Исследование метеорологических характеристик погоды

    Для получения достоверных данных о  влажности необходим тщательный уход за батистом на смоченном термометре. Батист должен быть всегда чистым, мягким и влажным, если он загрязнится, станет жестким и недостаточно смачивается, его необходимо сменить.

    Осенью  при температуре ниже 0⁰С, психрометрический стаканчик переносится из будки в помещение станции. При этом на смоченном термометре батист обрезается на 2-3 мм ниже резервуара и туго затягивается ниткой под резервуаром. В таком виде батистовая повязка должна сохраняться в течение всего зимнего периода наблюдений.

    За  полчаса до начала наблюдений в зимний период в стаканчик с водой комнатной температуры погружается резервуар смоченного термометра и выдерживается до тех пор, пока температура термометра не станет выше 0⁰С. Если температура смоченного термометра была положительной, то за 10 мин до снятия показаний производится дополнительное смачивание батиста. После этого термометр устанавливается на свое место и в срок наблюдения берется отсчет. 

    1.4.2. Аспирационный психрометр.

    Аспирационный психрометр можно использовать для  определения влажности и температуры  воздуха в помещении и на открытом воздухе. Психрометр состоит из двух одинаковых ртутных термометров, закрепленных в специальной оправе имеющей  заводной механизм с вентилятором, протягивающий воздух около резервуаров термометров. Благодаря протеканию потока воздуха вокруг резервуаров, сухой термометр будет показывать температуру потока воздуха, а показания смоченного термометра будут меньше, так как он будет охлаждаться вследствие испарения воды с поверхности батиста, облегчающего его резервуар. Влажность воздуха определяется по показаниям сухого и смоченного термометров по специальным психрометрическим таблицам или психрометрическому графику, а температура воздуха – по показаниям сухого термометра. 

    1.4.3. Гигрометр.

      Гигрометр предназначен для определения  относительной влажности воздуха  при температуре не ниже минус  10⁰С. Принцип действия его основан на том, что при уменьшении относительной влажности воздуха волос укорачивается и стрелка перемещается в соответствующую сторону, при увеличении – волос удлиняется и стрелка перемещается в противоположную сторону. Действие основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять длину при изменении влажности воздуха. Чувствительным элементом прибора служит пучок обезжиренных человеческих волос. Прибор состоит из чувствительного элемента, передаточного механизма, регистрирующей части и корпуса. Изменение длины волос с помощью передаточного механизма преобразуется в перемещение стрелки с пером по диаграммной ленте, закрепленной на барабане часового механизма. Лента разделена горизонтальными параллельными линиями с ценой деления 2% и вертикальными дугообразными линиями с ценой деления 15 мин для суточного гигрографа и 2 ч – для недельного.  

    1.4.4. Минимальный и  максимальный термометры.

    Для определения минимальной температуры  воздуха за период времени установленными сроками  наблюдений применяется спиртовой минимальный термометр, установленный в психрометрической будке горизонтально. В капилляре термометра в столбике спирта находится стеклянный штифт с головками на концах, по положению которого и определяется минимальная температура.

    Для приведения минимального термометра в  рабочее состояние следует поднять его резервуаром вверх, пока головка штифта не войдет в соприкосновение с поверхностью спирта в капилляре. При  понижении температуры столбик спирта уменьшается и, благодаря поверхностному натяжению пленки, увлекает штифт, который перемещается по шкале в сторону понижения температуры. Когда же температура повышается, столбик спирта увеличивается, а штифт остается на месте. Конец штифта, находящийся ближе к поверхности столбика спирта, покажет самую низкую температуру.

    Для определения максимальной температуры  воздуха за период времени между сроками наблюдений применяется ртутный максимальный термометр. В дно резервуара впаян узкий стеклянный штифт, конец которого входит в капилляр, затрудняя свободное проникновение ртути. При повышении температуры ртуть вытесняется в капилляр; при понижении – она не опускается снова в резервуар, так как недостаточны силы внутреннего сцепления. Таким образом, деление до которого поднялся столбик ртути, указывает на максимальную температуру. Для подготовки термометра к следующему наблюдению его надо встряхнуть, чтобы ртуть переместилась в резервуар. Термометр располагается в будке горизонтально, выше минимального термометра, резервуаром на восток и с небольшим наклоном. 

    1.4.5. Последовательность  проведения наблюдений  в психрометрической  будке. 

    Отсчитывают и записывают показания сухого и  смоченного термометров, гигрометра, спиртового минимального термометра по концу столбика спирта («спирт») и по концу штифта («штифт»), максимального термометра.

    Результаты  измерения заносят в таблицу.

    Таблица 1.2

Результаты  измерения температуры и относительной  влажности воздуха

 
 

    По  этим данным по психрометрической таблице  находятся значения абсолютной, относительной влажности и недостатка насыщения воздуха, которые соответственно равны:12,0;47,0;13,5. 
 

    1.5. Ветер

    Ветер характеризуется скоростью и  направлением перемещения.

    Направление ветра измеряется в градусах от геометрического  севера по ходу часовой стрелки (от 0 до 360^о) или в румбах. На метеорологических станциях направление ветра определяется по 16 румбам. Наблюдения за ветром включают измерение средней скорости ветра и его максимального значения (при порывах) за промежуток времени 2 мин., а также определение среднего направление ветра за то же время.

    1.6. Атмосферные осадки

    Наблюдения  за осадками включают определение вида осадков (жидкие, смешанные, твердые), их интенсивности, времени выпадения и количества.

    Количество  осадков измеряют при помощи осадкомера Третьякова или полевого дождемера Давитая.

    Комплект  осадкомера состоит из двух цилиндрических ведер с крышкой, тагана для установки ведер, ветровой защиты, двух измерительных стаканов и крепежных деталей.

    Площадь приемной части ведра 200 см². Измерительный стакан осадкомера имеет 100 делений с ценой каждого 2 см². Такая цена деления соответствует 0,1 мм высоты слоя воды в ведре.

    Осадкомер устанавливают на специальной подставке так, чтобы приемная поверхность прибора находилась на высоте 2 м от земли и была строго горизонтальна.

    Дождемер  Давитая представляет собой стеклянную цилиндрическую мензурку с делениями, отградуированными по величине осадков в мм.

    Интенсивность осадков определяется по показаниям плювиографа, который представляет собой металлический цилиндр  для сбора осадков с приемной поверхностью 500 см².

    1.7. Продолжительность  солнечного сияния.

    Продолжительность определяется в часах за сутки (месяц, год). Применяется гелиограф. Принцип  действия основан на свойстве стеклянного  шара собирать в фокусе падающие на него солнечные лучи и прожигать расположенную за шаром картонную ленту. По длине прожженной части ленты судят о продолжительности солнечного сияния.

    1.8. Облачность

    Облачность  – это степень покрытия небосвода  облаками различных форм и ярусов. Определение количества облаков  ведется по одиннадцати бальной  системе (0-10). Во время наблюдений определяется общая облачность в баллах, а также  количество облаков нижнего яруса. Наблюдения – визуальные.

    1.9. Солнечная радиация

    Солнечная радиация – количество теплоты, поступающее  на единицу земной поверхности в  единицу времени (Вт/м²).

    Большинство приборов построено на принципе превращения  лучистой энергии в тепловую, а тепловой – в термоток, который измеряется чувствительными гальванометрами.

    Для измерения прямой солнечной радиации применяются актинометры, суммарной и рассеянной – пиранометры, эффективного излучения – пиргеометры, радиационного баланса – балансомеры. 

Лабораторная  работа № 2 

    Исследование  испаряемости с поверхности  испарителя

      Н.М. Топольницкого 

    Цель  работы: ознакомиться с конструкцией компенсационного почвенного испарителя и приобрести навыки по работе с ним. 

    2.1. Конструкция испарителя  и принцип действия

    Компенсационный почвенный испаритель состоит из: сосуда 1 с диском 9, латунной сеткой 10 и крышкой 2, мерной стеклянной трубки 3 в металлической оправе со сливными трубками 7 и 8, цилиндра 4, крышки цилиндра 5 для установки мерной трубки, соединительной трубки 6.

    Сосуд испарителя представляет собой цилиндр  площадью 500 см² высотой 80 мм. В сосуд вставляется диск и латунная сетка. На сетку засыпается белый кварцевый песок с размерами фракции 1-3 мм. Высота засыпки песка 50 мм. После засыпки сосуд заполняется водой.

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2.2. Уравнение теплового  баланса испарителя 

    q_o = q_m + q_л = α_Т(T_c - T_n) + q_л = r i_u 

    где q_o – суммарная интенсивность теплового потока, затрачиваемого на испарение воды, Вт/м²;

           q_m – интенсивность конвективного теплового потока, Вт/м²;

           q_л – интенсивность лучистого потока тепла, Вт/м²;

           α_Т – коэффициент конвективного теплообмена, Вт/(м² К);

           T_c – температура воздуха, ^оК;

           T_n – температура поверхности испарителя, ^оК;

           r – удельная теплота испарения воды, Дж/кг;

  i_u–интенсивность испарения с водонасыщенной поверхности испарителя, кг/м²с.

Если  q_л = 0, то интенсивность испарения воды определяется разностью температур: 

    T_c- T_n = T_c-Т_м 

где  Т_м – температура смоченного термометра. 

Если  T_c≈ T_n, то интенсивность испарения определяется только величиной лучистого теплового потока. 

    2.3. Проведение работы.

    Таблица 2.1

    Результаты  наблюдений за испаряемостью