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

48672. Игра Артиллерийская дуэль 195.5 KB
  Одинаковые кубики лежат в прямоугольной коробке. Каждый кубик окрашен в шесть цветов, по числу граней. Дно коробки разделено на квадраты. В каждом квадрате, кроме одного, лежит по кубику. За счет свободной ячейки кубики можно последовательно перекатывать из квадрата в квадрат. Вынимать и переворачивать кубики не разрешается.
48673. Модель регулятора уровня жидкости 99 KB
  Подводящая и отводящая труба объекты одного класса TTube. Верхний и нижний датчик объекты одного класса TSensor. Поэтому вводится понятие модели объект Relity класса TRelity. При этом отпадает необходимость в наличии класса TSignl.
48674. Определение стоимости поставок товара на склад 501 KB
  Структура проектируемой базы данных. Создание базы данных программными средствами. Создание базы данных Создание модуля данных
48676. Исследование прохождения сигналов через линейную электрическую цепь 417.5 KB
  Произвести нормирование параметров и переменных цепи. Составить уравнения состояния цепи. Определить переходную характеристику цепи для реакции используя: а аналитический; б численный расчет. Оценить время переходного процесса в цепи по 5 критерию от .
48678. Расчет концентраций и расходов исходной и очищенной газовой смеси и количество поглощаемого СО2 279 KB
  VG н м3 ч Степень поглощения ψ Размеры колец Рашига характеристический размер N мм Коэффициент избытка поглотителя r Отношение скорости газа к скорости захлёбывания n Абсорбтив Вещество Молекулярная масса M кг кмоль Степень поглощения ψ Молярный поток абсорбтива на входе газовой фазы n н кмоль с Молярный межфазный поток Δn кмоль с Молярный коэффициент распределения m кмоль кмоль Абсорбат Вещество G Молекулярная масса MG кг кмоль Молярная доля на входе низ колонны yn н мол. доля Относительная молярная доля на входе низ колонны Yn н...
48679. Основи теорії кіл. Методичні вказівки 1.31 MB
  Технічне завдання на проектування фільтру та графік виконання курсової роботи. За технічним завданням необхідно виконати синтез і аналіз двох типів фільтрів: фільтру нижніх частот або верхніх частот а також смугового або загороджувального фільтру. Смуга частот яка призначена для виділення частотних складових спектру сигналу називається смугою пропускання фільтру.1 Класифікація і частотні характеристики електричних фільтрів Частотновибіркові властивості фільтру прийнято характеризувати частотною залежністю його комплексного коефіцієнта...
48680. Цифровые системы передачи непрерывных сообщений. Методические указания 488 KB
  Основная задача курсовой работы закрепление навыков расчёта характеристик системы передачи непрерывных сообщений цифровыми сигналами. Содержание работы Исходными данными для выполнения работы являются: 1 статистические характеристики сообщения; 2 допустимое значение относительной среднеквадратичной ошибки искажений сообщения при его преобразовании в цифровую форму и действии помех; 3 вид модуляции сигнала во второй ступени. С учётом заданного вида модуляции сигнала определить его параметры характеризующие форму и требуемое...