Temperatur sahəsi

MİLLİ AVİASİYA AKADEMİYASI

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

Şkalanın adıBuzun ərimə

nöqtəsiSuyun qaynama

noqtəsi

Şkalada dərəcələrin

sayı

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:

Farangeytdən Selsiyə keçmək üçün:

Kelvin şkalasından Selsiyə və əksinə keçmək üçün:

325

9 00 CtFt

)32(9

5 00 FtCt

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:

burada, T - mütləq temperatur, R – universal qaz sabiti, Cp – xüsusi istilik tutumu.

pCR

0

p

pT

Θ

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:

100m0,65r

100m0,98q

Temperaturun lokal dəyişməsi

Fəzanın verilmiş nöqtəsində temperaturun lokal dəyişməsi aşağıdakı bərabərliklə ifadə olunur:

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.

dt

dT

z

T

y

Tv

x

Tu

t

T

w

Proseslərin adiabatik hesab edildiyi sərbəst atmosferdə şərti tam ödənildiyi üçün temperaturun lokal dəyişmələri ifadəsi aşağıdakı şəkli almış olur:

- temperaturun şaquli qradiyenti, a quru adiabatik qradiyent (buludluq olduqda rütubətli adiabatik qradiyent), w - şaquli hərəkətlərin sürətidir.

wdt

dTa

awy

Tv

x

Tu

t

T

z

T

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:

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.

β α QVcos

at

T

Havanın şaquli hərəkəti ilə əlaqədar olan temperatur dəyişmələri

Hər hansı səthdə şaquli hərəkətlər hesabına temperaturun dəyişməsi aşağıdakı düsturla ifadə edilir:

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.

av

wt

T

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:

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.

S

PG

1

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:

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=0 , ⁰ sin 0 =0). ⁰

sin2 uA

Sürtünmə qüvvəsiSürtünmə 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:

burada: к – səthin kələkötürlüyündən və hündürlükdən asılı olan sürtünmə əmsalı.

kuR

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:

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.

r

uC

2

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:

(siklonda)

(antisiklonda).

r

V1VV

2

gqr l

r

V1VV

2

gqr l

Geostrofik küləkSürtünmə 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:

burada, ρ – havanın sıxlığı, l – Koriolis parametri.

n

p1Vg

l

Şəkil 3. düzxətli izobarlar boyunca geostrofik küləklərin inkişafi

Geostrаfik külək

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 küləklərYerli 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.