C - 3

C.a.

DEFINICJE ZWIĄZANE Z PAROWANIEM

EWAPOROMETRIA - to co dotyczy pomiarów parowania i ich metodyki

PAROWANIE FIZYCZNE to parowanie z powierzchni wody i gruntu.

TRANSPIRACJA to parowanie z powierzchni roślin.

PAROWANIE POTENCJALNE to parowanie maksymalne możliwe, nie ograniczone zasobami wody (wilgoci), np. parowanie z powierzchni mórz, jezior itp.

PAROWANIE RZECZYWISTE jest ograniczone ilością wody, jaka może wyparować, np. parowanie z powierzchni gruntu czy roślin i jest mniejsze od potencjalnego.

PAROWANIE CAŁKOWITE (ewapotranspiracja) to parowanie fizyczne + transpiracja. Może być (tak jak parowanie) potencjalna i rzeczywista.

CIEPŁO PAROWANIA ciepło utajone pochłaniane przy przejściu substancji ze stanu ciekłego w stan gazowy w stałej temperaturze. Dla wody w temperaturze 15ºC wynosi 2462 J/g. Analogicznie - ciepło kondensacji - wydzielane.

C.b.

POMIAR PAROWANIA

Do pomiaru parowania służą ewaporometry. Do niedawna na standardowej sieci meteorologicznej w Polsce używano ewaporometru Piche'a. Można nim było mierzyć (w ciepłej części roku) wielkość parowania z powierzchni krążka bibuły umieszczonego u wylotu napełnionej wodą rurki. Różnica poziomu wody w rurce mówiła o szybkości i wielkości parowania. W kilkunastu miejscach w kraju do pomiarów służą specjalne ewaporometry basenowe, gdzie mierzy się poziom wody i oblicza jej ubytek, oczywiście uwzględniając poprawkę na wysokość opadu, co nie stanowi problemu z uwagi na tę samą jednostkę (milimetry w przedziale czasu). Wyniki pomiarów się sumuje i otrzymuje wielkość parowania za dobę, miesiąc itp. Doba ewaporometryczna liczy się od godz. 7 (lub 8 w czasie letnim) rano danego dnia do 7 rano dnia następnego. Do badań specjalnych używa się ewaporometrów glebowych i lizymetrów (niekiedy, acz niesłusznie uważanych jako ten sam przyrząd).

POKAZAĆ I OBJAŚNIĆ EWAPOROMETR PICHE'A

Zadanie (opcjonalnie):

Obliczyć dobowe sumy parowania na podstawie odczytów wskazań ewaporometru Piche'a zamieszczonych w tabeli:

Dzień/Godz.	7	13	19	Suma
1	1,5	8,7	13,5	?
2	17,4	23,6 / 1,2	6,2	?
3	9,3	15,8	22,7 / 1,3	?
4	5,8	11,7	17,4	?
5	22,3 / 1,0	10,6	23,0 / 1,1	?
6	5,7

C.c.

WSKAŹNIKI WILGOTNOŚCIOWE

• e - prężność pary wodnej (aktualna) to cząstkowe ciśnienie w ogólnym ciśnieniu powietrza wilgotnego e = ρ_p*R_p*T [hPa].

• E - prężność nasycenia to maksymalne ciśnienie pary wodnej przy danej temperaturze otoczenia [hPa].

• U - wilgotność względna to stosunek aktualnego ciśnienia pary wodnej do ciśnienia maksymalnego przy danej temperaturze otoczenia U = e / E [%]. Inne oznaczenie - RH (relative humidity) używane w literaturze zachodniej staje się u nas popularne.

• Δ - niedosyt (deficyt) wilgotności to różnica między maksymalnym i aktualnym ciśnieniem pary wodnej przy danej temperaturze otoczenia. Inne oznaczenia: d, Def. Δ = E - e [hPa].

• a - wilgotność bezwzględna to zawartość (gęstość) pary wodnej w 1m³ powietrza (gęstość pary ρ_p = 0,623 e / R*T), więc a = 217 * e / T [g/m³]. W przedziale -25ºC - 20ºC a i e są zbliżone, należy jednak pamiętać, że odpowiadają różnym pojęciom: gęstość - prężność).

• s - wilgotność właściwa to zawartość pary wodnej [g] w 1 kg powietrza wilgotnego, wylicza się jako stosunek gęstości pary wodnej (ρ_p=0,623e/R*T) do ogólnej gęstości powietrza wilgotnego (ρ_pw = p /RT * (1 - 0,377 * e / p)), czyli 0,623 * e / p * (1 - 0,377 * e / p), gdzie wyraz 0,377e/p jest niewielki i można go bez większego błędu odrzucić. Stąd s = 0,623 * e / p [g/kg].

• T_d - temperatura punktu rosy to taka temperatura, do której należy schłodzić powietrze przy nie zmienionym ciśnieniu, aby zawarta w nim para wodna uległa kondensacji [ºC].

• D - deficyt punktu rosy to różnica między aktualną temperaturą powietrza a temperaturą punktu rosy D = t - t_d [º].

C.d.

POMIAR WILGOTNOŚCI POWIETRZA

Do pomiaru wilgotności powietrza służą higrometry. Czujnikiem jest tu odtłuszczony włos ludzki, który pod wpływem zmian wilgotności kurczy się albo rozciąga. Na sieci meteorologicznej stosuje się metodę psychrometryczną, dokładniejszą, używając psychrometru aspiracyjnego Assmanna. Składa się on z dwóch identycznych termometrów rtęciowych. Zbiorniczek jednego z nich jest owinięty białym batystem, którego koniec spoczywa w naczyniu z wodą destylowaną. Skutkiem podsiąkania cały materiał - a od niego zbiorniczek termometru - staje się wilgotny. Ten termometr nazywamy zwilżonym (w przeciwieństwie do suchego). Parowanie z batystu powoduje, że odbierana jest pewna ilość ciepła od zbiorniczka - tym większa, im intensywniej przebiega proces parowania i wtedy termometr zwilżony wskazuje niższą temperaturę. Różnica wskazań termometru suchego i zwilżonego to różnica psychrometryczna. Jest ona duża przy pogodzie suchej, wietrznej (bo duże parowanie), spada do zera gdy powietrze jest w stanie nasycenia, np. podczas mgły.

Aktualnie stosuje się miernik elektroniczny tzw. zintegrowaną sondę temperatury i wilgotności. Czujnikiem wilgotności jest materiał podobny do bibuły, którego stopień uwilgotnienia generuje prąd elektryczny o odpowiednim natężeniu.

Zadanie: Oznaczmy przez Ts temperaturę jaką wskazuje termometr suchy, a przez Tz - termometr zwilżony. Proszę uzupełnić brakujące dane w tabeli.

L.p.	Ts [°C]	Tz [°C]	U [%]	Δ [hPa]	Td [°C]	D [°C]
1	1,5	?	?	?	1,5	?
2	?	2,5	100	?	?	?
3	3,5	3,5	?	?	?	?
4	4,5	?	?	?	?	0
5	?	5,5	?	0	?	?
6	?	?	?	?	-1,5	0

Pytanie: Co można powiedzieć o właściwościach powietrza w każdym z przypadków 1-6 ?

C.e.

OBSERWACJE CHMUR

Obserwacje chmur polegają na określeniu: 1 - wielkości zachmurzenia, czyli stopnia pokrycia nieba przez chmury, 2 - podstawy najniższych chmur, czyli na jakiej wysokości nad ziemią zaczynają się tworzyć chmury oraz 3 - rodzajów, a także gatunków i odmian obserwowanych chmur. Wielkość zachmurzenia mierzymy w oktantach (nie mylić z oktanami), czyli ósmych częściach pokrycia nieba, co jest zgodne z zaleceniami Światowej Organizacji Meteorologicznej. Do niedawna można było określać zachmurzenie w częściach dziesiątych, czyli łatwiejszych do przeliczania, np. na procenty.

Wiadomości na temat chmur można poszerzyć o informacje dotyczące gatunków i odmian, chmur macierzystych i towarzyszących. Szczególnie interesujące jest ich nazewnictwo. Zainteresowanym gorąco polecam podjęcie próby identyfikacji rodzajów chmur na podstawie zdjęć z Międzynarodowego Atlasu Chmur. Informacje i zdjęcia można też znaleźć w internecie.

C.f.

PODSTAWA CHMUR KONWEKCYJNYCH

W oparciu o bardzo typową wielkość pionowego gradientu temperatury wyznaczono możliwość obliczenia przybliżonej wysokości podstawy chmur konwekcyjnych. Wzór ten jednak można stosować tylko w fazie rozwoju chmur, głównie do południa. Jeżeli przez H (wg Chromowa) oznaczymy szukaną wysokość podstawy [1], to H=1,2(T-Td). Otrzymamy wynik w hektometrach (musimy pomnożyć przez 100). Można zastosować inny współczynnik: H=123(T-Td), wówczas otrzymamy wynik w metrach z niepotrzebną dokładnością do 0,1 [11].

Zadanie: Proszę obliczyć wysokość podstawy Cumulusa i podać wynik zaokrąglony do 100m, gdy:

1. T = -2,0°C i T_d = 1,5°C

2. T = 24,3°C i T_d = 16,0°C

3. T = 12,1°C i T_d = -0,4°C

---