Transcript Temperatur sah*si

MİLLİ AVİASİYA
AKADEMİYASI
Temperatur sahəsi
Havanın temperaturu haqda ümumi məlumat
Havanın
temperaturu
vacib
meteoroloji
elementlərdən olub, atmosferin istilik vəziyyətini
xarakterizə edir və atmosferin tərkib hissəsi olan atom və
molekulların hərəkətinin orta kinetik enerji ölçüsüdür.
Normal şəraitdə havanın temperaturu hündürlükdən
asılı olaraq azalır. Temperaturun hündürlükdən asılı
olaraq
artması
inversiya
adlanır.
Temperatur
hündürlükdən asılı olaraq sabit qalırsa, buna izotermiya
deyilir.
Havanın temperaturunun ölçü şkalaları
Şkalada
dərəcələrin
sayı
Şkalanın adı
Buzun ərimə
nöqtəsi
Suyun qaynama
noqtəsi
Selsi (0С)
0
100
100
Farangeyt (0F)
32
212
180
Kelvin (K)
273
373
100
Müxtəlif temperatur şkalaları arasında əlaqə
Temperaturun qiymətinin bir şkaladan digərinə çevirmək
məqsədilə aşağıdakı düsturlardan istifadə olunur.
Selsidən Farangeytə keçmək üçün:
9 0
t F  t C  32
5
0
Farangeytdən Selsiyə keçmək üçün:
5
t 0C  (t 0 F  32)
9
Kelvin şkalasından Selsiyə və əksinə keçmək üçün:
TK=tºC+273
Potensial temperatur
Potensial temperatur – havanın adiabatik olaraq
standart təzyiqə (adətən 1000 hPa) gətirilmiş
temperaturuna deyilir. Potensial temperatur Puasson
tənliyi ilə müəyyən olunur:
p 
Θ T  0 
 p
R
Cp
burada, T - mütləq temperatur, R – universal qaz sabiti, Cp
– xüsusi istilik tutumu.
Temperatur sahəsi izotermlər, onun zaman daxilində
dəyişmələri isə izallotermlər (temperaturun bərabər dəyişmə
nöqtələrini birləşdirən səlis əyri xətlər) vasitəsilə ifadə
olunur.
Temperatur sahəsinin əsas xarakteristikaları onun üfüqi
və şaquli toplananlarıdır və toplananlar temperaturun üfüqi
və şaquli qradiyentləri adlanırlar. Temperaturun şaquli
qradiyenti üfüqi qradiyentdən dəfələrlə böyükdür.
Atmosferin dayanıqlıq vəziyyətini qiymətləndirmək
üçün temperaturun quru (q) və rütubətli (r) adiabatik
qradiyent göstəricilərindən də istifadə olunur:
  0,98 100m
q
  0,65 100m
r
Temperaturun lokal dəyişməsi
Fəzanın verilmiş nöqtəsində temperaturun lokal
dəyişməsi aşağıdakı bərabərliklə ifadə olunur:
 T
T
T 
T dT
  w
  u
v

t
y 
z dt
 x
Bərabərlikdən sağ tərəfdə birinci hədd temperaturun
advektiv dəyişməsini ifadə edir.
İkinci hədd hava hissəciklərinin şaquli hərəkəti
hesabına temperaturun dəyişməsini ifadə edir.
Üçüncü hədd hissəciyin özünün temperaturunun
dəyişməsini ifadə edərək, əsasən, itilik axını ilə bağlı olur.
Proseslərin adiabatik hesab edildiyi sərbəst
atmosferdə dTdt   w şərti tam ödənildiyi üçün
temperaturun lokal dəyişmələri ifadəsi
aşağıdakı şəkli almış olur:
a
 T
T
T 
  w a   
  u
v
t

x

y


T
z
- temperaturun şaquli qradiyenti,
a quru adiabatik qradiyent (buludluq olduqda
rütubətli adiabatik qradiyent), w - şaquli
hərəkətlərin sürətidir.

Temperaturun advektiv dəyişməsi
Temperaturun müsbət advektiv dəyişməsi istilik
adveksiyası, mənfi advektiv dəyişməsi isə soyuq adveksiyası
ilə bağlıdır. Temperaturun advektiv dəyişməsi onun şaquli
qradiyenti, yerdəyişmənin sürəti (küləyin sürəti), həmçinin
temperatur qradiyenti ilə külək vektoru arasındakı bucaqdan
asılıdır:
 T 

  αQVcosβ

t

a
burada, Q – temperaturun üfüqi qradiyenti, V- küləyin sürəti,
 - Q və V arasında qalan bucaq, - vahidin seçilməsindən
asılı olan əmsaldır.
Temperaturun advektiv dəyişmələri 12 saata bir neçə
dərəcə təşkil edir, lakin, atmosfer cəbhələrinin keçməsi
zamanı o daha az müddətdə, əsasən də yerüstü təbəqədə 10°C
və daha çox ola bilər.
Havanın şaquli hərəkəti ilə əlaqədar olan
temperatur dəyişmələri
Hər hansı səthdə şaquli hərəkətlər hesabına
temperaturun dəyişməsi aşağıdakı düsturla ifadə edilir:
 T 

  w a   
 t  v
Dayanıqlı stratifikasiya zamanı (<a) qalxan
hərəkətlər bu səviyyədə temğeraturun aşağı düşməsinə,
dayanıqsız stratifikasiya zamanı isə (>a) temperaturun
artmasına səbəb olur. Havanın enən hərəkətləri (w<0)
dayanıqlı stratifikasiya zamanı temperaturun artmasına,
dayanıqsız stratifikasiya zamanı isə azalmasına səbəb
olur.
Külək sahələri
Havanın yer səthinə nəzərən yerdəyişməsinə külək
deyilir. Külək vektorial kəmiyyət olub, sürət və istiqaməti
ilə təyin edilir.
Küləyin istiqaməti 0-360° arasında dəyişməklə, 16
rumba əsasən (8 əsas, 8 aralıq) təyin edilir. Küləyin
istiqaməti onun hansı tərəfdən əsdiyini bildirir. Belə
küləklərə meteoroloji küləklər deyilir. Bundan başqa
aviasiyada aeronaviqasiya küləklərindən istifadə olunur
ki, bu küləklər meteoroloji küləklərdən 180° fərqlənirlər.
Küləyin istiqaməti yüksək təzyiq sahəsindən alçaq
təzyiq sahəsinə doğru yönəlir. Küləyin sürəti təzyiq
sahələri arasındakı fərqlə düz mütənasibdir. Yəni təzyiqin
böyük fərqlərində şürət böyük, az fərqlərində isə kiçik
olur.
Küləyin sürəti m/san (MPS), düyün (KT),
km/saat (KPH) ilə ölçülür və vahidlər arasında
əlaqə aşağıdakı kimidir:
1 m/san = 2 düyün = 3,6 km/saat
Küləyin ani sürəti – küləyin verilmiş
zaman anındakı sürətinə deyilir. Bundan başqa,
küləyin 2 və 10 dəqiqəlikortalaşdırılmış,
maksimal və ani şiddətlənmə qiymətlərindən
də istifadə olunur.
Yer səthində külək izobar boyunca deyil, izobara
müəyyən bucaq altında əsir və əgər arxası küləyə doğru
dayansaq alçaq təzyiq sahəsi bizdən sol tərəfdə və bir
qədər irəlidə yerləşmiş olacaqdır, yüksək təzyiq sahəsi isə
bizdən sağda və bir qədər arxada yerləşəcəkdir. Buna
küləyin barik qanunu deyilir (Beys-Ballo qanunu).
Praktiki olara, yerüstü xəritədə küləyin istiqamətini
müəyyən etmək üçün yüksək təztiqli izobardan alçaq
təzyiqli izobara perpendikulyar endirmək lazımdır. Sonra
onu 50-60° sağ tərəfə meyl etdirmək lazımdır. Bununla da
küləyin hansı istiqamətdən əsdiyini müəyyən etmiş
oluruq.
Atmosferdə təsir edən qüvvələr
Atmosferdə hava hissəciklərinin hərəkəti bir neçə
qüvvənin təsiri altında baş verir: barik qradiyent qüvvəsi,
Koriolis qüvvəsi, mərkəzdənqaçma qüvvəsi və sürtünmə
qüvvəsi.
Barik qradiyent qüvvəsi
Atmosferdə hava hissəciklərinin hərəkətini yaradan
qüvvə barik qradiyent qüvvəsidir. Vahid kütləyə təsir edən
üfüqi barik qradiyent üfüqi barik qradiyent qüvvəsini G
ifadə edir:
1 P
G
 S
burada: ρ-havanın sıxlığıdır.
Üfüqi barik qradiyent qüvvəsinin fasiləsiz təsiri
altında havanın hərəkət sürəti böyük qiymətlər ala
bilərdi. Lakin, atmosferdə təsir edən digər qüvvələr
büfüqi
barik
qradiyent
qüvvəsinin
təsrini
nizamlanmasını təmin edirlər.
Şəkil 1. Barik qradiyent qüvvəsinin təsiri ilə yanan qüvvələr.
Koriolis qüvvəsi
Yer kürəsinin öz oxu ətrafında sutkalıq dövr etməsi
nəticəsində yaranan inersiya qüvvəsidir. Hərəkət edən
hava kütləsi ona görə sapmaya məruz qalır ki, Yer kürəsi
öz oxu ətrafında fırlandığı halda hava kütləsi ətalətə görə
kosmik fəzaya nisbətən ilkin hərəkət istiqamətini
saxlamağa çalışır. Koriolis qüvvəsi havanın hərəkət
istiqamətinə həmişə 90° bucaq altında təsir edir: Şimal
yarımkürəsində sola doğru, Cənub yarımkürəsində isə
sağa doğru. Buna görə də, Koriolis qüvvəsi hava axının
hərəkət sürətini dəyişmir, yalnız onun istiqamətinə təsir
edir.
Şəkil 2. Koriolis qüvvəsinin küləklərə təsiri.
Vahid kütləyə təsir edən Kariolis qüvvəsi aşağıdakı
kimi təyin olunur:
A  2u sin 
burada: ω- Yerin fırlanma bucaq sürəti (7,29·10-5c-1);
u – hava axınının sürəti; φ – coğrafi enlik.
Koriolis qüvvəsinin qiyməti küləyin sürəti və coğrafi
enlikdən asılıdır. Ekvatora doğru onun qiyməti kiçilir və
ekvatorda sıfıra bərabər olur (φ=0⁰, sin 0⁰=0).
Sürtünmə qüvvəsi
Sürtünmə qüvvəsi (R) hərəkət edən havanın yer
səthinə sürtünməsi nəticəsində yaranır. Sürtünmə qüvvəsi
həmişə hərəkətin əks istiqamətində yönəlmiş olur.
Sürtünmə qüvvəsi küləyin həm istiqaməti, həm də
sürətinə təsir göstərir.
Aürtünmə qüvvəsi küləyin sürət və istiqamətinə
yalnız yerüstü təbəqədə təsir göstərir. Yerüstü təbəqədə
külətin barik qradiyentdən sapma bucağı təqribən 40°
təşkil edir.
Hündürlük artdıqca sürtünmə qüvvəsinin təsiri azalır
və küləyin istiqaməti sağa dönərək izobara (izohipsə)
yaxınlaşırvə onun sürəti artır.
Sürtünmə qüvvəsi quru səth üzərində daha böyük
təsirə malikdir.
Vahid kütləyə təsir edən sürtünmə qüvvəsi
aşağıdakı
düsturla
ifadə
olunur:
R  ku
burada: к – səthin kələkötürlüyündən və
hündürlükdən asılı olan sürtünmə əmsalı.
Mərkəzdənqaçma qüvvəsi
Mərkəzdənqaçma qüvvəsi (C) hava axınının
əyrixətli hərəkəti zamanı yaranır. O, fırlanma
mərkəzindən əyrilik radiusu üzrə yönəlmiş olur.
Mərkəzdən qaçma qüvvəsinin vahid kütləyə təsir edən
qiyməti
aşağıdakı
düsturla
təyin
olunur:
u2
C
r
burada: r – trayektoriyanın əyrilik radiusu.
Düzxətli hərəkət zamanı mərkəzdən qaçma qüvvəsi
sıfıra bərabər olur.
Mülayim enliklərin siklon və antisiklonlarında
hərəkət zamanı (əyrilik radiusu 1000 km və daha böyük)
mərkəzdən qaçma qüvvəsinin qiyməti çox kiçik olur və
buna görə də hesablamalarda nəzərə alınmır.
Sürtünmə qüvvəsinin təsirinin
nəzərə alınmasından asılı olaraq
geostrofik və qradiyent küləklər
Qradiyent külək
Əyrixətli izobarlar boyunca havanın qərarlaşmış
hərəkətinə qradiyent külək deyilir. Qradiyent küləyin
istiqaməti izobarlara elə yönəlmiş olur ki, alçaq təzyiq sahəsi
həmişə hava axınından solda qalır.
Qradiyent küləyin sürəti izobarların və ya izohipslərin
əyrilik radiusundan asılıdır və aşağıdakı kimi müəyyən
olunur:
1 V2
Vqr  Vg 
(siklonda)
l r
1 V2
Vqr  Vg 
l r
(antisiklonda).
Geostrofik külək
Sürtünmə qüvvəsinin təsiri olmadıqda havanın
düzxətli izobarlar boyunca havanın qərarlaşmış
hərəkətinə Geostrofik külək deyilir. Geostrofik küləyin
vektoru izobarlar boyunca ele yönəlmiş olur ki, alçaq
təzyiq
sahəsi
şimal
yarımkürəsində
hərəkət
istiqamətindən solda, cənub yarımkürəsində isə sağda
qalır.
Geostrofik
küləyin
sürəti
aşağıdakıdüsturla
hesablanır:
1 p
Vg 
l n
burada, ρ – havanın sıxlığı, l – Koriolis parametri.
Geostrаfik külək
Şəkil 3. düzxətli izobarlar boyunca geostrofik
küləklərin inkişafi
Küləyin hündülükdən asılı olaraq dəyişməsi
Hündürlükdən asılı olaraq küləyin sürət və istiqaməti
dəyişir. Yer səthindən 1000-1500 m hündürlüyə qədər
olan təbəqədə (sürtünmə təbəqəsi) hündürlüyə qalxdıqca
sürtünmə qüvvəsinin təsiri azalır, buna görə də,
hündürlüyə qalxdıqca küləyin sürəti artır və istiqamətini
qradiyent olana qədər sağ tərəfə dəyişir. Hündürlüyə
qalxdıqca üfüqi barik qradiyent qüvvəsinin vektorundan
sapma bucağı tədricən artır və 1000…1500 m
hündürlükdə 90°-yə çatır.
Şəkil 4. Sürtünmə təbəqəsində küləyin istiqamət və
sürətinin hündürlükdən asılı olaraq dəyişməsi
(Ekman spiralı)
Sürtünmə təbəqəsindən yuxarıda, sərbəst atmosferdə
küləyin sürəti hündürlükdən asılı olaraq həm arta, həm də
azala bilər. Burada küləyin həm sol, həm də sağ tərəfə
dönmələri müşahidə olunur, bəzən isə, yer səthindəki
küləyə əks istiqamətdə əsən hava axınları da mövcud olur.
Belə ki, sürtünmə təbəqəsindən yuxarıda külək
müvafiq səviyyənin izobarları boyunca yönəlmiş
olduğuna görə sərbəst atmosferdə küləyin dəyişkənliyi
barik sahənin yenidən qurulması ilə şərtlənir. Buna görə
də üfüqi barik qradiyent qüvvəsinin istiqaməti də
dəyişmiş olur.
Yerli küləklər
Yerli fiziki-coğrafi və termik şəraitin təsirindən yaranan və
həmin yerin tipik xüsusiyyətlərini daşıyan hava axınlarına yerli
küləklər deyilir.
Yerli küləklərə aşağıdakıları misal göstərmək olar: dağ-dərə
küləkləri, fyon, bora, xəzri, gilavar və s..
Dağ-dərə küləkləri az buludlu hava şəraitində nisbətən kiçik
təzyiq qradiyenti fonunda yaxşı biruzə olunurlar. Günəşin
çıxmasından sonra dağların yamacı dərədən tez qızır və nəticədə
dərə boyunca yuxarıya doğru havanın sirkulyasiya hərəkəti başlayır.
Küləyin sürəti maksimal qiymətinə günorta saatlarında çatır və
günün ikinci yarısında dərə küləyi tədricən zəifləyir.
Bünəş batdıqdan sonra küləyin dərəyə doğru əsməyə başlayır.
Buna yamacların gecə soyuması səbəb olur.
Beləliklə, dağlarda dayanıqlı hava şıraitində dağ və dərə
küləklərinin bir birini əvəz edən sirkulyasiya müşahidə olunur.
Fyon küləkləri
Fyonlar həm termik sirkulyasiya, həm də
relyefin təsiri və hava axınlarının mexaniki
qarışması nəticəsində yaranırlar. Hava kütlələri
dağ silsilələrini aşıb keçərkən dağın əks
tərəfində (külək tutmayan hissəsində) enən
hava axınları yaranır və hava kütlələri quru
adiabatik olaraq isinməyə başlayır. Külək
tutmayan yamacla aşağı enən hava qızır və
onda olan su buxarı doyma vəziyyətindən
uzaqlaşır, hava dərəyə doğru daha yüksək
temperatur və az nisbi rütubətli halda daxil
olur. Beləliklə, fyonlar dağdan dərəyə doğru
əsən isti, quru küləklərdir.
Şəkil 5. Fyonların yaranma sxemi.