34684

Водяной пар в атмосфере и гидрологический цикл

Лекция

Экология и защита окружающей среды

В отличие от большинства других присутствующих в атмосфере газов содержание водяного пара может очень сильно меняться. По мере того как молекулы воды переходят в воздух давление пара в воздухе увеличивается. Если температура воздуха продолжает увеличиваться то для поддержания насыщенного состояния пара число молекул поступающих в воздух также должно увеличиваться если конечно жидкость еще имеется. Давление пара служит мерой для другой величины также выражающей количество пара содержащегося в воздухе и называемой абсолютной влажностью.

Русский

2013-09-08

44.5 KB

3 чел.

Водяной пар в атмосфере и гидрологический цикл

При испарении воды ее молекулы образуют водяной газ, называемый водяным паром. В атмосфере содержится также вода в жидком состоянии в виде облачных капелек и дождевых капель. Ледяные кристаллы, снежинки и градины - это атмосферная вода в замерзшем состоянии.

В отличие от большинства других присутствующих в атмосфере газов содержание водяного пара может очень сильно меняться. Оно зависит от температуры воздуха и состояния испаряющей поверхности (вода, почва влажная или сухая, лед). В очень холодном и поэтому сухом воздухе водяной пар может находиться в лишь малом, с трудом измеряемом количестве; в жарком воздухе его содержание может достигать 4 процентов объема воздуха и тогда такой воздух становится влажным.

Когда водяной пар поступает в воздух, он, как и все другие газы, создает определенное давление, называемое парциальным. Оно выражается в единицах давления (гПа). По мере того как молекулы воды переходят в воздух, давление пара в воздухе увеличивается. Когда достигается равновесие между числом молекул, покидающих воду и возвращающихся в неё, пар становится насыщенным, а его давление равновесным. Если температура воздуха продолжает увеличиваться, то для поддержания насыщенного состояния пара число молекул, поступающих в воздух, также должно увеличиваться, если, конечно, жидкость еще имеется.

Давление пара служит мерой для другой величины, также выражающей количество пара, содержащегося в воздухе, и называемой абсолютной влажностью. Абсолютная влажность представляет собой массу водяного пара, содержащегося в единице объема воздуха. Обычно её выражают в г/м3.

Содержание в воздухе водяного пара часто выражается в единицах относительной влажности, значение которой сообщаются в ежедневных сводках погоды. Она представляет собой отношение количества пара, фактически содержащегося в воздухе, к количеству насыщенного пара при данной температуре и выражается в %. Величину эту легко пояснить с помощью примеров из жизни. Когда воздух насыщен, его относительная влажность составляет 100%; можно сказать, что насыщенный воздух заполнен водяным паром, а если она 10%, то пара в воздухе находится 10% от максимально возможного. Поэтому, если относительная влажность мала, скажем 10%, то мокрое белье на улице высохнет быстро, особенно в жаркий день.

Хорошо известно, что температура +30°С легче переносится человеком в сухом климате, чем во влажном. Когда относительная влажность мала, пот с поверхности тела быстро испаряется, и это приносит ощущение прохлады.

Водяной пар попадает в атмосферу в результате испарения воды океанов и озер, с поверхности земли, в результате транспирации (испарения воды растениями). С поверхности океанов ежегодно испаряется 5,05·108 Мт, а с поверхности материков 0,72·108 Мт воды. Водяной пар переносится атмосферными движениями, конденсируется и возвращается на поверхность земли в виде дождя и снега. Большая часть вернувшейся воды вновь испаряется; остальная впитывается в землю, попадает в ручьи и реки и течет к озерам и океанам, а затем испаряется с их поверхности. Этот ход событий называется гидрологическим циклом.

Общее количество воды, участвующее в гидрологическом цикле составляет 12-14 тыс. км3, что можно выразить слоем воды толщиной 25 мм, равномерно покрывающим весь земной шар. Как видно из табл.1, осадки и испарение для земли в целом составляют по 1130 мм в год. Осадки над сушей (800 мм) больше испарения (485 мм) и их разность равна годовому стоку рек в океан (315 мм). Над океаном, напротив испаряется воды больше (1400 мм), чем выпадает осадков (1270 мм), и эта разность представляет собой сток водяного пара с океана на сушу. В многолетнем выводе количество воды участвующей во влагообороте, остается постоянным. Таким образом, осадков за год выпадает на Земле в 40 раз больше, чем содержится водяного пара в атмосфере.

Таблица 1

Составляющие годового водного баланса океана, суши и всей Земли

Элементы водного баланса

Объем, тыс.км3/год

Слой,

 мм/год

%

Земной шар (площадь - 510·106 км2)

Осадки

577,1

1130

100

Испарение

577,1

1130

100

Суша (площадь - 149·106 км2)

Осадки

119,1

800

100

Сток

46,8

315

39,3

Испарение

72,3

485

60,7

Мировой океан (площадь - 361·106 км2)

Осадки

485

1270

90,7

Сток

46,8

130

9,3

Испарение

504,8

1400

100

В году наблюдается в среднем для Земли 45 циклов испарение - осадки, а водной пар в атмосфере обновляется через каждые 8-10 суток. Это время жизни водяного пара значительно короче времени жизни многих других находящихся в атмосфере газов. К примеру, время жизни в атмосфере двуокиси углерода составляет несколько десятков лет, кислорода - около 3000 лет.

Несмотря на относительно короткое время жизни, водяной пар переносятся на огромные расстояния от места испарения до места выпадения в виде осадков. Скорость переноса водяного пара воздушными течениями по широте (зональный перенос) составляет в среднем 220 км/сут. При этом среднее число смен водяного пара за один оборот вокруг Земли равно 13,5.

За год в виде различных осадков из атмосферы выпадает 577 000 км3 воды. На испарение такого количества воды затрачивается много тепла. Для всей земной поверхности это составляет 1024 Дж/год, т.е. 25% солнечной энергии, поступающей на Землю. При конденсации водяного пара в атмосфере это тепло возвращается в атмосферу, как говорят, в форме скрытого тепла конденсации.

В атмосферных процессах водяной пар и продукты его конденсации во многом определяют погодные условия, не только вследствие развития облачности и выпадения осадков, но и участвуя в энергетических процессах. Водяной пар как активный поглотитель инфракрасного излучения земной поверхности и атмосферы определяет наряду с СО2 (двуокись углерода, которая будет рассмотрена в следующей теме) формирование теплового режима земной поверхности и атмосферы, являясь важнейшим фактором парникового эффекта. Более того, водяной пар это основной парниковый газ и за счет него приземная температура, более чем на 20°С выше, чем была бы в его отсутствии.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

129. Организация труда на предприятии по изготовлению алюминия 94.93 KB
  Расчет производственной программы электролизного цеха. Расчет эффективного фонда времени одного рабочего на год. Расчет амортизационных отчислений на содержание зданий и сооружений. Составление плановой калькуляции себестоимости одной тонны алюминия.
130. Обучение математическому моделированию как основному методу решения текстовых задач в курсе алгебры основной школы 517 KB
  Психолого-педагогические основы обучения решению текстовых задач в курсе алгебры основной школы. Математическое моделирование – один из основных методов решения текстовых задач в основной школе. Методика обучения решению текстовых задач на основе моделирования задачной ситуации.
131. Обеспечение общих условий электробезопасности на участке настройки (регулировки) лабораторного стенда блока тригонометрических преобразований 97.41 KB
  В общем комплексе мероприятий, связанных с созданием современной электронной и радиоэлектронной аппаратуры, технология микросхем, сборки и монтажа аппаратуры занимает особое место. При осуществлении технологических процессов требуется энергоемкое оборудованье с высоким питающий напряжением электрического тока.
132. Демонстрационные опыты с оптики в средней школе с использованием призмы 350.5 KB
  В данной работе исследована проблема постановки опытов по геометрической оптике с использованием призмы в средней школе. Выбраны наиболее наглядные и интересные опыты по оптике с использованием оборудования, которое может быть приобретено любой школой или изготовлено самостоятельно.
133. Проблема совершенствования мотивации персонала организации ООО Хоум кредит энд финанс банк 555 KB
  Общая характеристика деятельности ООО Хоум кредит энд финанс банк (источник-Устав Банка). Мероприятия по совершенствованию мотивации персонала ООО Хоум Кредит энд Финанс Банк.
134. Проектирование привода конвейера с двухступенчатым редуктором 384 KB
  Кинематический расчет привода и выбор электродвигателя. Определение допусков форм и расположения поверхности. Расчет вала осуществляется по запасу сопротивления усталости. опуск перпендикулярности базового торца вала.
135. Шкільна гігієна 144.5 KB
  Школа розміщена в тихому мікрорайоні між будинками, головна вулиця знаходиться десь 300 – 400 м, від школи, біля школи руху автомобілів немає. На території школи є спортивна зала, вона обладнана спортивним обладнанням, волейбольним полем, спортивним майданчиком, "футбольним полем".
136. Анализ цен на металлопродукцию в среде Microsoft Excel 33.37 KB
  Используя средства Microsoft Excel и статистические показатели, научиться оценивать динамику цен на продукцию металлургических предприятий. Индексы рассчитываются на основе данных, полученных в результате регистрации цен на товары-представители выборочных организаций всех форм собственности.
137. Польско-Шведская интервенция 1609-1612 годов 44.22 KB
  В истории государства нашего были такие периоды, в которые под угрозу была поставлена его независимость и самобытность народа, если хотите. Так как объектом моего реферата является Польско-Шведская интервенция 1609-1612 гг., то для начала я определилась с одним из центральных понятий реферата – интервенция.