Основные характеристики влажности воздуха

Влагосодержание воздуха, т. е. содержание в нем водяного пара, характеризуется рядом величин.

Абсолютная влажность «а» — масса водяного пара в граммах в 1 м³ воздуха (г/м³). Абсолютную влажность воздуха часто выража­ют через фактическую упругость, или дав­ление водяного пара, — «е» (гПа). Она за­висит от температуры: чем она выше, тем боль­ше водяного пара может содержаться в воздухе, но до определенного предела — состояния на­сыщения. Абсолютная влажность воздуха боль­ше над океанами, чем над материками, где ог­раниченны запасы воды.

Давление насыщенного водяного пара, или упругость насыщения, «Е» — давле­ние водяного пара в состоянии насыщения (гПа). Поскольку это максимальное давление водяного пара, возможное при данной темпе­ратуре, его часто называют максимальной влажностью. Зависимость Е от температуры также прямая.

Относительная влажность воздуха «f» — это отношение фактической упруго­сти водяного пара к упругости насыщения при данной температуре, выраженное в процентах:

Она показывает степень насыщения возду­ха водяным паром. Зависимость от темпера­туры обратная.

Дефицит насыщения «Д» — разность между упругостью насыщения при данной тем­пературе воздуха и фактической упругостью водяного пара:

Д = Е-е (гПа).

Он характеризует недостаток пара для на­сыщения воздуха.

Точка росы «τ⁰» — температура, при ко­торой содержащийся в воздухе водяной пар достигает насыщения при неизменном давле­нии. Относительная влажность воздуха при этом становится 100 %. Чем меньше разница между фактической температурой и точкой ро­сы, тем ближе воздух к состоянию насыще­ния. По достижении точки росы наступает кон­денсация водяного пара.

Изменение температуры воздуха обуслов­ливает суточный и годовой режимы харак­теристик влажности.

Рис. 38. Распределение среднемесячного давления водя­ного пара в июле (гПа)

Абсолютная влажность воздуха над океа­нами и на побережьях имеет простой суточ­ный ход в соответствии с ходом температуры и испарения: один минимум перед восходом Солнца и один максимум в 14—15 ч. Таков же суточный ход абсолютной влажности воз­духа над охлажденными материками зимой. В теплое время года в глубине материков су­точный ход ее имеет вид двойной волны. Пер­вый минимум перед восходом Солнца объяс­няется ночным понижением температуры и конденсацией части водяного пара в виде рос и туманов. Первый максимум наступает око­ло 9 ч утра, когда уже значительна темпера­тура, вследствие чего испарение и приземные слои воздуха обогащены водяным паром, но еще нет конвекции. Днем около 15 ч наблю­дается второй минимум абсолютной влажно­сти воздуха из-за того, что в процессе интен­сивной конвекции водяной пар переносится вверх и его отток не успевает компенсиро­ваться испарением. Вечером около 21 ч кон­векция ослабевает, а испарение с нагретой по­верхности еще значительно. Поэтому наблю-

дается второй максимум абсолютной влажно­сти воздуха.

Годовой ход абсолютной влажности возду­ха соответствует годовому ходу температуры: наибольшие значения — летом, наимень­шие — зимой. Разница между ними тем зна­чительнее, чем больше годовая амплитуда температуры. Она мала в экваториальном и морском климатах, велика в резко континен­тальном и муссонном.

Суточный ход относительной влажности воздуха обратен суточному ходу температуры, так как с ростом температуры испарение и влагосодержание воздуха растут медленнее, чем теоретическая величина Е. К тому же фак­тическое влагонасыщение лимитировано запа­сами влаги в почвогрунтах. Максимум отно­сительной влажности наступает перед восхо­дом Солнца, минимум — около 15 ч. В годовом ходе относительной влажности минимум сред­немесячных значений приходится на самый теп­лый месяц, максимум — на самый холодный: например, в Москве в июле 65 — 70%, в ян­варе около 85%. Исключение составляют рай­оны с муссонным климатом, где летом при господстве морского воздуха и обильных дож­дях относительная влажность воздуха 85 —

90%, зимой — сухой воздух с материка и влажность 65—70%.

Географическое распределение влажности воздуха зависит от температуры и соответст­венно испарения и от переноса влаги воздуш­ными потоками из одних мест в другие. В це­лом в распределении влажности воздуха на­блюдается зональность.

Фактическая упругость водяного пара за­кономерно убывает от экватора к полюсам (рис. 38, 39). Близ экватора ее годовая вели­чина составляет 20—25 гПа, в тропических широтах — 10 гПа (зимой), 20 гПа (летом), в умеренных соответственно от 2 — 5 до 15 — 20 гПа, близ полюсов — 1—3 гПа. Для всей Земли в целом абсолютная влажность воздуха составляет 11 г/м³.

Географическое распределение относитель­ной влажности воздуха имеет более сложный характер по сравнению с абсолютной влажно­стью, и ее изменения по широтам не столь значительны (рис. 40, 41). В экваториальной зоне относительная влажность воздуха боль­шая — 80 — 85%, так как велико влагосодержание воздуха, но не слишком высокие тем­пературы вследствие большой облачности и затрат тепла на испарение. Таких же высоких

Рис. 39. Распределение среднемесячного давления водя­ного пара в январе (гПа)

значений относительная влажность достигает и в полярных районах, но причина другая: здесь слишком низки температуры, особенно зимой во время полярной ночи, в связи с чем даже при малом влагосодержании воздух бли­зок к состоянию насыщения. Сходная карти­на зимой и в Восточной Сибири (75—80%). В тропических широтах относительная влаж­ность понижена и в среднем за год составля­ет около 70%, а в пустынях и полупусты­нях — 50 — 60%. В умеренных широтах ее значения достигают 70 — 80%. Наименьшая среднегодовая величина относительной влаж­ности (менее 30%) зафиксирована в долине Нила (г. Хартум), наибольшая (около 90%) — в устье Амазонки.

Значение влажности воздуха для природ­ных процессов весьма велико. Абсолютная влажность воздуха является величиной, опре­деляющей в значительной степени количество осадков: чем она выше, тем они обильнее. В то же время важно учитывать и относитель­ную влажность: чем она больше, тем воздух ближе к состоянию насыщения и конденсации водяного пара. В силу больших величин аб-

Рис. 40. Распределение среднемесячной относительной влажности в июле (%)

Рис. 41. Распределение среднемесячной относительной влажности в январе (%)

cолютной и относительной влажности воздуха в экваториальной зоне там выпадает наибольшее количество осадков. Данные о влажности

воздуха используются в различных отраслях народного хозяйства, особенно в сельском хо­зяйстве.