji.
Warunki kondensacji pary wodnej
Warunki kondensacji pary wodnej
Wilgotność względna powietrza nad wodą
Wilgotność względna powietrza nad wodą
(fw) i lodem (fl) w procentach
(fw) i lodem (fl) w procentach
0oC -10oC -20oC -30oC -40oC
0oC -10oC -20oC -30oC -40oC
Przy fw=100%, fl = 100 110 120 134 147
Przy fw=100%, fl =
Przy fl=100%, fw = 100 91 82 74 64
Przy fl=100%, fw =
hPa
6
5
4
Zależność pary wodnej nasyconej
3
nad wodÄ…
nad lodem
2
1
-40 -30 -20 -10 0oC
Warunki kondensacji pary wodnej
Warunki kondensacji pary wodnej
Przesycenie pary wodnej nad kryształkami lodu
Znajdującymi się w powietrzu o danej wilgotności względnej
Temperatura oC
Przesycenie %
Wilgotność względna %
W
i
l
g
e
i
o
t
n
n
e
o
c
Å›
y
ć
s
w
e
z
z
g
r
l
P
Ä™
d
n
a
Powstawanie opadów
Powstawanie opadów
Typowe jÄ…dro kondensacji
R= 0,1 µm V= 0,0001 cm/s
Typowa kropelka chmurowa
R=10 µm V= 1 cm/s
Typowa kropelka opadu
R=1000 µm V= 650 cm/s
Powstawanie opadów
Powstawanie opadów
Teoria Bergerona-Findeisena
Teoria Bergerona-Findeisena
(proces krystalizacji)
(proces krystalizacji)
hPa
6
5
Kryształek lodu
Kropla wody
4
3
2
Para wodna
1
-40 -30 -20 -10 0oC
Zależność pary wodnej nasyconej
nad wodÄ…
nad lodem
Powstawanie
Powstawanie
opadów
opadów
Proces koagulacji (koalescencji)
Proces koagulacji (koalescencji)


Wyszukiwarka