Автор работы: Пользователь скрыл имя, 20 Марта 2014 в 17:50, реферат
Атмосферное давление определяется как сила, действующая на единицу площади, вызванная весом воздуха над этой поверхностью. На уровне моря атмосферное давление в среднем близко к тому давлению, какое производит столб ртути высотой 760 мм эквивалентно 101325 Па. Показателем давления служит высота ртутного столба в мм, уравновешиваемого давлением воздуха. В системе СГС атмосферное давление измеряется в миллибарах (мбар), в системе СИ - в гектопаскалях (гПа). На диаграмме, расположенной ниже, давление на точку "Х" увеличивается с увеличением веса воздуха над ней, и наоборот, давление на точку "Х" уменьшается при уменьшении веса воздуха над ней
Атмосферное давление
.
Рассмотрим этот процесс на языке молекул воздуха. Если число молекул воздуха над поверхностью увеличивается, то, соответственно, большее число молекул вызывает давление на эту поверхность и, следовательно, давление возрастает. Аналогично, уменьшение числа молекул воздуха над поверхностью вызовет уменьшение давления. Атмосферное давление определяется с помощью прибора, который называется "барометром", вот почему атмосферное давление также называют барометрическим.
|
В авиационных и телевизионных прогнозах погоды давление дается в мм ртутного столба ("Hg), в то время как метеорологи используют миллибары (mb) в качестве единицы измерения давления на картах погоды. |
Метеорологи используют метрическую единицу измерения давления, которая называется миллибаром; в этих единицах среднее давление воздуха на единичную площадь – 1013,25 миллибар.
Атмосферные процессы, которые развиваются на обширных территориях и значительны по масштабам, относятся к звеньям общей циркуляции атмосферы.
Исследования этих процессов опираются на физические законы, определяющие изменения свойств воздуха и его движение; при этом учитываются широта места, с которой связано количество притекающей солнечной энергии, а также характер и свойства подстилающей поверхности (суша, характер её рельефа, море), реализующей эту энергию.
Общая циркуляция атмосферы – система крупномасштабных воздушных течений над земным шаром.
В тропосфере сюда относятся пассаты, муссоны, воздушные течения, связанные с циклонами и антициклонами, в стратосфере – преимущественно западные переносы воздуха с наложенными на них длинными волнами. Создавая перенос воздуха, а с ним тепла и влаги из одних широт и регионов в другие, циркуляция атмосферы является важнейшим климатообразующим процессом. Характер погоды и его изменения в любом месте Земли определяются не только местными условиями теплооборота между земной поверхностью и атмосферой, но и циркуляцией атмосферы.
Существование циркуляции атмосферы обусловлено неоднородным распределением атмосферного давления, вызванным прежде всего неодинаковым притоком солнечной радиации в различных широтах Земли и различными физическими свойствами земной поверхности, особенно в связи с её разделением на сушу и море. Неравномерное распределение тепла на земной поверхности и обмен теплом между ней и атмосферой приводят в результате к постоянному существованию циркуляции атмосферы, энергия которой расходуется на трение, но непрерывно пополняется за счёт солнечной радиации.
Вследствие силы Кориолиса движение воздуха при общей циркуляции атмосферы является квазигеострофическим, т.е. оно достаточно близко к геострофическому ветру, направленному по изобарам, перпендикулярно барическому градиенту. А так как атмосферное давление распределяется над земным шаром в общем зонально (изобары близки к широтным кругам), то и перенос воздуха имеет зональный характер. Распределение атмосферного давления над земной поверхностью, а с ним и воздушные течения зональны лишь в общих чертах. В действительности циркуляция атмосферы находится в непрерывном изменении, как в связи с сезонными изменениями в распределении источников тепла на земной поверхности и в атмосфере, так и в связи с циклонической деятельностью, которая осуществляет обмен воздуха между низкими и высокими широтами Земли. В низких широтах Земля получает больше тепла от Солнца, чем теряет его путём собственного излучения. В высоких широтах обмен воздухом приводит к переносу тепла из низких широт в высокие и холода из высоких широт в низкие, что обусловливает сохранение теплового равновесия на всех широтах Земли.
Поскольку температура воздуха в тропосфере в среднем убывает от низких широт к высоким, атмосферное давление в среднем также убывает в каждом полушарии от низких широт к высоким. Поэтому, начиная примерно с высоты 5 км, где влияние материков, океанов и циклонической деятельности на структуру полей давления и движения воздуха становится малым, устанавливается западный перенос воздуха почти над всем земным шаром за исключением приэкваториальной зоны (рис. 1 а). Отсюда распространенное выражение "погода к нам идёт с запада").
Схема общей циркуляции атмосферы на различных высотах над земной поверхностью.
Зимой в данном полушарии западный перенос захватывает не только верхнюю тропосферу, но и всю стратосферу и мезосферу. Однако летом стратосфера над полюсом сильно нагревается и становиться значительно теплее, чем над экватором, поэтому меридиональный градиент давления, начиная примерно с 20 км, меняет своё направление и зональный перенос воздуха соответственно меняется с западного на восточный.
У земной поверхности и в нижней тропосфере зональное распределение давления сложнее, поскольку оно в большей степени определяется циклонической деятельностью. Циклоны, перемещаясь к востоку, в тоже время отклоняются в более высокие широты, а антициклоны – в более низкие. Поэтому в нижней тропосфере (и у земной поверхности) образуются две субтропические зоны повышенного давления по обе стороны от экватора, вдоль которого давление понижено (экваториальная депрессия); в субполярных широтах образуются две зоны пониженного давления (субполярные депрессии); в самых высоких широтах давление повышено. Этому распределению давления соответствуют западный перенос в средних широтах каждого из полушарий и восточный перенос в тропических и высоких широтах.
Приборы для измерения атмосферного давления
Анероид - безжидкостный барометр, рабочей частью которого является запаянная металлическая коробочка, из которой выкачан воздух. При изменении давления воздуха объем коробочки меняется, движение ее стенок передается на стрелку, перемещающуюся вдоль шкалы. Показания анероида необходимо периодически сверять с показаниями ртутного барометра.
Барограф - прибор для непрерывной регистрации значений атмосферного давления. Барограф работает по принципу анероида, стрелка которого оставляет след на движущейся ленте. На метеостанции барограф находится в помещении.
Барометрическая формула - зависимость атмосферного давления от высоты. Барометрическая формула используется для градуировки высотомеров, в барометрическом нивелировании, при построении стандартной атмосферы и др.
Гипсотермометр - прибор для измерения атмосферного давления, основанный на том, что с изменением давления меняется и температура кипения воды. Гипсотермометры применяется в экспедиционных условиях в горах.
Жидкостной барометр - барометр, в котором давление измеряется по высоте столба жидкости в запаянной сверху трубке, опущенной открытым концом в сосуд с жидкостью, и анероиды.
Манометр - прибор, предназначенный для измерения давления или разности давлений жидкостей и газов. Действие манометра основано на зависимости ряда физических параметров от давления.
Далее приведем диаграммы поверхностного давления на 000 8.01.2007 (Т+0) с прогнозом на следующие 84 часа (Т+84).
T+0
T+12
T+24
T+36
T+48
T+60
T+72
T+84
Прогнозируемая погода в Европе на 9.01.2007