Реферат: Особенности аэромассы

Особенности аэромассы

Смесь газов, составляющих земную атмосферу, обычно называют воздухом. В нем различают так называемый «сухой воздух», атмосферную воду и атмосферные аэрозоли. Кроме того, в воздухе встречаются различные частички органического происхождения (споры, семена, пыльца, продукты органического распада).

К атмосферным аэрозолям относятся взвешенные в атмосфере твердые и жидкие частички: пыль, морская соль, различные дымы (лесных пожаров, вулканических извержений, индустриального происхождения). Вода, находящаяся в атмосферном воздухе в виде водяного пара или взвешенных продуктов конденсации (капель, кристаллов), называется атмосферной водой.

Частички органического происхождения относятся к биомассам, атмосферные аэрозоли — это в основном литомассы, а атмосферная вода — гидромассы. «Сухой воздух» ПТК, т. е. воздух, не содержащий водяного пара, твердых частичек и частиц органического происхождения, составляет аэромассу. Газовый состав, плотность и некоторые физические свойства.

Газовый состав атмосферы и физические свойства воздуха детально рассматриваются в курсах метеорологии, а также физики атмосферы. Поэтому напомним только то, что основную массу воздуха составляют (% по объему): азот — 78,084, кислород — 20,946 и аргон — 0,934. Кроме того, в состав воздуха входят диоксид углерода, неон, гелий, метан, криптон, водород, озон и др. Такое важное свойство как давление зависит в первую очередь от высоты местности над уровнем моря, температуры и других метеорологических условий (скорости и направления ветра, осадков, облачности). В центре антициклонов наблюдается повышенное давление (до 1078 гПа), а в циклонах — пониженное (до 887 гПа). Кроме того, существуют суточные колебания давления, связанные с лунными и солнечными приливами. Плотность воздуха зависит в основном от высоты местности:

Изменение плотности воздуха при подъеме на 1000 м соответствует изменению плотности при увеличении температуры воздуха на 20—30° С.

Аэромассы и воздушные массы

Аэромассы и воздушные массы не являются синонимами; это, хотя и близкие, но все же различные понятия.

Воздушными массами в синоптической метеорологии называют относительно однородные по физическим свойствам части тропосферы, внутри которых наблюдаются небольшие градиенты температуры и ряда других метеорологических величин, а изменения этих величин с высотой имеют определенную закономерность, характерную для данной воздушной массы в целом. Горизонтальные размеры воздушных масс измеряются тысячами километров, вертикальные — несколькими километрами.

Согласно термодинамической классификации различают следующие типы.

1. Теплые воздушные массы — устойчивые и неустойчивые.

2. Холодные воздушные массы — устойчивые и неустойчивые.

3. Нейтральные (местные) воздушные массы — устойчивые и неустойчивые.

Географическая классификация воздушных масс основана на географическом положении очагов формирования воздушных масс. Различают:

1. Арктический или антарктический воздух (АВ).

2. Воздух умеренных широт (УВ), иногда называемый полярным воздухом (ПВ).

3. Тропический воздух (ТВ).

Каждая из этих воздушных масс делится, в свою очередь, на морскую (м) или континентальную (к), в зависимости от характера подстилающей поверхности и очага ее формирования. Иногда дополнительно уточняется этот очаг, например средиземноморский морской тропический воздух и т. п.

Воздушные массы перемещаются в пространстве и непрерывно изменяются. В результате трансформации воздушной массы становятся иными температура, влажность, система конденсации. Трансформация может быть на уровне крупных регионов (например, Средней Азии, Западной Сибири) и на уровне отдельных ландшафтов и физико-географических районов. Особый интерес представляет трансформация воздушных масс на топологическом уровне — уровне элементарных природно-территориальных комплексов (фаций). Естественно, что наиболее существенная трансформация происходит именно в слое, лежащем ниже этой верхней границы. Аэромассы и воздушные массы не являются синонимами. Сейчас можно уточнить это утверждение. Во-первых, аэромассы включают в себя только «сухой воздух» без атмосферной воды и аэрозолей, во-вторых, к аэромассам относятся лишь те части воздушных масс, которые трансформированы конкретным природно-территориальным комплексом.

Особенности структуры и функциональная роль аэромасс

Аэромассы относятся к аморфным геомассам, так как в них невозможно невооруженным глазом выделить отдельные элементы.

Из курса микроклиматологии известно, что поверхности раздела с атмосферой имеют примыкающий к ним тонкий слой воздуха, называемый ламинарным слоем. Внутри него линии тока воздуха параллельны поверхности, т. е. ламинарны, нет поперечных компонент скорости и отсутствует турбулентность. Обмен воздухом через этот слой осуществляется путем молекулярной диффузии. Выше расположен турбулентный приземной слой, в котором наблюдается совокупность случайных беспорядочных завихрений. Из определений ламинарного и турбулентного слоя вытекает, что каждый из них имеет свою некую «скрытую структуру», для обнаружения которой необходимо провести инструментальные наблюдения. Как известно, все геомассы делятся на инертные, стабильные и активные. Даже в очень малые промежутки времени, например 1 с, подавляющая часть аэромасс относится к активным, перемещающимся в пространстве, поэтому ее функциональная роль в ПТК огромна. Состояние аэромасс, в частности их температура и скорость ветра, определяет интенсивность целого ряда процессов, таких, как физическое испарение, транспирация, таяние, фотосинтез, дыхание, биологическая активность организмов, скорость минерализации мортмассы и т. д.

Плотность аэромасс практически не влияет на функционирование природно-территориальных комплексов во всех ландшафтах.

Расчет количества аэромассы в большинстве случаев носит ориентировочный характер. Это связано с тем, что верхняя граница ПТК, во-первых, отличается сильной изменчивостью и, во-вторых, в целом ряде ПТК трудноопределяема. Тем не менее, для сравнения с другими геомассами, а также для оценки интенсивности трансформации воздушных масс конкретными природно-территориальными комплексами даже ориентировочные определения количества аэромассы представляют интерес.

Классификация аэромасс

Приведенные выше данные свидетельствуют о том, что плотность аэромасс не может быть положена в основу их классификации, так как ее функциональная роль незначительна. Подразделение на активные, стабильные и инертные аэромассы из-за абсолютного преобладания активных геомасс также не имеет смысла. Аэромассы аморфны, и даже если удастся выделить какие-то структуры, то для их исследования необходимо будет проводить детальные инструментальные наблюдения. Поэтому использовать эту характеристику для классификации не стоит. В связи с этим при дифференциации аэромасс наиболее важными признаны их состав, обусловленный нахождением в надземной или подземной части ПТК, температура, являющаяся одной из важнейших характеристик ПТК, и скорость ветра. Некоторое значение имеет географическое положение очагов формирования воздушных масс (арктический, полярный, тропический, морской и континентальный воздух). Но основные свойства этих масс, связанные с географическим положением, находят свое выражение в характеристиках аэромассы конкретных природно-территориальных комплексов, хотя и в преломленном (трансформированном) этими ПТК виде. Поэтому характер воздушных масс следует учитывать на относительно низком таксометрическом уровне геомасс — уровне видов аэромасс. Приведем основные градации:

Градации надземных аэромасс по термическим условиям:

Ag — Криотермальные (морозные)

Отрицательные температуры, при которых большинство процессов функционирования, связанных с влагооборотом и биогеоциклом, законсервировано или близко к нулю.

An — Нанотермальные (очень прохладные)

Аэромассы с ориентировочным температурным интервалом 0—5° С. В этих условиях могут функционировать лишь малотребовательные к теплоте растения, процессы биогенного функционирования большей частью подавлены, часто бывает интенсивное таяние снега, инфильтрация.

Ak — Микротермальные (прохладные)

Температура воздуха 5—10° С. Эта термическая градация позволяет активно функционировать лишь травянистым растениям; большинство древесно-кустарниковых пород либо начинают, либо заканчивают свое активное функционирование; некоторые процессы влагооборота активны, но транспирация и испарение относительно низки.

Аz — Мезотермальные (умеренно теплые)

Аэромассы с интервалом температуры 10—15° С. Многие растения активно функционируют и производят фитомассу (особенно в бореальных ландшафтах); средняя интенсивность процессов трансформации солнечной энергии и расходной части влагооборота.

Am — Макротермальные (теплые)

Высокие температуры 15—22° С; максимальная интенсивность биологических процессов; при прочих благоприятных условиях расходная часть влагооборота и трансформация солнечной энергии высоки.

At — Мегатермальные (жаркие)

Очень высокие температуры (выше 22° С), избыток теплоты начинает отрицательно сказываться на процессах биогеоцикла.

Аэромассы, связанные с различной скоростью ветра.

При A и относительно слабом ветре (до 12,4 м/с или 6 баллов по Бофорту) скорость ветра при обозначении состояния аэромасс не учитывается, так как горизонтальные перемещения воздуха не оказывают существенного влияния на функционирование ПТК.

При сильном и очень крепком ветре (12,5—18,2 м/с, 7—8 баллов) ветер уже оказывает существенное влияние на функционирование ПТК — раскачивает деревья, значительно увеличивает испарение, перемещает снег и т. п. Исходя из этого к индексу аэромасс прибавляется значок латерального перемещения, а градация аэромасс по термическим условиям отступает на второй план.

При шторме и урагане ветер ломает деревья, вызывает ряд катастрофических изменений и, таким образом, влияет уже на структуру природно-территориальных комплексов. Это состояние аэромасс обозначается А.

Видимо, имеет смысл говорить и о вертикальных перемещениях аэромасс. Однако если средние скорости ветра у земной поверхности меньше 5—10 м/с, то вертикальный перенос обычно мал — порядка сантиметров или десятых долей сантиметра в секунду.

As — Аэромассы в почве

Некоторое количество аэромасс содержится в почве — в порах, не занятых влагой. Однако их значительно меньше, чем аэромасс в надземной части вертикального профиля ПТК. Большой интерес представляет изучение «дыхания почвы» — одного из важнейших процессов функционирования.

Количество аэромассы в разных ПТК

Детальные исследования динамики положения верхней границы фаций путем анализа распределения параметров, характеризующих аэромассы (температура, влажность воздуха, скорость ветра), производились в течение длительного промежутка времени только на Марткопском физико-географическом стационаре, поэтому наиболее достоверные расчеты количества аэромассы имеются лишь для предгорно-степных ландшафтов Центрального Закавказья. Так как рассматриваемые ПТК расположены на высотах 900—1000 м, плотность аэромасс была принята равной 1,11*10^-3 г/см³. Изменение плотности воздуха, связанное с температурой, не учитывалось.

Анализ динамики количества аэромассы в разных фациях Марткопского стационара в течение года показывает, что она в основном связана с состоянием растительного покрова, в частности с его фитомассой. Для аэромассы характерна значительная разница в их количестве для различных фаций. Однако эта динамика не повторяет полностью ход кривой количества фитомассы. Имеются различия. Это объясняется тем, что количество аэромассы зависит не только от фитомассы, но и их проективного покрытия. Например, в лощинах с лесными дериватами количество фитомассы изменяется в течение года сравнительно мало, так как эта динамика связана в основном с листьями, а они составляют не более 5 % от общей фитомассы. В то же время листья создают значительное проективное покрытие и, следовательно, сильно трансформируют воздушные массы. Поэтому разница в количестве аэромассы увеличивается. В степных и луговых ПТК аэромассы зависят не только от фитомассы, но и от мортмасс ветоши и подстилки, т. е. от суммарного количества вещества органического происхождения в надземной части ПТК. Максимумы и минимумы количества аэромассы часто не совпадают с аналогичными показателями фитомассы. На положение верхней границы фации сильно влияет динамика погодных условий. Количество аэромассы оказывается связанным не только с фитомассой, но и с целым рядом других факторов.

Расчет количества аэромассы в лесных ПТК вызывает наибольшие сложности. Это связано с тем, чтореальных определений высоты верхней границы фаций с лесной растительностью еще никто не производил. В экологической литературе имеются сведения о наблюдениях на специальных вышках, но они обычно лишь не намного выше лесного покрова, и поэтому эти данные непригодны для определения верхней границы. В настоящее время количество метеорологических вышек, превышающих высоту леса в два раза и более, во всем мире не больше одного-двух десятков. При этом на них не производится тот комплекс наблюдений, который позволяет определить верхнюю границу фаций с лесной растительностью. Поэтому при расчете количества аэромассы в лесных ПТК приходится удовлетворяться предположением, что так же,...

ВНИМАНИЕ! Текст просматриваемого вами реферата (доклада, курсовой) урезан на треть (33%)! Чтобы просматривать этот и другие рефераты полностью, авторизуйтесь  на сайте: Ваш id: Пароль: РЕГИСТРАЦИЯ НА САЙТЕ