Κυκλοφορία υγρασίας

Η αρχική πηγή ατμοσφαιρικής υγρασίας είναι ο Παγκόσμιος Ωκεανός, από την επιφάνεια του οποίου εξατμίζεται το νερό. Μέρος από αυτό συμπυκνώνεται στα σύννεφα και πέφτει ως βροχόπτωση ακριβώς εκεί στον ωκεανό, ολοκληρώνοντας τον μικρό κύκλο υγρασίας. Ένα άλλο μέρος της εξατμισμένης υγρασίας με τη μορφή υδρατμών μεταφέρεται στη στεριά, όπου επίσης συμπυκνώνεται στα σύννεφα και πέφτει με τη μορφή υγρών ή στερεών βροχοπτώσεων, διαρρέει στο έδαφος, ρέει σε ποτάμια στον ωκεανό και καταναλώνεται από φυτά και ζώα. Αυτός ο σύνδεσμος στον κύκλο υγρασίας δεν είναι κλειστός, καθώς το μεγαλύτερο μέρος των υδρατμών των φυτών αποσυντίθεται σε υδρογόνο και οξυγόνο κατά τη φωτοσύνθεση και το μικρότερο μέρος δεσμεύεται, αποκλείοντάς το αμετάκλητα από την ανταλλαγή νερού. Η κυκλοφορία υγρασίας χαρακτηρίζεται ποσοτικά ισορροπία νερού.

Ισοζύγιο νερού - ϶ᴛᴏ το αλγεβρικό άθροισμα όλων των μορφών εισροής και εκροής υγρασίας στην ατμόσφαιρα, σε επιλεγμένο έδαφος ή στη θάλασσα, στην ήπειρο ή στον ωκεανό και στην επιφάνεια της γης συνολικά.

Η βροχόπτωση (P) που πέφτει στην επικράτεια εξατμίζεται μερικώς (E) στην ατμόσφαιρα, εν μέρει ρέει (R): στον ωκεανό

P = E + R,

δηλαδή η βροχόπτωση ισούται με την εξάτμιση συν την απορροή.Αυτό είναι το ισοζύγιο νερού. Η παραπάνω εξίσωση προτάθηκε από τον A.I. Voeikov το 1884.

Το 1932 ᴦ. Ο G.N. Vysotsky πρότεινε μια εξίσωση στην οποία η εξάτμιση και η απορροή χωρίζονται στα συστατικά μέρη τους. Εξατμισοδιαπνοή μιαποτελείται από άμεση εξάτμιση μι n και διαπνοή Τ:

Ε = Εν + Τ.

Πλήρης αποστράγγιση Rτεμαχίστηκε σε επιφανειακή μικρόκαι υπόγεια U :

K = S + U.

Στο υδατικό ισοζύγιο της επικράτειας συμμετέχει και η παροχή ή η έλλειψη υπόγειων υδάτων τα προηγούμενα χρόνια. ±Δ.

Σήμερα ο τύπος του ισοζυγίου νερού μοιάζει με αυτό:

P = En + T + S + U ±Δ

Η πλήρης εξίσωση του υδατικού ισοζυγίου μιας περιορισμένης περιοχής περιλαμβάνει (επιπλέον των συστατικών που αναφέρονται ήδη) συμπύκνωση υγρασίας στην επιφάνεια, επιφανειακή εισροή, υπόγεια εισροή, αλλαγές στα αποθέματα νερού στο χιόνι, το ίδιο σε βάλτους, πρόσληψη νερού, μεταφορά σε άλλα συστήματα και επιστροφή νερού από οικιακές ανάγκες. Με τη βοήθεια λίγων συστατικών, αντανακλά τις διαφορετικές σχέσεις μεταξύ του νερού, του ατμοσφαιρικού αέρα, του εδάφους και της βλάστησης.

Εξάτμιση συνίσταται στη μετάβαση του νερού από την υγρή ή στερεή φάση στην αέρια φάση και την είσοδο υδρατμών στην ατμόσφαιρα.

Η εξάτμιση είναι πρωτίστως μια ενεργειακή διαδικασία. Εξαρτάται από την ποσότητα της θερμικής ενέργειας που μπορεί να δαπανηθεί σε μια δεδομένη επιφάνεια ανά μονάδα χρόνου, και επομένως καθορίζεται από την εξίσωση του ισοζυγίου θερμότητας στην επιφάνεια της γης. Στους ωκεανούς, έως και το 90% της ενέργειας της ηλιακής ακτινοβολίας δαπανάται για εξάτμιση.

Η δεύτερη μετεωρολογική συνθήκη που καθορίζει την ποσότητα της εξάτμισης είναι η ικανότητα υγρασίας του αέρα, ο βαθμός ξηρότητας ή υγρασίας. Ποσοτικά, χαρακτηρίζεται από έλλειμμα υγρασίας, το οποίο με τη σειρά του εξαρτάται από τη θερμοκρασία του αέρα και, σε μικρότερο βαθμό, από τον άνεμο. Φυσικά, η εξάτμιση μπορεί να συμβεί μόνο με την παρουσία νερού. Στην ξηρά, αυτή η κατάσταση δεν υπάρχει παντού και όχι πάντα: οι άνυδρες ζώνες χαρακτηρίζονται από έλλειμμα υγρασίας, ενώ σε υγρές ζώνες μπορεί να υπάρχει έλλειψη υγρασίας σε ορισμένες περιόδους. Από αυτή την άποψη, η μετεωρολογία έχει αναπτύξει την έννοια του αστάθεια (Ec).

Αστάθεια - ϶ᴛᴏ τη μέγιστη δυνατή εξάτμιση υπό δεδομένες μετεωρολογικές συνθήκες, χωρίς περιορισμό από αποθέματα υγρασίας. Το ίδιο ισχύει και για τον όρο «δυνητική εξάτμιση».

Η εξάτμιση είναι μια από τις πιο σημαντικές διαδικασίες του γεωγραφικού περιβλήματος. Καταναλώνει το μεγαλύτερο μέρος της ηλιακής θερμότητας . Η λανθάνουσα θερμότητα της εξάτμισης, που απελευθερώνεται κατά τη συμπύκνωση της υγρασίας, θερμαίνει την ατμόσφαιρα και αυτή είναι η κύρια πηγή θερμότητας για την ατμόσφαιρα. Η εξατμισμένη υγρασία εισέρχεται στις ηπείρους και τους παρέχει κατακρήμνιση.Κατά τη μετάβαση φάσεων του νερού, η θερμότητα απορροφάται ή απελευθερώνεται και κατά την ατμοσφαιρική κυκλοφορία ανακατανέμεται. Ένας από τους τύπους εξάτμισης, η διαπνοή, συμμετέχει βιολογικές διεργασίεςκαι ο σχηματισμός βιολογικής μάζας.

Η κλιματική και, ιδιαίτερα, η βιοφυσική σημασία της εξάτμισης είναι ουσιαστικά ότι δείχνει την ικανότητα ξήρανσης του αέρα: όσο περισσότερο μπορεί να εξατμιστεί με περιορισμένα αποθέματα υγρασίας στο έδαφος, τόσο πιο έντονη είναι η ξηρότητα. Σε ορισμένα σημεία αυτό οδηγεί στην εμφάνιση ερήμων, σε άλλα προκαλεί προσωρινή ξηρασία και τρίτον, όπου η εξάτμιση είναι αμελητέα, δημιουργούνται συνθήκες υπερχείλισης.

ΣΕ Βόρεια Ευρώπηη εξάτμιση πλησιάζει το ανώτερο όριο - εξάτμιση - περίπου 100 mm ετησίως. Στη ζώνη ξηρής στέπας της Νοτιοανατολικής Ευρώπης, καθώς και στις άνυδρες περιοχές των υποτροπικών της Μεσογείου, η εξάτμιση φτάνει τα 1200 - 1300 mm, αλλά η πραγματική εξάτμιση λόγω έλλειψης υγρασίας είναι μόνο 300 mm. Έλλειψη υγρασίας - η διαφορά μεταξύ της βροχόπτωσης και της εξάτμισης στις άνυδρες ζώνες είναι περίπου 600-800 mm.

Η μέγιστη εξάτμιση, φυσικά, εμφανίζεται στις ερήμους, ειδικά στη Σαχάρα. Στα κεντρικά του τμήματα ξεπερνά τα 4500 χιλ. Η εξάτμιση, περιορισμένη από ασήμαντη βροχόπτωση, δεν ξεπερνά τα 100 χιλ. ετησίως. Εδώ, δεν καταναλώνεται μόνο η βροχόπτωση για εξάτμιση, αλλά και υπόγεια νερά που ρέουν από τα βουνά του Άτλαντα και από τη λεκάνη Κεντρική Αφρική. Η διαφορά μεταξύ δυναμικού (4500 mm) και πραγματικής (περίπου 100 mm) εξάτμισης εκφράζει τον βαθμό ξηρότητας της Σαχάρας.

Η μεγαλύτερη εξάτμιση (περίπου 1.200 mm) συμβαίνει στις βαλτώδεις πεδιάδες της Κεντρικής Αφρικής - στις λεκάνες της λίμνης Τσαντ και του Άνω Νείλου. Τα φυτά που παρέχονται εδώ με ζεστασιά και υγρασία παρέχουν τη μεγαλύτερη αύξηση της φυτικής μάζας στη Γη. Στην ισημερινή Αφρική, ένα στρώμα νερού 1000 mm εξατμίζεται ετησίως.

Η εξάτμιση και η εξάτμιση αντικατοπτρίζουν τόσο τη βροχόπτωση όσο και τη θερμότητα. Ο λόγος της εισροής και εκροής ατμοσφαιρικής υγρασίας ονομάζεται συνήθως ατμοσφαιρική ύγρανση.

Νερό στην ατμόσφαιρα. Ιδιότητες του νερού

Το νερό είναι παντού στη γη. Οι ωκεανοί, οι θάλασσες, τα ποτάμια, οι λίμνες και άλλα υδάτινα σώματα καταλαμβάνουν το 71% της επιφάνειας της γης. Το νερό, το οποίο περιέχεται στην ατμόσφαιρα, είναι η μόνη ουσία που μπορεί να βρίσκεται εκεί και στις τρεις καταστάσεις φάσης (στερεό, υγρό και αέριο) ταυτόχρονα.

Οι πιο σημαντικές φυσικές ιδιότητες του νερού για τη μετεωρολογία παρουσιάζονται στον Πίνακα 6.

Πίνακας 6 – φυσικά χαρακτηριστικάνερό (Rusin, 2008)

Ιδιότητες του νερού σημαντικές για τη διαμόρφωση του κλίματος:

· Το νερό είναι απορροφητής ενέργειας ακτινοβολίας.

· έχει μία από τις υψηλότερες τιμές ειδικής θερμικής ικανότητας μεταξύ άλλων ουσιών στη γη (αυτό επηρεάζει τη διαφορά στη θέρμανση της γης και της θάλασσας, τη διείσδυση της ακτινοβολίας και της θερμότητας βαθιά στο έδαφος και τα υδάτινα σώματα).

· ιδανικός (σχεδόν) διαλύτης.

· η διπολική (διπολική) δομή των μορίων του νερού παρέχει υψηλό σημείο βρασμού (χωρίς δεσμούς υδρογόνου, το σημείο βρασμού θα ήταν -80°C).

Διαστέλλεται όταν καταψύχεται, σε αντίθεση με άλλες ουσίες που συστέλλονται. (η μέγιστη πυκνότητα νερού παρατηρείται σε θερμοκρασία +4°C, η πυκνότητα του πάγου είναι μικρότερη από την πυκνότητα του νερού: αποσταγμένος κατά 1/9, θάλασσα κατά 1/7, ελαφρύτερος πάγος επιπλέει στην επιφάνεια του νερού ).

Χάρη στις διαδικασίες εξάτμισης και συμπύκνωσης, ο κύκλος του νερού πραγματοποιείται συνεχώς στην ατμόσφαιρα, στον οποίο συμμετέχει σημαντική μάζα του. Κατά μέσο όρο, ο μακροπρόθεσμος κύκλος του νερού χαρακτηρίζεται από τα ακόλουθα δεδομένα (Πίνακας 1):

Πίνακας 1 - Χαρακτηριστικά του κύκλου του νερού στη Γη (Matveev, 1976)

	Υετός, mm/έτος	Εξάτμιση, mm/έτος	Απορροή, mm/έτος
ηπείρους
Παγκόσμιος Ωκεανός
Γη

Ένα στρώμα νερού πάχους 1127 mm (ή 4,07 10 17 kg νερού) εξατμίζεται από την επιφάνεια των ωκεανών (361 εκατομμύρια km 2) κατά τη διάρκεια του έτους και 446 mm (ή 0,66 10 17 kg νερού) από την επιφάνεια του ηπείρους. Το πάχος του στρώματος της βροχόπτωσης που πέφτει ετησίως στους ωκεανούς είναι 1024 mm (ή 3,69 10 17 kg νερού), στις ηπείρους - 700 mm (ή 1,04 10 17 kg νερού). Η ποσότητα της βροχόπτωσης στις ηπείρους υπερβαίνει σημαντικά την εξάτμιση (κατά 254 mm, ή 0,38·10 17 kg νερού). Αυτό σημαίνει ότι σημαντική ποσότητα υδρατμών φτάνει στις ηπείρους από τους ωκεανούς. Από την άλλη πλευρά, το νερό που δεν έχει εξατμιστεί στις ηπείρους (254 mm) ρέει στα ποτάμια και περαιτέρω στον ωκεανό. Στους ωκεανούς, η εξάτμιση υπερβαίνει (κατά 103 mm) την ποσότητα της βροχόπτωσης. Η διαφορά αναπληρώνεται από την απορροή νερού από τους ωκεανούς.

Εξάτμιση και αστάθεια

Το νερό εισέρχεται στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα της εξάτμισης από την επιφάνεια της Γης (δεξαμενές, έδαφος). εκκρίνεται από ζωντανούς οργανισμούς στη διαδικασία της ζωής (αναπνοή, μεταβολισμός, διαπνοή στα φυτά). είναι υποπροϊόν της ηφαιστειακής δραστηριότητας, της βιομηχανικής παραγωγής και της οξείδωσης διαφόρων ουσιών.

Εξάτμιση(συνήθως νερό) - η είσοδος υδρατμών στην ατμόσφαιρα λόγω του διαχωρισμού των ταχύτερα κινούμενων μορίων από την επιφάνεια του νερού, του χιονιού, του πάγου, του υγρού εδάφους, των σταγόνων και των κρυστάλλων στην ατμόσφαιρα.

Η εξάτμιση από την επιφάνεια της γης ονομάζεται φυσική εξάτμιση. Φυσική εξάτμιση και διαπνοή μαζί - εξατμισοδιαπνοή.

Η ουσία της διαδικασίας εξάτμισης είναι ο διαχωρισμός μεμονωμένων μορίων νερού από την επιφάνεια του νερού ή από το υγρό έδαφος και η μεταφορά του αέρα ως μόρια υδρατμών. Ο ατμός που περιέχεται στην ατμόσφαιρα συμπυκνώνεται όταν ο αέρας ψύχεται. Συμπύκνωση υδρατμών μπορεί επίσης να συμβεί μέσω της εξάχνωσης (η διαδικασία της άμεσης μετάβασης μιας ουσίας από αέριο σε στερεό, παρακάμπτοντας υγρό). Το νερό απομακρύνεται από την ατμόσφαιρα με τη βροχόπτωση.

Τα μόρια ενός υγρού βρίσκονται πάντα σε κίνηση και μερικά από αυτά μπορούν να διαπεράσουν την επιφάνεια του υγρού και να διαφύγουν στον αέρα. Τα μόρια αυτά αποκολλώνται των οποίων η ταχύτητα είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα κίνησης των μορίων σε μια δεδομένη θερμοκρασία και είναι επαρκής για να υπερνικήσει τις δυνάμεις της προσκόλλησης (μοριακή έλξη). Καθώς η θερμοκρασία ανεβαίνει, ο αριθμός των μορίων που βγαίνουν αυξάνεται. Τα μόρια ατμού μπορούν να επιστρέψουν από τον αέρα στο υγρό. Όταν η θερμοκρασία ενός υγρού αυξάνεται, ο αριθμός των μορίων που το εγκαταλείπουν γίνεται μεγαλύτερος από τον αριθμό που επιστρέφει, δηλ. το υγρό εξατμίζεται. Η μείωση της θερμοκρασίας επιβραδύνει τη μετάβαση των υγρών μορίων στον αέρα και προκαλεί τη συμπύκνωση του ατμού. Εάν οι υδρατμοί εισέλθουν στον αέρα, αυτός, όπως όλα τα άλλα αέρια, δημιουργεί μια ορισμένη πίεση. Καθώς τα μόρια του νερού κινούνται στον αέρα, η τάση ατμών στον αέρα αυξάνεται. Όταν επιτευχθεί μια κατάσταση κινητής ισορροπίας (ο αριθμός των μορίων που εγκαταλείπουν το υγρό είναι ίσος με τον αριθμό των μορίων που επιστρέφουν), η εξάτμιση σταματά. Αυτή η κατάσταση ονομάζεται κορεσμός , υδρατμοί σε αυτή την κατάσταση – κορεσμός , και τον αέρα πλούσιος . Η πίεση των υδρατμών στον κορεσμό ονομάζεται πίεση κορεσμένων υδρατμών (Ε), ή ελαστικότητα κορεσμού ή μέγιστη ελαστικότητα.

Μέχρι να επιτευχθεί η κατάσταση κορεσμού, λαμβάνει χώρα η διαδικασία εξάτμισης του νερού και η ελαστικότητα των υδρατμών (ε) πάνω από το υγρό είναι μικρότερη από τη μέγιστη ελαστικότητα: e<Е.

Εάν ο αριθμός των μορίων του νερού που επιστρέφουν είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των μορίων που διαφεύγουν, τότε γίνεται η διαδικασία της συμπύκνωσης ή της εξάχνωσης (πάνω από τον πάγο): e>E.

Η πίεση των κορεσμένων υδρατμών εξαρτάται από

· θερμοκρασία του αέρα,

στη φύση της επιφάνειας (υγρό, πάγος),

στο σχήμα αυτής της επιφάνειας,

αλατότητα του νερού.

Το μεγαλύτερο μέρος των υδρατμών εισέρχεται στην ατμόσφαιρα από την επιφάνεια των θαλασσών και των ωκεανών. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τις υγρές, τροπικές περιοχές της Γης. Στις τροπικές περιοχές, η εξάτμιση υπερβαίνει τη βροχόπτωση. Σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη εμφανίζεται η αντίθετη σχέση. Γενικά, σε όλη την υδρόγειο, η ποσότητα της βροχόπτωσης είναι περίπου ίση με την εξάτμιση.

Η εξάτμιση ρυθμίζεται από κάποιους φυσικές ιδιότητεςτο έδαφος, ιδίως η θερμοκρασία της επιφάνειας του νερού και των μεγάλων υδάτινων μαζών, οι επικρατούσες ταχύτητες του ανέμου εκεί. Όταν ο άνεμος φυσά πάνω από την επιφάνεια του νερού, μεταφέρει τον υγρό αέρα στην άκρη και τον αντικαθιστά με φρέσκο, πιο ξηρό αέρα (δηλαδή, η προσαγωγή και η τυρβώδης διάχυση προστίθενται στη μοριακή διάχυση). Όσο πιο δυνατός είναι ο άνεμος, τόσο πιο γρήγορα αλλάζει ο αέρας και τόσο πιο έντονη είναι η εξάτμιση.

Η εξάτμιση μπορεί να χαρακτηριστεί από την ταχύτητα της διαδικασίας. Ρυθμός εξάτμισης Το (V) εκφράζεται σε χιλιοστά στρώματος νερού που εξατμίζεται ανά μονάδα χρόνου από μια μονάδα επιφάνειας. Εξαρτάται από το έλλειμμα κορεσμού, την ατμοσφαιρική πίεση και την ταχύτητα του ανέμου.

Η εξάτμιση είναι δύσκολο να μετρηθεί υπό πραγματικές συνθήκες. Για τη μέτρηση της εξάτμισης, εξατμιστές διαφόρων σχεδίων ή πισίνες εξάτμισης (με επιφάνεια διατομή 20 m2 ή 100 m2 και 2 m βάθος). Αλλά οι τιμές που λαμβάνονται από τους εξατμιστές δεν μπορούν να εξισωθούν με την εξάτμιση από μια πραγματική φυσική επιφάνεια. Ως εκ τούτου, καταφεύγουν σε μεθόδους υπολογισμού: η εξάτμιση από την επιφάνεια του εδάφους υπολογίζεται με βάση τα δεδομένα για τις βροχοπτώσεις, την απορροή και την περιεκτικότητα σε υγρασία του εδάφους, τα οποία είναι πιο εύκολο να ληφθούν με μετρήσεις. Η εξάτμιση από την επιφάνεια της θάλασσας μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τύπους κοντά στη συνολική εξίσωση.

Γίνεται διάκριση μεταξύ πραγματικής εξάτμισης και εξάτμισης.

Αστάθεια– πιθανή εξάτμιση σε μια δεδομένη περιοχή υπό τις υπάρχουσες ατμοσφαιρικές συνθήκες.

Αυτό σημαίνει είτε εξάτμιση από την επιφάνεια του νερού στον εξατμιστή. εξάτμιση από την ανοιχτή επιφάνεια νερού ενός μεγάλου όγκου νερού (φυσικό γλυκό νερό). εξάτμιση από την επιφάνεια του υπερβολικά υγρού εδάφους. Η εξάτμιση εκφράζεται σε χιλιοστά του στρώματος του εξατμισμένου νερού ανά μονάδα χρόνου.

Στις πολικές περιοχές, η εξάτμιση είναι χαμηλή: περίπου 80 mm/έτος. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι υπάρχουν χαμηλές θερμοκρασίεςεπιφάνεια εξάτμισης, και η πίεση των κορεσμένων υδρατμών E S και η πραγματική πίεση των υδρατμών είναι μικρές και κοντά η μία στην άλλη, επομένως η διαφορά (E S – e) είναι μικρή.

Σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη, η εξάτμιση αλλάζεισε ένα ευρύ φάσμα και τείνει να αυξάνεται όταν μετακινείται από τα βορειοδυτικά προς τα νοτιοανατολικά της ηπείρου, γεγονός που εξηγείται από την αύξηση του ελλείμματος κορεσμού προς την ίδια κατεύθυνση. Χαμηλότερες τιμέςσε αυτή τη ζώνη της Ευρασίας παρατηρούνται στα βορειοδυτικά της ηπείρου: 400–450 mm, η μεγαλύτερη (έως 1300–1800 mm) στην Κεντρική Ασία.

Στις τροπικές περιοχέςΗ εξάτμιση είναι χαμηλή στις ακτές και αυξάνεται απότομα στα εσωτερικά τμήματα στα 2500–3000 mm.

Στον ισημερινόη εξάτμιση είναι σχετικά χαμηλή: δεν υπερβαίνει τα 100 mm λόγω της μικρής τιμής του ελλείμματος κορεσμού.

Η πραγματική εξάτμιση στους ωκεανούς συμπίπτει με την εξάτμιση. Στην ξηρά είναι σημαντικά λιγότερο, κυρίως ανάλογα με το καθεστώς υγρασίας. Διαφορά μεταξύ εξάτμισης και καθίζησηςμπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό του ελλείμματος ύγρανσης του αέρα.

Το πιο σημαντικό συστατικό του ισοζυγίου νερού είναι η εξάτμιση. Το πρόβλημα της απόκτησης αξιόπιστων για το κλίμα πληροφοριών σχετικά με την εξάτμιση είναι πολύ πιο οξύ από ό,τι για τις βροχοπτώσεις. Η συντριπτική πλειοψηφία των γνωστών δεδομένων βασίζεται σε μεθόδους υπολογισμού. Οι υπολογισμοί είναι περισσότερο ή λιγότερο αξιόπιστοι επιφάνεια του νερού, όπου η εξάτμιση μπορεί να ληφθεί ως εξάτμιση και αυτή η τιμή μπορεί να υπολογιστεί. Στην ξηρά, μια τέτοια προσέγγιση είναι αδύνατη, επομένως, οι άμεσες μετρήσεις της εξάτμισης γίνονται σε ένα αραιό δίκτυο, αλλά η χωρική κλιματική γενίκευση αυτών των δεδομένων είναι δύσκολη (Kislov A.V., 2011).

Στο Σχ. 3.5 και στον πίνακα. Ο Πίνακας 3.3 δείχνει τις υπολογιζόμενες ετήσιες ποσότητες εξάτμισης από την υποκείμενη επιφάνεια, από τις οποίες προκύπτει ότι η εξάτμιση από τους ωκεανούς υπερβαίνει σημαντικά την εξάτμιση από την ξηρά. Στο μεγαλύτερο μέρος του Παγκόσμιου Ωκεανού σε μεσαία και χαμηλά γεωγραφικά πλάτη, η εξάτμιση κυμαίνεται από 600 έως 2500 mm και τα μέγιστα φτάνουν τα 3000 mm. Στα πολικά νερά, παρουσία πάγου, η εξάτμιση είναι σχετικά μικρή. Στην ξηρά, τα ετήσια ποσά εξάτμισης κυμαίνονται από 100–200 mm σε πολικές και ερημικές περιοχές (ακόμη λιγότερο στην Ανταρκτική) έως 800–1000 mm σε υγρές τροπικές και υποτροπικές περιοχές (νότια Ασία, λεκάνη απορροής του ποταμού Κονγκό, νοτιοανατολικές ΗΠΑ, ανατολική ακτή της Αυστραλίας , νησιά της Ινδονησίας, Μαδαγασκάρη). Οι μέγιστες τιμές στην ξηρά είναι ελαφρώς περισσότερες από 1000 mm (Khromov S.P., Petrosyants M.A., 2001).

Ρύζι. 3.5. Κατανομή των μέσων ετήσιων τιμών (mm/έτος) της εξάτμισης από την υποκείμενη επιφάνεια (Atlas of Heat Balance of the Globe, 1963)

Πίνακας 3.3. Ετήσιες τιμές εξάτμισης (mm) για διαφορετικές ζώνες του βόρειου ημισφαιρίου (σύμφωνα με τον M.I. Budyko, 1980)

Έτσι, κατά μέσο όρο στις γεωγραφικές ζώνες στο βόρειο ημισφαίριο, οι υψηλότερες ετήσιες τιμές εξάτμισης παρατηρούνται στις τροπικές περιοχές. Καθώς μετακινείστε από τους τροπικούς στους πόλους, η εξάτμιση μειώνεται. Στην ισημερινή ζώνη και σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη, οι μέσες τιμές ετήσιας εξάτμισης σε ξηρά και θάλασσα είναι περίπου οι ίδιες, αλλά στις τροπικές και εύκρατες περιοχές, η εξάτμιση από την επιφάνεια της θάλασσας είναι μεγαλύτερη από την επιφάνεια της ξηράς. Η κατανομή της εξάτμισης είναι παρόμοια στο νότιο ημισφαίριο, αλλά στο ημισφαίριο ως σύνολο, η εξάτμιση είναι υψηλότερη και ανέρχεται σε περίπου 1250 mm, επομένως η περιοχή που καταλαμβάνει ο ωκεανός είναι μεγαλύτερη σε αυτό το ημισφαίριο (για το βόρειο ημισφαίριο, ο μέσος ετήσιος η τιμή εξάτμισης είναι περίπου 770 mm) (Climatology, 1989).

Για να ληφθούν φυσικά τεκμηριωμένες ιδέες σχετικά με τα χαρακτηριστικά του χωρικού σχεδίου της εξάτμισης, μπορεί κανείς να λάβει υπόψη το γεγονός ότι η τυρβώδης ροή των υδρατμών καθορίζεται από την κατακόρυφη κλίση υγρασίας στο επιφανειακό στρώμα και την ανάπτυξη του τυρβώδους καθεστώτος, το οποίο μπορεί να χαρακτηρίζονται παραμετρικά από το μέγεθος του διανύσματος ταχύτητας ανέμου και το κριτήριο ευστάθειας της ατμοσφαιρικής διαστρωμάτωσης. Από αυτή την άποψη, γίνεται σαφές, για παράδειγμα, γιατί κατά μήκος των ράβδων θερμά ρεύματα(Gulf Stream, Kuroshio, Βραζιλίας, Ανατολικής Αυστραλίας) η εξάτμιση είναι υψηλή. Αυξάνεται ιδιαίτερα σε χειμερινή ώρα, όταν ξηρός ψυχρός αέρας, που σχηματίζεται σε εξωτροπικά ηπειρωτικά κέντρα υψηλής πίεσης, εισέρχεται στη θάλασσα (λόγω της κυριαρχίας των δυτικών μεταφορών). Ταυτόχρονα, η ειδική κλίση υγρασίας αυξάνεται και οι αναταράξεις αυξάνονται απότομα λόγω της αναδυόμενης ασταθούς διαστρωμάτωσης θερμοκρασίας.

Οι εξεταζόμενες διατάξεις καθιστούν δυνατή την εξήγηση της ύπαρξης μεγάλων βροχοπτώσεων στο ITC από την άποψη του ισοζυγίου βροχοπτώσεων (r)και την ποσότητα της εξάτμισης (ΜΙ)(Εικ. 3.6). Σε τεράστια τμήματα των ωκεανών, εμπορικές μάζες αέρα του ανέμου συσσωρεύουν υγρασία (εδώ μι– r> 0) και «χύστε» αυτό το νερό στο VZK (όπου μι– r< 0). Τα συστήματα νεφών πολικών μετωπιαίων κυκλώνων σχηματίζονται σε τροπικό υγρό αέρα, έτσι ώστε οι υδρατμοί που μεταφέρουν σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη και ηπείρους (όπου μι– r< 0) συλλέχτηκε επίσης από τροπικά και υποτροπικά νερά του Παγκόσμιου Ωκεανού.

Το ισοζύγιο υγρασίας "εξάτμιση μείον βροχόπτωση" καθιστά δυνατή την κατανόηση των κύριων γεωγραφικών μοτίβων σχηματισμού της ροής του ποταμού - οι βαθύτεροι ποταμοί είναι εκείνοι των οποίων οι λεκάνες βρίσκονται σε περιοχές όπου E -r< 0. Χαρακτηριστικά παραδείγματα είναι οι ποταμοί Αμαζόνιος, Κονγκό, Γάγγης, Βραχμαπούτρα κ.λπ. Επιπλέον, δεν είναι μόνο τα ονομαζόμενα μεγάλα ποτάμια, που εκτείνονται σε χιλιάδες χιλιόμετρα, με πλήρη ροή, αλλά και σχετικά μικρά ποτάμια μεγάλων νησιών, όπως η Ινδονησία, τροφοδοτούνται όλο το χρόνο από άφθονη βροχόπτωση, η ποσότητα των οποίων είναι σημαντική υπερβαίνει την εξάτμιση.

Για τον ωκεανό, το ισοζύγιο ατμοσφαιρικής υγρασίας της «εξάτμισης μείον την κατακρήμνιση» είναι η κατακόρυφη ροή του «γλυκού νερού». Προσδιορίζει στα κύρια χαρακτηριστικά του τη χωρική ετερογένεια του πεδίου αλατότητας του νερού. ΣΕ Ειρηνικός ωκεανόςη βροχόπτωση υπερβαίνει την εξάτμιση και στον Ατλαντικό (και στον Ινδικό Ωκεανό) η εξάτμιση υπερβαίνει τη βροχόπτωση και την υψηλότερη επιφανειακή αλατότητα, και η χωρική της κατανομή ακολουθεί την κατανομή του ισοζυγίου «υετού μείον εξάτμιση». Ωστόσο, δεν καθορίζονται όλα τα χαρακτηριστικά του πεδίου αλατότητας αποκλειστικά από αυτή την ισορροπία. Έτσι, η αφαλάτωση του νερού αυξάνεται τοπικά κοντά στα στόμια μεγάλα ποτάμια(Amazon, Congo, Ganges). Στα πολικά γεωγραφικά πλάτη, εκτός από τους παραπάνω παράγοντες, ενεργό ρόλο στη διαδικασία σχηματισμού παίζει και το πεδίο αλατότητας. γλυκά νερά, που σχηματίζεται όταν λιώνει το χιόνι και το κάλυμμα πάγου (Kislov A.V., 2011).

Ρύζι. 3.6. Ισοζύγιο ατμοσφαιρικής υγρασίας «εξάτμιση μείον βροχόπτωση» στους ωκεανούς (cm/έτος): 1 – ισογραμμές >0 ; 2 – ισολίνες <0 (Kislov A.V., 2011)

Εξάτμιση και αστάθεια. Γεωγραφική κατανομή εξάτμισης και πτητικότητας (ανάλυση χαρτών εξάτμισης και πτητικότητας)

ΕΞΑΤΜΙΣΗ (Ρωσικά) - η μετάβαση μιας ουσίας από υγρή ή στερεή κατάσταση σε αέρια κατάσταση - στον ατμό. Στη φύση, οι υδρατμοί εισέρχονται στην ατμόσφαιρα από την επιφάνεια του νερού, του εδάφους, της βλάστησης, του πάγου και του χιονιού. Η εξάτμιση εξαρτάται από τη θερμοκρασία και την υγρασία του αέρα, από την επιφάνεια εξάτμισης και την ταχύτητα του ανέμου.

ΕΞΑΤΜΙΣΙΜΟΤΗΤΑ -- η μέγιστη δυνατή εξάτμιση υπό δεδομένες μετεωρολογικές συνθήκες από μια επαρκώς υγροποιημένη υποκείμενη επιφάνεια, δηλαδή σε συνθήκες απεριόριστης παροχής υγρασίας. Η εξάτμιση εκφράζεται σε χιλιοστά του στρώματος του εξατμισμένου νερού και είναι πολύ διαφορετική από την πραγματική εξάτμιση, ειδικά στην έρημο, όπου η εξάτμιση είναι κοντά στο μηδέν και η εξάτμιση είναι 2000 mm ετησίως ή περισσότερο.

Η θερμότητα καταναλώνεται στην εξάτμιση, με αποτέλεσμα να μειώνεται η θερμοκρασία της επιφάνειας εξάτμισης. Αυτό έχει μεγάλη σημασία για τα φυτά, ειδικά σε ισημερινά-τροπικά γεωγραφικά πλάτη, όπου η εξάτμιση μειώνει την υπερθέρμανση τους. Το νότιο ημισφαίριο του ωκεανού είναι πιο κρύο από το βόρειο ημισφαίριο, εν μέρει για τον ίδιο λόγο.

Η ημερήσια και ετήσια πορεία της εξάτμισης συνδέεται στενά με τη θερμοκρασία του αέρα. Οι τιμές εξάτμισης στα πολικά γεωγραφικά πλάτη είναι περίπου 60-80 mm με μέγιστη τιμή 100-120 mm λόγω χαμηλών θερμοκρασιών αέρα και, κατά συνέπεια, κοντινές τιμές E1 (πραγματική πίεση υδρατμών) και e (μέγιστη ελαστικότητα).

Σε πολικές περιοχές, σε χαμηλές θερμοκρασίες της επιφάνειας εξάτμισης, τόσο η ελαστικότητα κορεσμού Es όσο και η πραγματική ελαστικότητα e είναι μικρές και κοντά η μία στην άλλη. Επομένως, η διαφορά (Es - e) είναι μικρή και μαζί με αυτήν και ο ρυθμός εξάτμισης είναι μικρός. Στο Spitsbergen είναι μόνο 80 mm ετησίως, στην Αγγλία περίπου 400 mm, στην Κεντρική Ευρώπη περίπου 450 mm. Στην ευρωπαϊκή επικράτεια της Ρωσίας, η εξάτμιση αυξάνεται από βορειοδυτικά προς νοτιοανατολικά μαζί με αύξηση της έλλειψης υγρασίας. Στο Λένινγκραντ είναι 320 mm το χρόνο, στη Μόσχα 420 mm, στο Λούγκανσκ 740 mm. Στην Κεντρική Ασία, με τις υψηλές καλοκαιρινές θερμοκρασίες και το μεγάλο έλλειμμα υγρασίας, η εξάτμιση είναι πολύ μεγαλύτερη: 1340 mm στην Τασκένδη και 1800 mm στο Nukus.

Στις τροπικές περιοχές, η εξάτμιση είναι σχετικά χαμηλή στις ακτές και αυξάνεται απότομα στο εσωτερικό, ειδικά στις ερήμους. Έτσι, στην ακτή του Ατλαντικού της Σαχάρας, ο ετήσιος ρυθμός εξάτμισης είναι 600-700 mm και σε απόσταση 500 km από την ακτή - 3000 mm. Στις πιο ξηρές περιοχές της Αραβίας και των ερήμων του Κολοράντο είναι πάνω από 3000 mm. Μόνο στη Νότια Αμερική δεν υπάρχουν περιοχές με ετήσιο ρυθμό εξάτμισης άνω των 2500 mm.

Στον ισημερινό, όπου το έλλειμμα υγρασίας είναι μικρό, η εξάτμιση είναι σχετικά χαμηλή: 700-1000 mm. Στις παράκτιες ερήμους του Περού, της Χιλής και της Νότιας Αφρικής, η ετήσια εξάτμιση δεν είναι επίσης μεγαλύτερη από 600-800 mm.

Η γεωγραφική κατανομή της πραγματικής εξάτμισης ανά γεωγραφικό πλάτος έχει ως εξής:

Σε γεωγραφικό πλάτος 0-10°, η εξάτμιση στην ξηρά είναι 112 cm, στον ωκεανό - 110 cm.

Σε γεωγραφικό πλάτος 20-30°, η εξάτμιση στην ξηρά είναι 37 cm, στον ωκεανό - 130 cm.

Σε γεωγραφικό πλάτος 40-50°, η εξάτμιση στην ξηρά είναι 37 cm, στον ωκεανό - 70 cm.

Σε γεωγραφικό πλάτος 60-90°, η εξάτμιση στην ξηρά είναι 8 cm, στον ωκεανό - 15 cm.