34685

Вплив атмосферної циркуляції на транспорт хімічних речовин

Лекция

Экология и защита окружающей среды

Розподіл та концентрація хімічних речовин у атмосфері залежить від особливостей переміщення повітряних мас яке обумовлене загальною циркуляцією атмосфери. Внаслідок цього є постійний річний обмін енергією від низьких до високих широт завдяки океанічним і повітряним течіям рис. Оскільки Земля найсильніше нагрівається на екваторі то потоки нагрітого екваторіального повітря піднімаються високо вгору набагато вище ніж повітря в інших широтах. Під час екваторіального підйому повітря повітряні маси із низьких і високих широт...

Украинкский

2013-09-08

144.5 KB

1 чел.

Вплив атмосферної циркуляції на транспорт хімічних речовин

Транспорт хімічних речовин в атмосфері обумовлюється  головним чином завдяки глобальній циркуляції  атмосфери.

Важливе значення має і локальна (місцева) циркуляція атмосфери.

    Розподіл та концентрація хімічних речовин у атмосфері залежить від особливостей переміщення повітряних мас, яке обумовлене загальною циркуляцією атмосфери.

    Загальна циркуляція атмосфери  обумовлена нерівномірністю надходження  сонячної енергії на поверхню землі  та утворенням теплових потоків.

В тропосфері в тропічних (0-30°) і субтропічних (30-40°) широтах накопичується завдяки сонячному випромінюванню більше енергії, ніж віддається назовні внаслідок земного теплового випромінювання (рис. 4.1 (60).

Внаслідок цього є постійний річний обмін енергією від низьких до високих широт завдяки океанічним і повітряним течіям (рис. 4.2 (60). Ці процеси і приводять в дію механізм загальної циркуляції атмосфери.

Оскільки Земля найсильніше нагрівається на екваторі, то потоки нагрітого екваторіального повітря піднімаються високо вгору, набагато вище, ніж повітря в інших широтах.

Під час екваторіального підйому повітря, повітряні маси із низьких і високих широт пересуваються в бік екватора, щоб замістити собою екваторіальні повітряні маси. Цей потік компенсується відтоком повітряних мас у верхніх шарах атмосфери.

Певний внесок у формування загальної циркуляції атмосфери вносить обертання Землі.

Загальною циркуляцією атмосфери називають сукупність основних різновидів повітряних рухів планетарного масштабу в межах нижньої атмосфери. Унаслідок цього відбувається обмін кількістю руху, енергією та вологою між великими масами повітря в горизонтальному та вертикальному напрямках. Оскільки загальна циркуляція атмосфери є основним питанням кліматології, синоптичної та динамічної метеорології, її дослідження є дуже важливою і водночас найскладнішою проблемою метеорології.

За підсумком багаторічних наземних, аерологічних, ракетних і супутникових спостережень було отримано дані, які дали змогу вченим запропонувати низку схем і теоретичних моделей загальної циркуляції атмосфери. Ці дані ще значно обмежені, й за ними можна отримати лише найзагальніше схематичне уявлення про трансформацію повітряних мас, тому створення теорії загальної циркуляції атмосфери наразі все ще далеке від остаточного завершення.

У низці запропонованих раніше схем загальної циркуляції атмосфери було враховано лише одне джерело руху – різницю температур від екватора до полюса. Сонячна енергія надходить до різних широт земної кулі нерівномірно: більше – на екваторі й у тропіках, менше – у високих широтах. Це породжує атмосферну циркуляцію великого масштабу (рис. 1.15), яка за рахунок перенесення величезних мас холодного й теплого повітря уздовж меридіанів забезпечує зменшення температурної різниці між високими і низькими широтами.

Рис. 1.15. Циркуляція атмосфери (у припущенні,

що Земля не обертається навколо своєї осі)

Нагрітий приземний шар повітря в екваторіальній смузі піднімається вгору й рухається до полюсів, створюючи біля екватора постійну зону низького тиску, а тепле повітря заміщається холодним, що надходить від полюсів. Проте така циркуляція була би можливою, якби Земля не оберталася навколо своєї осі, а її поверхня була однорідною.

Під впливом обертання Землі (рис. 1.16) повітряні потоки відхиляються в Північній півкулі вправо, а у Південній – вліво, утворюючи таким чином вітри північно-східного напрямку у Північній та південно-східного у Південній півкулі.

Рис. 1.16. Циркуляція атмосфери (у припущенні,

що поверхня Землі є однорідною)

Вони називаються пасатами. Нагріте над екваторіальною зоною вологе повітря в міру підняття у високі широти охолоджується. На висоті приблизно 4 км і вище це повітря «розпливається» на північ і південь. Унаслідок обертання Землі ці потоки відхиляються й утворюють антипасати: південно-західні в Північній півкулі та північно-західні в Південній. У Північній півкулі антипасати, які прямують спочатку до полюса, поступово відхиляються на схід. Коли ці маси повітря досягають приблизно 30–35° широти, вони починають рухатися майже точно на схід, заважаючи дальшому надходженню повітряних мас до полюса. Таким чином, на цих широтах відбувається нагромадження повітря, яке стає ще більшим у разі зустрічі антипасатів з потоком повітря з вищих широт. Нагромадження повітря веде до його опускання й підвищення атмосферного тиску біля поверхні Землі. Так, біля широти 30–35° утворюються в обох півкулях зони високого тиску, які оточують Землю на південь і північ від екватора. Повітря, що опускається до поверхні Землі, є сухим й теплим. Саме тому поблизу тропічних зон високого тиску утворилися на суші величезні пустелі Африки, Азії, Америки й Австралії. Біля поверхні Землі одна частина повітря, що опустилася, прямує до полюсів, породжуючи теплі південно-західні вітри в Північній півкулі та північно-західні – в Південній. Вони відомі під назвою «переважаючі західні вітри». Друга частина цього повітря прямує до екватора, утворюючи північно- і південно-східні пасати. Ці пасати стикаються біля екватора й значною мірою взаємно знищуються. Зона їх зустрічі називається екваторіальною зоною затишку, вітри там зазвичай є слабкими й не постійнимии за напрямком.

Отже, на межі зони високого тиску, зверненій до полюсів, у Північній півкулі дмуть південно-західні й західні вітри, а у Південній на південній межі – північно-західні й західні вітри.

На південь від цієї зони в антарктичних водах розташований пояс дуже низького тиску. Унаслідок цього північно-західні вітри на широті 40 º та 50 º південної півкулі є дуже сильними, а в холодну пору року нерідко сягають ураганної сили. Не випадково ці широти вважають найбільш неспокійними на земній кулі і звуть їх «ревучими сороковими» та «несамовитими п’ятидесятими». Суцільне кільце океану, над яким постійно лютує вітер, охоплює тут усю земну кулю та сприяє виникненню хвиль гігантських розмірів заввишки до 26 м, які не мають аналогів у жодних районах Світового океану. Над Антарктичним льодовим континентом розташована зона постійного підвищеного атмосферного тиску. Повітря тут рухається з півдня на північ до екватора і, відхиляючись унаслідок добового обертання Землі вліво, створює над Антарктидою (її берегами та частиною антарктичних вод, що омивають материк) систему дуже сталих і сильних вітрів південно-східного напрямку. У південну полярну зиму швидкість цих вітрів сягає  200–290 км/год.

У Північній півкулі на північ від зони підвищеного тиску картина розподілу вітрів є менш «правильною». Це пояснюється як несиметричністю розташування зон підвищеного й зниженого тиску відносно географічних координат, так і впливом теплої течії Гольфстрім, яка передшкоджає надмірному охолодженню повітрю цих широт.

Розглянута схема загальної циркуляції атмосфери є значною мірою ідеалізованою. Проте реальна атмосфера є надзвичайно рухливим в’язким середовищем, в якому завжди відбуваються рухи, найрізноматніші за масштабами, напрямками та швидкістю. В атмосфері можна спостерігати елементарні маси повітря, які зародилися в загальному потоці, але відірвалися від нього й упродовж деякого часу рухаються самостійно як суцільне утворення, а потім поступово розпадаються та перемішуються з навколишнім повітрям. Вихрова структура цих елементарних утворень сприяє інтенсивному перемішуванню різних частин середовища та значній їх взаємодії. У теоретичній гідромеханіці ті рухи, за яких траєкторії окремих частинок повітря виявляються надто неправильними, звивистими та швидко мінливими у часі та просторі, називаються турбулентними. Уявлення про турбулентний характер руху в атмосфері дає спостереження за поширенням диму, що викидається з труб промислових підприємств. Дим зазвичай поширюється у вигляді звивистого факела, який складається з окремих клубів різного розміру. Найважливішим наслідком турбулентності атмосферних рухів є вертикальний і горизонтальний обмін різними фізичними субстанціями: кількість руху, тепла, вологи та ін.

Поза увагою також залишається та обставина, що Земля не є правильною кулею та її поверхня не є однорідною. Унаслідок наявності гір і долин на загальну циркуляцію накладаються ще деякі менші циркуляції. Крім того, навіть в одній і тій самій широтній зоні сонячна радіація діє по-різному. Материки й океани, ліси й пустелі, засніжені й позбавлені снігу території неоднаково поглинають і відбивають сонячну радіацію. У результаті виникає циркуляція малого масштабу, наприклад, сезонні вітри між материками й океанами, морями й берегами, горами й долинами тощо.

Горизонтальне переміщення повітряних мас (хімічних речовин). В меридіональному напрямку (вздовж паралелей)  повітря рухається досить швидко, досить декількох тижнів, щоб забруднювальні речовини облетіли всю земну кулю.

Перенесення речовин в широтному напрямку (вздовж меридіанів) набагато повільніше. Повітря помірних широт перемішується з полярним, чи тропічним близько 2 місяців.

Обмін повітрям (речовинами) між півкулями відбувається ще повільніше (близько 1 року), тому що існує при родний барєр – міжтропічна зона конвергенції.

Вертикальний транспорт повітряних мас

Типовий час перемішування в межах планетарного граничного шару складає 1-2 дні, для шару від поверхні планети до середньої тропосфери близько 1 тижня і для загальної тропосфери – до тропопаузи близько 1 місяця. Циркуляція повітря між тропосферою і стратосферою є набагато повільнішою. Тропосферне повітря потребує в середньому близько 5-10 років, щоб досягти стратосфери, а стратосферному повітрю потрібно1-2 роки, щоб досягти тропосфери

Локальна циркуляція

  •  ПРИКЛАДАМИ ЛОКАЛЬНОЇ ЦИРКУЛЯЦІЇ Є МІСЦЕВІ ВІТРИ – БРИЗИ, БОРА, ГІРСЬКІ ВІТРИ.
  •  Перенесення речовин у міському острові тепла – теж приклад специфічної локальної циркуляції.

Основні шляхи перенесення забруднювальних речовин в атмосфері

  •  


Вітри східні

Вітри західні

асати

Вітри західні

Вітри східні


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

30007. Обоснование содержания экспериментальной Программы адаптивной физической реабилитации и методики использования ее средств на различных формах занятий для улучшения рессорных функций стопы при плоскостопии у детей среднего школьного возраста 328.06 KB
  1 Общая характеристика строения и видов нарушений свода стопы___6 1. Слабость мышц поддерживающих своды стопы является одним из условий нарушений нормального свода стопы что в конечном счёте может привести к патологическим изменениям не только стопы но и всего опорнодвигательного аппарата ОДА а также к нарушению сердечно сосудистой и нервной системам. Плоскостопие нарушает рессорные функции стопы почти пропадает амортизация и при ходьбе вся отдача встряска достается голени и тазобедренному суставу что может привести к...
30008. РАЗВИТИЕ ПОЗНАВАТЕЛЬНОГО ИНТЕРЕСА У УЧАЩИХСЯ МЛАДШЕГО ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА ЧЕРЕЗ ПРОЕКТНУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ 146.09 KB
  3 Методы приемы стимулирования познавательной и развивающей деятельности. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В НАЧАЛЬНЫХ КЛАССАХ.2 Использование проектной деятельности на уроках в начальных классах. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПО ВЫЯВЛЕНИЮ УРОВНЯ РАЗВИТИЯ ПОЗНАВАТЕЛЬНОГО ИНТЕРЕСА МЛАДШИХ ШКОЛЬНИКОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ39 3.
30009. ОЦЕНКА СОРТОВ ЯБЛОНИ ПО УСТОЙЧИВОСТИ К БОЛЕЗНЯМ И ВРЕДИТЕЛЯМ В РУП «УЧХОЗ БГСХА» 139 KB
  Учет болезней плодовых культур. Учет вредителей плодовых культур. Плодоводство это возделывание плодовых культур дающих съедобные и пригодные для технической переработки плоды и ягоды. Культивирование плодовых деревьев кустарников и травянистых растений составляет предмет плодоводства.
30010. Технология выполнения технического обслуживания и ремонта передних управляемых мостов трактора МТЗ – 80/82 347.93 KB
  Самоблокируемый дифференциал переднего ведущего моста МТЗ-82 состоит из корпуса, представляющий собой две половины, в котором размещены конические шестерни полуосей, торцовые поверхности которых опираются на торцы нажимных чашек. Шестерни входят в зацепление с сателлитами
30011. Организация нестационарных форм социального обслуживания пожилых и инвалидов 76.25 KB
  Социальные проблемы лиц пожилого возраста и их отражение в государственной социальной политике 1. Социальные проблемы лиц пожилого возраста и их меры социальной поддержки инвалидов в Артемовском городском округе II. Анализ деятельности организации социальной защиты как фактора обеспечения экономической безопасности населения Артемовского городского округа на примере Управления Социальной защиты населения Артемовского городского округа.1 Общая характеристика современного состояния института социальной защиты...
30012. Определение возможности использования нетрадиционного сырья, полученного из пивной дробины в производстве пряников 590.53 KB
  При их изготовлении применяют пряности и другие вещества не только улучшающие вкус и аромат но и ускоряющие усвоение этих изделий [3]. Также под пищевыми волокнами растительные диетические волокна балластные вещества подразумевается группа компонентов пищи которые не расщепляются ферментами желудочнокишечного тракта человека. Изучение физиологических свойств пищевых волокон показало что они обладают способностью связывать воду с растворенными в ней низкомолекулярными веществами нормализовать микрофлору кишечника связывать и...
30014. Технология производства пряников с использованием пивной дробины 607.85 KB
  3 Использование пивной дробины в различных отраслях производства 2ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯЧАСТЬ. В связи с этим целью нашей работы является изучение возможности использования нетрадиционного сырья полученного из пивной дробины в производстве пряников. Твердая фаза дробины содержит оболочку и нерастворимую часть зерна жидкая безазотистые экстрактивные вещества жиры и белки входящие в состав зерновых продуктов. Химический состав пивной дробины зависит от качества солода количества и качества несоложеного сырья а также сорта...
30015. Межевание и постановка на кадастровый учет земельных участков, образованных путем перераспределения 64.87 KB
  Актуальность исследуемой темы является на сегодняшний день. Ведь только после межевания и постановки земельного участка на кадастровый учет, у органов государственной власти появляется полная и точная информация о нём. Это позволяет пополнять государственный бюджет за счет налогообложения. А для собственников межевание и постановка на кадастровый учет их земельных участков является гарантией их прав, в связи с их государственной регистрацией.