Методические рекомендации и контрольные задания для студентов заочного обучения по учебной дисциплине
 Скачать 0.63 Mb.
|
ПрограммаПроцессы нагревания и охлаждения почвы. Суточный и годовой ход температуры поверхности почвы, зависимость их амплитуды от различных факторов. Распространение колебаний температуры в глубь почвы. Изменение температуры почвы с глубиной в разное время суток и года. График термоизоплет почвы, назначение, построение и использование. Промерзание почвы. Многолетнемерзлый грунт, его природа, границы распространения, влияние на формирование климата и на отдельные отрасли экономики. Особенности нагревания и охлаждения водоемов. Использование данных о тепловом режиме почвы и водоемов в отдельных отраслях экономики. Практическое занятиеПостроение и анализ графика термоизоплет почвы. Литература: [1], гл.4; [2], гл.1, т.1.5-1.12 Методические указанияПри изучении темы особое внимание следует обратить на тепловые свойства почвы, процессы ее нагревания и охлаждения, на физическую сущность законов распространения температурных колебаний в глубь почвы, особенности распространения тепла в водоемах. Для построения графика термоизоплет удобно использовать миллиметровку. Чтобы построить график, расчерчивают сетку: по горизонтали откладываются месяцы (1 мм – 1 день), по вертикали от верхнего края сетки (“0” глубины – поверхность) в масштабе откладывают глубины, соответствующие глубине установки почвенно-вытяжных термометров (например, в масштабе 1 см – 20 см глубины). Проводят горизонтальные линии, соответствующие каждой глубине, и вертикальные, соответствующие середине каждого месяца. В точках пересечения этих линий наносят значение средней температуры для каждой глубины в течение года. Путем интерполяции через 2С проводят кривые линии равных температур (термоизоплеты). Образец графика показан на рис. 4.2 стр. 84 учебника “Метеорология”. По графику следует определить: амплитуды колебания температуры на каждой глубине; моменты наступления максимальной и минимальной температуры на каждой глубине; время запаздывания этих температур на каждой глубине по отношению к поверхности. Материал о промерзании почвы и многолетней мерзлоте изложен в т.1.12 (1). Актуальность этой темы несомненна, так как имеет весьма большое практическое значение. Вопросы для самоконтроляПроцессы нагревания и охлаждения поверхности почвы (можно нарисовать схему для дня и ночи притока и оттока энергии от поверхности) Тепловые свойства почвы, их зависимость от степени увлажнения почвы (привести сравнительные примеры) Влияние подстилающей поверхности на формирование климата Влияние растительности и снежного покрова на температуру и глубину промерзания почвы Процессы нагревания и охлаждения водоемов Многолетнемерзлый грунт – природа, его границы и значение Тема 1.4 Тепловой режим атмосферыПрограмма Процессы нагревания и охлаждения воздуха. Влияние характера деятельной поверхности на нагревание и охлаждение воздуха. Суточный и годовой ход температуры. Адиабатические процессы в атмосфере. Сухоадиабатический градиент. Термическая стратификация атмосферы по отношению к вертикальным перемещениям ненасыщенного водяным паром воздуха. Уровень конвекции, его физический смысл и вычисление. Инверсии в тропосфере, их виды, условия образования. Географическое распределение температуры приземного слоя атмосферы. Карты изотерм января и июля. Использование данных о тепловом режиме атмосферы в отдельных отраслях экономики. Практическое занятиеПостроение кривой стратификации. Вычисление вертикальных градиентов температуры, определение стратификации атмосферы в каждом слое. Литература: [1], гл.5 Методические указания. Следует усвоить, что основным источником нагревания и охлаждения воздуха является деятельная поверхность. Следует также четко уяснить различия между вертикальным (ɣ) и адиабатическим (ɣа) градиентом температуры воздуха. Вертикальный или геометрический градиент температуры характеризует вертикальное распределение температуры в атмосфере, адиабатический же градиент относится к изолированно поднимающемуся (или опускающемуся) объему воздуха. Адиабатический градиент всегда равен 1 на каждые 100 м высоты поднятия (или опускания), геометрический градиент может принимать различные значения, как по величине, так и по знаку. При понижении температуры с высотой он имеет положительное значение, при повышении – отрицательное. Для расчетов вертикального (геометрического) градиента температуры применяется формула: tB - tH tH – tВ γ = - ------------ · 100 илиγ = -------------· 100 zB-zHzB-zH tH– температура на нижнем уровне tB – температура на верхнем уровне zH– высота нижнего уровня в метрах zB - высота верхнего уровня в метрах Если температура с высотой понижается, то γ >0; Если температура с высотой повышается, то γ <0 (инверсия); Если температура с высотой не меняется, то γ=0 (изотермия)ю. Рассматривая условия термической стратификации атмосферы по отношению к вертикальным перемещениям сухого воздуха или воздуха с ненасыщенным водяным паром (§ 5.8), надо вспомнить, что называется в физике устойчивым, неустойчивым и безразличным равновесием, по аналогии с которым рассматривают и условия вертикальной устойчивости в атмосфере. При устойчивом равновесии объем воздуха, выведенный из состояния равновесия, стремится занять первоначальное положение; при неустойчивом равновесии объем воздуха, выведенный из состояния равновесия, в первоначальное положение возвратиться не может и продолжает движение в начатом направлении. При изучении зависимости стратификации атмосферы от величины вертикального градиента температуры следует пользоваться рис. 5.6 учебника (1), при этом следует помнить, что чем более полого (ниже) располагается линия графика, тем больше величина градиента. Стратификация атмосферы определяется величиной γ по отношению к γа=1º/100 м, Если γ > γа – неустойчивое состояние равновесия; Если γ <γа – устойчивое состояние равновесия; Если γ =γа – безразличное состояние равновесия, которое является частным случаем устойчивого состояния. При изучении географического распределения температуры приземного слоя атмосферы нужно пользоваться картами изотерм января и июля (рис. 5.18 и 5.19 учебника [1]). При этом обратите внимание на крутой изгиб изотерм к югу в январе при переходе с океана на континент, где они принимают почти меридиональное направление под влиянием теплого течения Гольфстрим. В июле изотермы реже, чем в январе, так как контраст температур между полюсом и экватором летом значительно меньше, чем зимой. Летом температура воздуха над материками выше, чем над океанами, поэтому изотермы в северном полушарии над материками изгибаются к северу. Проследите за изменением температуры по параллели 70º с запада на восток. Вопросы для самоконтроля Процессы нагревания и охлаждения атмосферного воздуха, выделить основные Как изменяется температура воздуха в течение суток и года (суточный и годовой ход)? Что такое амплитуда колебаний температуры воздуха? От чего зависит ее величина? Какие процессы могут привести к нарушению в годовом ходе температуры воздуха? Вертикальный градиент температуры – определение, формула, средняя величина в тропосфере Что такое инверсия и изотермия в атмосфере? Какова величина градиента температуры в этих слоях? Что такое кривая стратификации? Как по ее виду можно охарактеризовать изменение температуры с высотой и величину градиента температуры? Инверсии в тропосфере, их виды, условия образования Сухоадиабатические процессы в атмосфере: определение, сухоадиабатический градиент, сухая адиабата Что такое термическая стратификация атмосферы? Дать определение устойчивого, неустойчивого и безразличного состояния равновесия для сухого или ненасыщенного водяным паром воздуха, дать объяснение этих процессов, привести примеры соотношений градиентов, числовые и графические Заморозки - определение, виды, условия образования, меры борьбы Уровень конвекции – определение, формула Как составлены карты изотерм для января и июля? Почему на картах января изотермы гуще и имеют аномальный ход? Где расположены “полюса холода” и почему? Тема 1.5 Водяной пар в атмосфере Программа Характеристики влажности воздуха и связь между ними. Физическая сущность процесса испарения. Давление насыщенного водяного пара, его зависимость от температуры, фазового состояния воды, кривизны испаряющей поверхности и концентрации раствора. Испарение в естественных условиях. Испаряемость. Суточный и годовой ход парциального давления водяного пара и относительной влажности. Использование данных о влажности воздуха в отдельных отраслях экономики. Литература: [1], гл. 6 Методические указания При изучении данной темы следует помнить от чего и как зависит давление насыщенного водяного пара, т.к. этот вопрос тесно связан с темой “Осадки”. Нужно знать величины, характеризующие влажность воздуха, единицы их измерения, формулы для их вычисления. Температура точки росы (td) обычно ниже температуры воздуха. Для того, чтобы воздух достиг состояния насыщения водяным паром, температура воздуха должна понижаться до td. Когда t=td – воздух достигает состояния насыщения водяным паром, начинается процесс конденсации. |