Визначення метеорологічних і кліматичних факторів. Аналіз метеорологічних умов забруднення атмосфери

озподіл потенційної температури з висотою зображений на мал. 2.2., де по горизонтальній вісі координат відкладається температура 0, °С, а по вертикальній - висота z,, м.

До висоти Z4 = 1300 м значення И збільшується , шо характеризує стан атмосфери як усталений, вище від 1300м до 2000м значення И зменшується, тому стан атмосфери неусталений.

3 Аналіз розподілу водяної пари в атмосфері

3.1 Визначення характеристик вологості повітря

Пружність (парциальний тиск) водяної пари визначається за формулою гПа,

е= ц · Е , (3.1)

де ц - відносна вологість повітря, %, ц = 88%;

Е - тиск насиченої пари, гПа, приймається за додатком 1 відповідно до значення tа (Е=4,15 гПа).

Абсолютна вологість повітря визначається за формулою , г/м3,

а = 217 · е / Т , (3.2)

де Т = 273 + tа , оК .

г/м3

Питома вологість повітря , г/кг, визначається як

s = 622 · е / p , (3.3)

де p - атмосферний барометричний тиск приймається рівним 1013.3 гПа.

(г/кг)

3.2 Визначення розподілу вологості повітря по висоті

Розподіл вологості по висоті характеризується величинами відносної цz або абсолютної аz вологості на відповідних рівнях

цz = еz / Еz · 100 % , (3.4)

аz = 217 · еz / ТВР , (3.4а)

де еz - парціальний тиск ненасиченого вологого повітря, гПа, на висоті Z визначається за формулою

еz = ео · 10 -z/6300 , (3.5)

а Еz - тиск насиченої пари, гПа, при температурі повітря tВР на висоті Z (див. дод.1), е0 - пружність водяної пари на рівні zо; ТВР - температура повітря на відповідних рівнях Z.

eZ1= (гПа)

eZ2= (гПа)

eZ3= (гПа)

eZ4= (гПа)

eZ5= (гПа)

(г/м3)

(г/м3)

(г/м3)

(г/м3)

(г/м3)

Висота м	tBP	E гПа	е гПа	ц%	а г/м3
50	-5,35	4,12	3,58	86	2,9
100	-5,8	3,96	3,52	88	2,85
700	-2,8	4,97	2,82	56	2,26
1300	3,2	7,68	2,27	29	1,78
2000	-5,9	3,93	1,75	44	1,42

3.3 Розрахунок умов конденсації водяної пари в атмосферному

Повітрі

1. При радіаційному охолодженні земної поверхні охолоджується і прилеглий до неї шар повітря, що в багатьох випадках приводить до конденсації водяної пари.

Проводиться розрахунок умов конденсації насиченого вологого повітря з температурою tВП = ta , яке охолоджується до температури tОХ, tOX=-9 :

Да = аВП - аОХ , (3.6)

де абсолютна вологість насиченого повітря аВП чи аОХ визначається відповідно

аВП = 0.8 · ЕВП /(1 + 0.004 · tВП ) , (3.7)

аОХ = 0.8 · ЕОХ /(1 + 0.004 · tОХ ). (3.8)

де ЕОХ - тиск насиченого повітря, охолодженого до температури tОХ, яка приймається за завданням.

(г/м3)

(г/м3)

Різниця величин абсолютної вологості насиченого та охолодженного повітря становить

Да = 2,62-1,58 = 1,04 (г/м3).

Таким чином, за таких умов в 1м 3 атмосферного повітря сконденсується 1,04г водяної пари.

2. Конденсація водяної пари відбувається також при змішуванні двох близьких до стану насичення мас повітря, які мають різну температуру.

Розрахунок кількості водяної пари, що сконденсується і видалиться з повітря, та розрахунок підвищення температури суміші мас повітря викону-ється в наступній послідовності.

У першому наближенні температура суміші

tC1 = ( t1 + t2 ) / 2 , (3.9)

де t1 - температура повітря на рівні z3 = 700 м приймається t1 = tВР2 =

=-2,8 ОС;

t2 - температура холодної маси повітря, ОС, t2=-11 ОС.

Тиск насиченої пари при t1 і t2 визначається за додатком 1 (E1=4.97 гПа; Е2=2,64 гПа), а їх середнє значення становить:

ЕСР = (Е1 + Е2) / 2 . (3.10)

(гПа)

При температурі суміші tC1 і відповідному значенні тиску насиченої пари ЕС=3,67 гПа надлишок водяної пари становить:

ДЕ = ЕСР - ЕС . (3.11)

(гПа)

Визначається кількість вологи, г, що видаляється з 1кг надлишку насиченого вологого повітря в процесі конденсації (питома вологість)

ДS = 622· ДЕ / p . (3.12)

(г/кг)

При конденсації водяної пари виділяється теплота конденсації. Її питома величина, кДж/кг, визначається як

qК = 2500 + 1.806 · tC1 , (3.13)

(кДж/кг)

Загальна кількість теплоти конденсації визначається за залежністю

QК = qК · ДS . (3.14)

(кДж/кг)

При цьому підвищується температура суміші повітря на величину

Дt = QК / c , (3.15)

де c = 1.005 кДж/ (кг оС) - питома теплоємність повітря при постійному атмосферному тиску.

Остаточно температура повітря, яку набула суміш у ході конденсато-утворення, визначається як

tС = tС1 + Дt . (3.16)

tc=-6,9+0,198=-6,7

Таким чином, при конденсації водяної пари температура суміші для умов прикладу підвищиться від -6,9 до -6,7 ОС.

3.4 Визначення рівня конденсації

Рівень конденсації визначається за формулою, м ,

zК = 122·( tа - ) (3.17)

zК = 22·( 100 - ц ) (3.17а)

де ta - середня температура заданого місяця, ta=-5.2; - температура точки роси, ОС, на початковому рівні zо знаходиться за додатком 1 при відповідному значенні парціального тиску водяної пари е ( при ta ) ; ц - відносна вологість , %, на рівні z.

(м)

Температура на рівні конденсації при адіабатичному підійманні вологого повітря визначається як, ОС,

tК = ta - zК / 100 . (3.18)

(м)

Таким чином, рівень zК = 220м відповідає межі, на якій розпочинає відбуватись конденсаційні процеси і характеризує висоту утворення купчастих хмар над земною поверхнею.

Страницы: 1, 2, 3, 4