close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

2507.Почвоведение, ландшафтоведение, климатология и метеорология

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОУ ВПО
УФИМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ЭКОНОМИКИ И СЕРВИСА
ПОЧВОВЕДЕНИЕ, ЛАНДШАФТОВЕДЕНИЕ,
КЛИМАТОЛОГИЯ И МЕТЕОРОЛОГИЯ
Методические указания
к проведению практических работ
Уфа-2007
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Составитель: Г.М. Абдюкова
УДК 551.58(075.8)
М 54
Почвоведение, ландшафтоведение, климатология и метеорология:
Методические указания по выполнению практических работ / Г.М. Абдюкова.
Уфа: Уфимск. гос. академия экономики и сервиса, 2007. – 26 c.
Методические указания по курсу «Почвоведение, ландшафтоведение,
климатология и метеорология» предназначены для студентов очной и заочной
формы обучения специальности 280201.65 Охрана окружающей среды и
рациональное использование природных ресурсов и по направлению
подготовки бакалавров 280200.62 Защита окружающей среды
Рецензент: Яхина М.Р. канд. биол. наук, доцент кафедры «Охрана
окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов»
УГАЭС
© Абдюкова Г.М., 2007
© Уфимская государственная академия
экономики и сервиса, 2007
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВВЕДЕНИЕ
В изучении курса «Почвоведение, ландшафтоведение, климатология и
метеорология» очень важную роль играют практические работы. Они
призваны выработать у студентов навыки профессиональной деятельности по
изучению одного из важнейших природных компонентов экосистем –
атмосферного воздуха. Во многом интенсивность загрязнения территории
зависит от процессов, протекающих в атмосфере, поэтому специалист-эколог
обязан уметь проводить натурные исследования метеорологических величин и
оценивать степень их влияния на экологическое состояние окружающей
среды.
Методические указания по выполнению практических работ
разработаны таким образом, что студенты в процессе их выполнения должны
изучить устройство и принцип работы основных метеорологических приборов,
выполнить расчетно-графическое задание и произвести анализ полученных
результатов, применив теоретические знания по изученной теме и свои
способности к логическому мышлению.
Результатом проведения практических работ является выработка у
студентов таких умений и навыков:
- работы со всеми наиболее распространенными метеорологическими
приборами;
- обработки полученных результатов;
- анализа тенденций, выявленных в «поведении» того или иного
метеопараметра;
- оценки влияния погодных условий на экологическое состояние
территории.
Число работ, планируемое данными методическими рекомендациями,
ограничивается количеством отведенных по учебному плану часов на
изучение курса. Для практических работ предусмотрено 6 часов на один
семестр.
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тема 1. ИЗУЧЕНИЕ ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ
ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА
Принципы измерения температуры воздуха
При оценке температурного режима большой территории или
отдельного пункта применяют характеристики температуры за год или за
отдельные периоды. Основные из этих показателей следующие.
Средняя суточная температура – среднее арифметическое из
температур, измеренных во все сроки наблюдения. На метеорологических
станциях России температуру воздуха измеряют восемь раз в сутки.
Средняя месячная температура – среднее арифметическое из средних
суточных температур за все сутки месяца.
Средняя годовая температура – это среднее арифметическое из средних
суточных температур за весь год.
На метеорологических станциях измеряют температуру воздуха, почвы,
снега и воды. Для получения сопоставимых численных значений температуры
используются температурные шкалы, построение которых основано на
реперных (опорных) точках.
Основные температурные шкалы:
- Международная практическая температурная шкала. Температура
выражается в градусах Цельсия. Интервал между плавлением льда и кипением
воды разбит на 100 равных частей – градусов, что свидетельствует о том, что
плавление льда происходит при 0, а кипение при 100 градусах. Обозначается
градус - ºС.
- Шкала Фаренгейта. Температурный интервал плавления льда и
кипения воды разделен на 180 частей. Числовые значения плавления льда 32, а
кипения воды 112. Градус по этой шкале обозначается - ºФ. В Украине
принята шкала Цельсия, но иногда необходимо перевести значение из одной
шкалы в другую. Для этого существуют формулы:
T ºc = 5/9 tº ф – 32 и tº ф = 9/5 t ºc + 32.
- Абсолютная шкала температуры Кельвина. Нуль этой шкалы
отвечает полному прекращению теплового движения молекул. По шкале
Цельсия это будет – 273,15 ºС. Единица шкалы Цельсия равна единице шкалы
Кельвина: 1 ºС = 1 К. По этой шкале температура может быть только
положительной, т.е. выше абсолютного нуля. Для перехода от температуры
Цельсия к шкале Кельвина существует формула:
Тк= t ºC + 273,15
Виды термометров
Принцип действия любого термометра основан на закономерной
зависимости некоторого выбранного физического свойства чувствительного
элемента от температуры.
На метеорологической сети находят применение следующие виды
термометров:
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- жидкостные – основанные на принципе изменения объема жидкости
при изменении температуры;
- деформационные – основанные на принципе изменения линейных
размеров и формы твердых тел с изменением температуры;
- термометры сопротивления – основанные на принципе изменения
электропроводности тел с изменением температуры;
- термоэлектрические термометры (термопары) – основанные на
принципе изменения электродвижущей силы термопар при изменении
разности температур спаев.
Важными свойствами термометра являются его термическая инерция и
чувствительность. Любой термометр показывает температуру своего
чувствительного элемента. При изменении температуры среды помещенный в
нее термометр должен принять температуру той среды, но на это требуется
определенное время, поэтому происходит отставание показаний термометра от
температуры среды, которое характеризуется коэффициентом инерции
термометра.
Термометр психометрический ртутный метеорологический ТМ-4
Предназначен для измерения температуры воздуха, а также используется
в психрометре для определения влажности воздуха. Это ртутный термометр со
ставной шкалой, длина термометра 410 мм, диаметр 17 мм, резерваар
шарообразный диаметром 9-12 мм.
Устройство и установка: Ртутный со вставной шкалой, градуированной
от -31 – -35 ºC до +41 – +50 ºC и ценой деления 0,2º (рис. 1). Погрешность
измерения: при температуре от 0 до +50 не более +0,2 оС, при температуре о 0
до -35 оС не более +0,4 оС. Является основным термометром, принятым в
метеорологии для измерения температуры воздуха. Он устанавливается в
психрометрической будке в вертикальном положении.
Термометр ртутный метеорологический максимальный ТМ-1
Это термометр со вставной шкалой длиной 340 мм, диаметром 18 мм.
Резервуар цилиндрической формы диаметром около 8 мм. В капилляре над
ртутью создан вакуум. Пределы измерения от -35 до + 50 оС или от -20 до +
70 оС.
Устройство и принцип работы: термометр устроен так, что сохраняет
показание, соответствующее максимальной температуре за время, прошедшее
с момента предшествующего отсчета (рис. 1). Это достигается с помощью
специального приспособления, состоящего из специального стеклянного
штифта, впаянного внутрь резервуара термометра (ко дну). Верхний конец
штифта входит в капилляр, оставляя в нем очень узкое кольцеобразное
отверстие. При повышении температуры ртуть вытекает из резервуара,
расширяясь и преодолевая трение в месте сужения – так фиксируется
максимальное значение температуры. При понижении температуры ртуть не
пройдет назад, т.к. сила сцепления ртути не может преодолеть силы трения.
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Установка: Для подготовки к измерению термометр встряхивают, чтобы
перегнать ртуть из капилляра в резервуар. Устанавливают слегка наклонно в
сторону резервуара.
Термометр спиртовой метеорологический минимальный ТМ-2
Предназначен для определения минимальной температуры за какой-либо
промежуток времени (на метеостанциях за промежуток времени между
сроками наблюдений). Это термометр со вставной шкалой, длиной 340 мм,
диаметром 19 мм. Резервуар цилиндрический, диаметром 7-10 мм.
Устройство и установка: Внутри спирта в капилляре термометра
находится темный стеклянный штифтик с утолщением на концах. Он может
свободно перемещаться в спирте внутри капилляра. Для измерений термометр
устанавливается горизонтально.
Принцип работы: Перед установкой на срок термометр поднимают
резервуаром вверх, чтобы штифтик принял максимальное положение,
соответствующее температуре данного момента. У поверхности спиртового
столбика штифтик останавливается, т.к. не может прорвать поверхностную
пленку. При повышении температуры спирт беспрепятственно перемещается
вверх по капилляру, но при понижении температуры, смещаясь вниз, спирт
вовлекает в движении штифтик поверхностной пленки. В случае
последующего повышения температуры, штифтик пропускает спирт вверх,
оставаясь на месте, соответствующем минимальной температуре за
прошедший период.
Для определения температуры воздуха существует еще ряд
принципиально не отличающихся друг от друга термометров, имеющих лишь
некоторые конструкционные особенности:
- термометр спиртовой метеорологический низкоградусный ТМ -9.
применяется для определения температуры воздуха ниже – 35 оС;
- термометр- пращ ртутный метеорологический ТМ-8. предназначен для
измерения температуры воздуха при метеорологических наблюдениях.
Термометр палочного типа, представляющий собой толстостекнный капилляр
с расширенным концом, переходящим в резервуар;
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1. Термометры:
1 - срочный термометр; 2 - максимальный термометр; 2а – стеклянная игла в
резервуаре; 3 - минимальный термометр; 3а – штиф минимального термометра
Термограф - метеорологический М-16
Предназначен для непрерывной регистрации изменений температуры
воздуха в пределах от -45 до + 55о С, погрешность измерения + 1 оС.
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3. Термограф:
1 - основание; 2 – крышка; 3 – рукоятка; 4 – защита; 6 - тяга; 7 - плата; 8 –
рычаг; 9 – ось; 10 – кронштейн; 11 – рычаг; 12 – кронштейн; 13 – винт;
14 – биметаллическая пластинка; 15 – кнопка; 16 – рукоятка; 17 – стрелка
Устройство и принцип работы: Это самописец (рис. 3), снабженный
барабаном и часовым механизмом, с помощью которого он вращается. На
барабане закрепляется лента, к которой прижата стрелка с пером,
фиксирующим колебания, соединенной с ним биметаллической пластины,
реагирующей на изменение температуры. Лента термографа разграфлена на
параллельные горизонтальные прямые линии и вертикальные дуги. Расстояние
между дугами соответствует 15 минутам (на суточном термографе) и 2 часам
(на лентах недельного термографа).
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Задание:
1. Используя справочные данные, построить графики годового хода
средних месячных температур воздуха, средних минимальных и средних
максимальных температур воздуха и абсолютных максимумов и минимумов
температур воздуха для заданного населенного пункта; выделить на графиках
участки безморозного периода, даты наступления метеорологической весны,
лета, осени и зимы, наступление периода с активными температурами (выше
+10 ºС).
2. На основе знаний о климатических факторах и выполненной работы,
проанализировать температурный режим воздуха и почвы заданной
территории.
Контрольные вопросы:
1. Какие виды термометров применяются для определения температуры
воздуха?
2. Назовите основные температурные шкалы.
3. В практической метеорологии, какой температурной шкалой
пользуются?
4. Что применяют в термометрах в качестве термометрической
жидкости?
5. Пределы измерений ртутного психометрического термометра?
6. Какой термометр применяют для определения температуры воздуха
ниже -35 оС?
7. Какой прибор предназначен для непрерывной регистрации изменений
температуры воздуха?
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тема 2. ИЗУЧЕНИЕ ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ
ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА
Наиболее распространенными методами измерения влажности воздуха
является психометрический и гигрометрический, а приборами соответственно
являются психрометр и гигрометр.
Основные понятия
Влажность воздуха – это содержание водяных паров в воздухе или
влагосодержание.
Абсолютная влажность – это количество водяного пара в единице
объема воздуха. Измеряется в г/м³. Если ввести понятие упругости водяного
пара (е), т.е. парциального давления водяного пара, выраженное в миллибарах,
то абсолютную влажность (α) можно выразить как α = 217е/Т или α = 0,8е
/(1+α t), где Т и t – температура водяного пара в К и ˚С соответственно, α –
температурный коэффициент объемного расширения пара. При заданной
температуре и давлении упругость водяного пара е не может быть больше
максимального количества водяных паров упругости насыщения (Е).
Относительная влажность – это отношение реального содержания
водяного пара в воздухе к максимально возможному при данных
метеоусловиях, выраженное в процентах. Используя понятие упругости
водяного пара, относительную влажность (f) можно определить как
отношение упругости водяного пара, содержащегося в воздухе к упругости
водяного пара насыщенного воздуха при температуре t, выраженное в
процентах: f = е / Е · 100 %.
Дефицит влажности (d) – это недостаток насыщения или разность между
максимально возможной упругостью водяного пара при данной температуре и
упругостью водяного пара, находящегося в воздухе: d = E – e/
Точка росы – это температура, при которой водяной пар, находящийся в
воздухе достигает состояния насыщения при неизменном давлении.
Психрометрический метод
Психрометрический метод основан на измерении влажности воздуха по
понижению температуры тела при испарении с его поверхности, за счет затраты
тепла на испарение воды. Приборы, основанные на психрометрическом методе,
называются психрометрами.
В психрометре используются два термометра, у одного из которых
(смоченный термометр) резервуар обернут смачиваемым батистом. Вследствие
испарения с поверхности батиста температура смоченного термометра будет
ниже температуры сухого термометра, показывающего температуру воздуха, и
тем ниже, чем меньше влажность воздуха.
Парциальное давление водяного пара в воздухе определяется по
психрометрической
формуле,
на
основании
которой
составлены
психрометрические таблицы:
e = E-A(t – t , )- (1+0,00115- t . ) гПа,
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где Е – парциальное давление водяного пара, насыщающего пространство,
при температуре смоченного термометра; А – психрометрический коэффициент,
учитывающий скорость движения воздуха; р – атмосферное давление, гПа; t и
t., - соответственно температура сухого и смоченного термометров, °С; (1 +
0,00115 • t,) - учитывает зависимость теплоты испарения от температуры.
Станционный психрометр
Психрометр состоит из двух психрометрических термометров ТМ-4 с
возможно близкими характеристиками. Один из них является сухим, второй смоченным. Оба термометра закрепляются в штативе в вертикальном положении.
Резервуар смоченного термометра обертывается батистом, конец которого погружен в стаканчик с дистиллированной водой. Стаканчик закрыт крышкой с
прорезью, через которую пропущен батист (рис. 3.).
Нижняя поверхность резервуара должна возвышаться над уровнем воды
на 2-3 см, а над крышкой стаканчика – на 2 см. При этом обеспечивается
поступление воды по батисту к поверхности резервуара и в то же время
свободный обмен воздуха у резервуара. Для психрометров применяется
специальный сорт батиста, обладающий необходимыми гигроскопическими
свойствами.
Порядок измерений. В теплую погоду перед измерением температуры на
сухом и смоченном термометре необходимо убедиться, что батист хорошо
смочен водой, после чего снять с них показания. Далее используя
психрометрические таблицы, рассчитать влажность воздуха. При вычислении
влажности с помощью таблиц находят колонку, соответствующую
измеренному значению температуры сухого термометра, а в горизонтальной
строке, соответствующей показанию температуры смоченного термометра
находят значения td, e, f и d.
Так как таблица рассчитана для р = 1000 мбар, то для случаев р ≠ 1000
мбар найденные значения получаются с погрешностью (если р > 1000 мбар,
они завышены, если р < 1000 мбар – занижены). Они исключаются введением
поправок на давление.
Следует помнить, что при температурах ниже нуля упругость водяного
пара имеет очень низкие значения и разница в показаниях сухого и смоченного
термометра будет очень малой. К тому же следует учитывать, в каком
состоянии находится вода на батисте – твердом или жидком, что также
фиксируется в записях метеостанции. При соблюдении всех правил
производства замеров в условиях отрицательных температур такие замеры
можно осуществлять лишь до температур не ниже -10 ˚С.
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 4. Установка смоченного термометра в штативе станционного
психрометра: а - установка термометра: 1 – штатив, 2 - термометр, 3 стаканчик с дистиллированной водой; б – обвязка резервуара термометра
батистом при положительной (слева) и отрицательной (справа) температуре
Психрометр аспирационный основан на том же принципе, что и
станционный, но предназначен для полевых наблюдений.
Он оснащен аспирационным устройством, обеспечивающим прокачку
воздуха через термометры с постоянной скоростью 2 м/сек, что нивелирует его
влияние на показания термометров. Смачивание батиста на правом
термометре осуществляется перед наблюдением резиновой грушей с
пипеткой, наполненной дистиллированной водой. Зимой, как и в станционном
психрометре, термометр смачивают для того, чтобы корка льда на батисте
растаяла.
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 5. Психрометр аспирационный: 1 – головка аспиратора; 2 – заводной ключ;
3, 9 – термометры; 4 – трубка; 5 – планочные защиты; 6 – тройник;
7 – пластмассовая втулка; 8 – защитные трубки; 10 – крючок; 11 – ветровая
защита; 12 – зажим; 13-резиновая груша; 14-батист; 15-внутренние трубки
Порядок измерений. Смочив термометр, ключом заводят механизм
аспиратора, который в момент отсчета должен работать. Отсчет производят
очень быстро, начиная с записи десятых долей градуса по обоим термометрам,
а затем целых градусов. Следует помнить, что при производстве наблюдений
во избежание погрешностей ветер от аспиратора должен дуть от прибора к
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
наблюдателю, рядом не должно быть нагревательных приборов и техническое
состояние прибора исправно. При таких условиях аспирационный психрометр
является наиболее точным прибором для измерения влажности в теплое время
года.
Гигрометрический метод
Гигрометрический метод измерения влажности воздуха основан на
способности тел адсорбировать (поглощать) водяной пар из воздуха и в
результате этого деформироваться или менять физические свойства. Приборы, основанные на гигрометрическом методе, называются гигрометрами.
Различают гигрометры: деформационные, весовые (абсолютные),
диффузионные, конденсационные, электролитические и др. Наиболее давно
известными и применяемыми, в том числе и в метеорологии, являются
волосной
Гигрометр волосной
Используется круглый год, но особенно важен для осуществления
наблюдений в холодное время года, когда психрометры не дают точных
показаний.
Принцип работы основан на способности обезжиренного человеческого
волоса изменять длину при изменении влажности воздуха
Порядок установки и измерений. Волосной гигрометр устанавливается в
психрометрической будке вместе с психрометром и крепится на штативе
между сухим и смоченным термометром. Отсчеты по волосному гигрометру
делают в целых делениях его шкалы непосредственно после отсчетов по
психрометру.
Гигрометр М-19 (рис. 6) состоит из рамки со шкальной пластиной и волоса,
верхний конец которого закреплен в отверстии хвостовика регулировочного
винта, а нижний конец – на кулачке, связанном со стрелкой. Вращением регулировочного винта стрелку можно установить на требуемое деление шкалы.
Натяжение волоса создается грузиком. При изменении относительной влажности
воздуха и соответствующего изменения длины волоса стрелка под действием
грузика перемещается относительно шкалы.
Так как связь между удлинением волоса и относительной влажностью
воздуха не линейна, то шкала гигрометра неравномерная. Гигрометр рассчитан
на работу при температуре от -50 до + 50 оС. Пределы измерения влажности от
30 до 100 %, погрешность измерения + 10 %. Цена деления шкалы 1 %. Отчеты
делаются до целого деления шкалы.
При температуре воздуха ниже -10 оС гигрометр служит основным
прибором для измерения влажности воздуха.
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис.6 Гигрометр волосной:
б – узел крепления волоса к рамке; в – к стрелке; / - рамка; 2 – стрелка;
3 – хвостовик; 4 – скоба; 5 – гайка; б – контргайка; 7 – винт; 8 – рамка;
9 – шкала; 10 – волос; // - ось стрелки; 12 - грузик; 13 – кулачок;
14 – винт; 15 – стерженек
Гигрограф метеорологический М-21
Гигрограф предназначен для непрерывной регистрации относительной
влажности воздуха. Чувствительным элементом прибора является пучок волос,
который с двух концов закреплен в цапфах кронштейна. Середина пучка волос
надета на крючок, который с помощью специального устройства связан со
стрелкой. Натяжение пучка волос создается грузиком. Изменение длины волос
при изменении относительной влажности воздуха передается на стрелку с
закрепленным на ее конце пером, заполненным чернилами.
Часовой механизм у гигрографа такой же, как и у термографа. Так же и у
термографа, часовые механизмы бывают суточными и недельные. Для
нанесения отметок времени на диаграммной ленте имеется кнопка, а для
установки пера на требуемое деление диаграммной ленты служит
установочный винт.
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Гигрограф волосной: а – общий вид; б – устройство механизма:
1 – ось барабана; 2 – стрелка с пером; 3,5 – кулачки; 4 – грузик; 6 – пучок волос;
7 – кронштейн; 8 – винт; 9 – крючок; 10 – рычаг; 11 – рукоятка; 12 – арретир
Изучение порядка фиксации количества и режима выпадения
атмосферных осадков
Осадки – это вода, выпадающая в жидком или твердом виде на
поверхность земли и предметы из облаков и атмосферного воздуха вследствие
конденсации водяного пара. Осадки бывают: твердые (снег, град, крупа,
гололед, иней), жидкие (дождь, роса) и смешанные.
Осадки измеряются толщиной слоя воды в миллиметрах при условии их
равномерного распределения по поверхности земли и отсутствии
просачивания в почву или стекания в углубления. Как правило, количество
осадков определяют для определенного промежутка времени (например,
длительность дождя), т.к. усреднение практически всегда нивелирует картину
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
произошедшего: так, 50 мм осадков за сутки и 50 мм осадков за 30 минут
имеют совершенно различную природу. В светлое время суток это возможно,
но в темное время метеоролог производит замеры лишь в расчетные часы, а
распределение осадков во времени и их интенсивность фиксируют самописцы.
Осадкомер Третьякова
Применяется для измерения количества жидких и твердых осадков.
Порядок установки. Осадкомер устанавливается на открытой площадке
на столбе так, чтобы высота приемной части была 2 м над поверхностью
земли.
Порядок измерений. Не зависимо от того, заметил ли наблюдатель
окончание выпадения осадков, измерение их количества производится 4 раза
в сутки и усредняется для суток. Для этого необходимо в срок наблюдения
заменить на тагане осадкомера ведро пустым, закрытым крышкой, которое
приносится из помещения, а снятое ведро уносится в помещение, где
производят измерения. Если осадки жидкие, их переливают в специальный
стакан и записывают показания; если осадки смешанные или твердые, их
измеряют после полного таяния.
Рис. 8. Осадкомер Третьякова.
1 – осадкосборные сосуды; 2 – планочная защита; 3 – таган
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Наблюдения за облачностью
Изучение облачности позволяет характеризовать не только реальное
состояние приземного слоя атмосферы, но и осуществлять прогноз погоды. На
метеостанциях определяется количество, форма и высота нижней границы
облаков. Кроме последней характеристики все показатели снимаются
визуально.
Количество облаков оценивается в баллах, а форма соотносится с
Атласом облаков. Высота может также определяться визуально (если
наблюдатель имеет достаточный опыт), но эти данные не надежны, поэтому
используются либо шары-пилоты, либо приборы типа ИВО (измеритель
высоты облаков), работающие по принципу фиксации отраженного сигнала.
Рис. 10. Датчик и приемник световых импульсов ИВО – 1М
Задание:
1. Изучите устройство и принцип работы стационарного психрометра.
2. Изучите устройство и принцип работы аспирационного психрометра.
2. Изучите устройство и принцип работы гигрографа.
3. Познакомьтесь с устройством и принципом работы осадкомера.
4. Используя атлас облаков, определите на местности виды облаков и их
количество (облачность).
Контрольные вопросы:
1. Назовите наиболее распространенные методы измерения влажности
воздуха.
2. Что такое абсолютная, максимальная и относительная влажность
воздуха?
3. На чем основан психрометрический метод измерения влажности?
4. В чем заключается физический принцип действия аспирационного
психрометра.
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5. На чем основан гигрометрический метод измерения влажности
воздуха?
6. Назовите виды гигрометров.
7. Какие приборы применяется для измерения количества жидких и
твердых осадков?
8. От каких факторов зависит высота облаков?
9. Какая классификация облаков принята при метеорологических
наблюдениях?
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ТЕМА 3. ИЗУЧЕНИЕ ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ
НАПРАВЛЕНИЯ И СКОРОСТИ ВЕТРА
Ветер – это горизонтальное перемещение воздушных масс относительно
земной поверхности. Ветер характеризуется скоростью и направлением. Кроме
этих параметров в метеорологии особое внимание уделяется изменчивости
скорости, и направления ветра во времени (порывистости ветра).
Скорость и направление ветра на метеостанциях измеряют на высоте
10-12 метров от поверхности земли. Направление в градусах отсчитывается по
часовой стрелке, начиная с севера, а в румбах – по 16-румбовой системе. Для
обозначения румбов используются начальные буквы названий стран света:
север (С), юг (Ю), восток (В), запад (З), иногда пользуются латинские буквы,
соответственно, N, S, W, E. При обозначении промежуточных румбов
называют оба румба, причем начинают с основного (север или юг). Например,
если направление находится между севером и западом, то записывают СЗ.
Если между севером и северо-западом, то пишут ССЗ.
Приборы, которыми измеряют скорость ветра, называют анемометрами,
а скорость и направление ветра – анеморумбометрами. Если прибор
регистрирует направление и скорость ветра – это самописец –
анеморумбограф.
Очень часто в практике используют флюгеры, флюгарки, ветровые
конусы и т.п. Однако, не смотря на простоту конструкций, они требуют
ежедневного ухода (очистка от снега, пыли и т.п.), в противном случае их
показания будут не точными. Поэтому в научных целях они практически не
используются.
Анемометр ручной механический МС-13 (рис11). Предназначен для
измерения средней скорости ветра за некоторый промежуток времени,
определяемый по секундомеру. Пределы измерения 1-20 м/с; начальная
чувствительность 0,8 м/с; погрешность измерения ± (0,3 + 0,06v) м/с.
Воспринимающей частью анемометра является вращающаяся на
вертикальной оси крестовина с четырьмя полыми полушариями, обращенными
выпуклостями в одну сторону. Под действием ветра крестовина всегда
вращается в сторону выпуклости полушарий, так как давление воздуха на
чашки, обращенные выпуклой стороной к ветру, будет меньше, чем на
чашки, обращенные к ветру внутренней стороной. Крестовина с полушариями
защищена от механических повреждений двумя перекрещивающимися рамками из толстой проволоки. Верхний и нижний концы оси, на которую
насажена крестовина, опираются на агатовые подшипники, что способствует
снижению силы трения и повышению чувствительности прибора к ветру. На
нижней части оси имеется червяк, связанный с системой зубчатых колес. На осях
шестерен насажены три стрелки, показывающие на циферблатах количество
оборотов крестовины. На большом циферблате показываются обороты от 0 до
100, на двух маленьких - соответственно, сотни и тысячи оборотов.
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Включение и выключение счетного механизма производится арретиром.
При повороте арретира по часовой стрелке червячная шестерня выходит из
зацепления с червяком, и счетный механизм выключается. При повороте по часовой стрелке механизм включается. В корпусе прибора по обе стороны
арретира имеются два ушка, через которые пропускается шнур для включения и
выключения механизма
Во время измерения скорости ветра прибор держат в руке в вертикальном
положении выше головы. Счетный механизм включают на 100 с или анемометр
закрепляют на деревянном шесте с помощью винта, которым заканчивается
нижняя часть корпуса анемометра. В последнем случае можно измерять среднюю
скорость за 10 мин.
Рис. 11. Анемометр ручной чашечный со счетным механизмом:
1 – чашка; 2 – защитная дужка; 3 – ось; 4 – корпус; 5 – червяк; 6, 10 – кольца;
7 – рычаг; 8, 9 – шнуры; 11 – винт
Перед началом измерения скорости ветра записывают показания стрелок на
трех циферблатах. Затем анемометр выставляют на ветер, скорость которого
измеряют, дают несколько секунд на раскрутку крестовины, после чего одновременно включают счетный механизм анемометра и пускают секундомер.
Выдержав требуемое время, одновременно выключают анемометр и
останавливают секундомер. По разности конечных и начальных отсчетов
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
определяют количество оборотов за время измерения, а затем по количеству
оборотов крестовины за одну секунду по тарировоч-ному свидетельству
определяют скорость ветра в м/с.
Анемометр ручной индукционный АРИ-49
Предназначен для измерения мгновенной (осредненной за 2-3 с за счет
инерции прибора) скорости ветра. Пределы измерения скорости 2-30 м/с; цена
наименьшего деления шкалы 1 м/с; начальная чувствительность 1,5 м/с; погрешность измерения ± (0,5 + 0,05v) м/с.
Чувствительным элементом является трехчашечная вертушка. На нижнем
конце оси вертушки находится жестко связанная с ней магнитная система,
выполняющая роль электрического генератора, вырабатывающего электрический
ток пропорционально угловой скорости вращения вертушки. Измерение тока
производится стрелочным гальванометром, шкала которого проградуирована в
единицах скорости ветра (м/с).
Прибор снабжен ручкой, навертываемой на резьбовую часть хвостовика, а
также комплектуется специальным наконечником, навертываемым вместо ручки,
при установке прибора на шесте.
Рис. 12. Анемометр индукционный (АРИ-49)
Задание:
1. Используя лабораторный анемометр, произведите замеры скорости
ветра в натурных условиях.
2. Проведите необходимые расчеты и установите среднюю скорость
ветра в м / сек.
Контрольные вопросы:
1. Назовите причины возникновения ветра?
1. По скольким румбам обычно определяют направление ветра?
2. Что показывает роза ветров?
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.
4.
5.
6.
В чем отличие анемометров от анеморумбометров?
Принцип работы ручного механического анемометра.
Пределы измерения скорости ветра ручного анемометра.
Принцип работы ручного индукционного анемометра.
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Моргунов В.К. Основы метеорологии и климатологии.
Метеорологические приборы и методы наблюдений / В.К. Моргунов. – Ростовна-Дону: Феникс, 2005. – 327 с.
2. Лосев А.П. Агрометеорология / А.П. Лосев, Л.Л. Журина. – М.: Колос,
2001. – 299 с.
3. Любушкина С.Г. Общее землеведение/ С.Г.Любушкина, К.В.
Пашканг. – М.: Просвещение, 2004. – 276 с.
4. Городецкий О.А. Метеорология, методы и технические средства
наблюдений / О.А. Городецкий, И.И. Гуральник, В.В. Ларин. – Л.:
Гидрометеоиздат, 1991. – 336 с.
5. Воробьев В.И. Синоптическая метеорология / В.И. Воробьев. – Л.:
Гидрометеоиздат, 1991. – 661 с.
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………...3
Тема 1. ИЗУЧЕНИЕ ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
ВОЗДУХА ………………………………………………………………………….4
ТЕМА 2. ИЗУЧЕНИЕ ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ
ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА ………………………………………………………..9
ТЕМА 3. ИЗУЧЕНИЕ ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ
ИЗМЕРЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ И СКОРОСТИ ВОЗДУХА …………………20
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………….21
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Составитель: АБДЮКОВА Гузалия Мазгаровна
Почвоведение, ландшафтоведение,
климатология, метеорология
Методические указания
к проведению практических работ
Технический редактор: Р.С. Юмагулова
Подписано в печать 23.10.2007. Формат 60х84 1/16.
Бумага газетная. Гарнитура «Таймс».
Усл. печ. л. 1,51. Уч.-изд. л. 2. Тираж 100 экз.
Цена свободная. Заказ № 186.
Отпечатано с готовых авторских оригиналов
на ризографе в издательском отделе
Уфимской государственной академии экономики и сервиса
450078, г. Уфа, ул. Чернышевского, 145, к. 227; тел. (347) 278-69-85.
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
28
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа