Northmeteo.gr
Βιβλιοθήκη Φυσική της ατμόσφαιρας

ΥΓΡΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ (ΜΕΡΟΣ 1)

Πολλές φορές αναφερόμαστε σε έννοιες όπως η σχετική υγρασία ή το σημείο δρόσου χωρίς να έχουμε απόλυτη κατανόηση της φυσικής και πρακτικής τους σημασίας. Οι έννοιες αυτές αποτελούν τις υγρομετρικές παραμέτρους  και στα 2 άρθρα της σειράς αυτής θα επιχειρήσουμε να τις ορίσουμε με το καλύτερο δυνατό τρόπο.

Η ποσότητα υδρατμών στην ατμόσφαιρα μεταβάλλεται σε όγκο συνεχώς και κυμαίνεται από 0-4 % της ατμόσφαιρας . Η ποσότητα αυτή βρίσκεται σε αέρια , υγρή και στερεά κατάσταση ( υδρατμοί , σταγονίδια και παγοκρύσταλλοι αντίστοιχα )  . Εμείς θα ασχοληθούμε στο άρθρο αυτό με τους υδρατμούς για να εισάγουμε δείκτες που εκφράζουν την  ποσότητα υδρατμών του αέρα ( δείκτες υγρασίας ) . Οι υδρατμοί στην ατμόσφαιρα προέρχονται κυρίως από την εξάτμιση θαλασσών , βροχής, λιμνών κλπ . Αν  και η ποσότητα των υδρατμών είναι πολύ μικρή σε σχέση με άλλα αέρια είναι σημαντικότατη , διότι είναι η βάση των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων ( βροχή , χιόνι κλπ ) . Ο ατμοσφαιρικός αέρας σε ορισμένη θερμοκρασία μπορεί να συγκρατήσει ορισμένη ποσότητα υδρατμών που είναι ανάλογη με την θερμοκρασία ( όσο αυξάνεται η θερμοκρασία τόσο αυξάνεται αυτή η ποσότητα ) . Στην περίπτωση που ο αέρας περιέχει αυτή την οριακή ποσότητα υδρατμών (υδρατμοί κόρου σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία) τότε είναι κορεσμένος , αν η ποσότητα υδρατμών υπερβεί το όριο αυτό τότε οι επιπλέον υδρατμοί υγροποιούνται και σε κάθε άλλη περίπτωση ο αέρας είναι ακόρεστος .

Τώρα θα εισάγουμε μια άλλη έννοια αυτής της μερικής πίεσης υδρατμών που θα μας βοηθήσει στην κατανόηση της σχετικής υγρασίας . Aρχικά η ολική πίεση του ατμοσφαιρικού αέρα συμβολίζεται ως p. Η μερική πίεση e υδρατμών είναι το μέρος της πίεσης που ασκεί η ατμόσφαιρα που οφείλεται στους υδρατμούς (e)  και είναι ανάλογη με τον αριθμό των μορίων των υδρατμών( της μάζας τους ) σε ορισμένο όγκο αέρα . Η  μερική πίεση αυτή γίνεται μέγιστη στον κορεσμένο σε υδρατμούς αέρα  και τότε ονομάζεται τάση κορεσμένων υδρατμών es με τιμή ανάλογη της θερμοκρασίας. Το παραπάνω είναι κάτι απολύτως λογικό αφού σε κορεσμό έχουμε την μέγιστη μάζα υδρατμών σε μια ορισμένη θερμοκρασία, υδρατμοί κόρου, άρα και το μέγιστο ποσοστό υδρατμών στην ατμόσφαιρα και κατ’ επέκταση μέγιστη μερική πίεση . Να θυμίσουμε ότι το ποσοστό υδρατμών στην ατμόσφαιρα είναι ιδιαίτερα μικρό περίπου 1% άρα και η μερική του πίεση συνήθως είναι της τάξης των 10 hpa . Ενώ

Επιπλέον είναι χρήσιμο να ορίσουμε τις έννοιες ξηρός και υγρός αέρας . Ξηρός αέρας είναι το τμήμα του αέρα που είναι απαλλαγμένο από υδρατμούς , ενώ υγρός αέρας είναι ο ξηρός αέρας μαζί με τους υδρατμούς (το σύνολο του ατμοσφαιρικού αέρα) . Η μάζα του ξηρού αέρα ορίζεται ως Μξ και η μάζα των υδρατμών ως Μυ. Ενώ η μάζα του ατμοσφαιρικού αέρα όπως είναι λογικό είναι Μα = Μξ +Μυ.

Για να προσδιοριστεί λοιπόν η ποσότητα των υδρατμών στην ατμόσφαιρα γίνεται χρήση διαφόρων δεικτών υγρασίας. Κάποιοι αποότους δείκτες αυτούς εκφράζουν την ποσότητα των υδρατμών απόλυτα (απόλυτοι δείτκες), δηλαδή οι τιμή τους εξαρτάται μόνο από την ποσότητα των υδρατμών μια δεδομένη στιγμή, ενώ άλλοι δείκτες την εκφράζουν σχετικά (σχετικοί δείκτες), δηλαδή η τιμή τους εξαρτάται από την ποσότητα των υδρατμών μια δεδομένη στιγμή σε σχέση με την θεωρητική ποσότητα των υδρατμών κόρου της δεδομένης θερμοκρασίας και πίεσης.

 

ΔΕΙΚΤΕΣ ΥΓΡΑΣΙΑΣ

ΑΠΟΛΥΤΟΙ ΔΕΙΚΤΕΣ

  • ΑΠΟΛΥΤΗ ΥΓΡΑΣΙΑ.

Ως απόλυτη υγρασία ορίζεται ο λόγος της μάζας των υδρατμών m προς τον συνολικό όγκο V  ατμοσφαιρικού αέρα που τους περιέχει .

β = Mυ/V . (1)

Δηλαδή η απόλυτη υγρασία είναι η πυκνότητα των υδρατμών  και μετριέται σε χιλιόγραμμα υδρατμών ( κιλά ανά κυβικό μέτρο αέρα ( 1000 λίτρα )). Εύκολα καταλαβαίνουμε ότι ο εν λόγω δείκτης είναι απόλυτος μιας και εξαρτάται μόνο από την πραγματική ποσότητα των υδρατμών σε μια δεδομένη στιγμή.

  • ΕΙΔΙΚΗ ΥΓΡΑΣΙΑ.

Ως ειδική υγρασία ορίζουμε τον λόγο της μάζας των υδρατμών Μυ διά την μάζα του ατμοσφαιρικού  αέρα που τους περιέχει Μα. Συνήθως εκφράζεται  σε χιλιόγραμμα υδρατμών ανά χιλιόγραμμα ατμοσφαιρικού αέρα .

q= Mυ/Μα  Όμως όπως αναλύθηκε παραπάνω Μα= Μξ + Μυ επομένως μπορεί να γραφτεί και ως

q=Mυ/(Μξ+Μυ) (2)

Επιπλέον μετά από κατάλληλη μαθηματική επεξεργασία προκύπτει ότι η ειδική υγρασία μπορεί να εκφραστεί κι ώς :

q= 0,622 * e/p όπου όπως έχουν οριστεί και παραπάνω e είναι η μερική πίεση των υδρατμών και p η ολική ατμοσφαιρική πίεση ενώ μπορούμε να ορίσουμε και το qs=0,622* es/p (ειδική υγρασία κορεσμού) όπου es όπως έχει οριστεί είναι η μερική πίεση των υδρατμών κορεσμού σε μια ορισμένη θερμοκρασία.

  • ΑΝΑΛΟΓΙΑ ΜΕΙΓΜΑΤΟΣ.

Ως αναλογία μίγματος ορίζουμε τον λόγο της μάζας των υδρατμών Μα προς την μάζα του ξηρού αέρα Mξ . Εκφράζεται σε χιλιόγραμμα υδρατμών ανά χιλιόγραμμα ξηρού αέρα .

r= Mυ/Μξ (3) όπως έχουμε αναλύσει παραπάνω όμως γνωρίζουμε ότι Μξ= Μα-Μυ  άρα μπορεί να γραφτεί :

r=Mυ/(Μα-Μυ) όμως η μάζα των υδρατμών είναι πολύ μικρότερη από την μάζα του ατμοσφαιρικού αέρα          (Μυ<<Μα) άρα με ικανοποιητική προσέγγιση μπορούμε να θεωρήσουμε ότι Μα-Μυ≈ Μα (≈ σημαίνει περίπου ίσο) . Άρα μπορεί με καλή προσέγγιση να γραφθεί r≈ Μυ/Μα άρα με ικανοποιητική προσέγγιση  r≈q. 

Με περεταίρω μαθηματική επεξεργασία της σχέσης (3)  προκύπτει ότι r=0,622* e/(p-e) κι ότι rs=0,622*es/(p-es) (rs είναι ειδική υγρασία κορεσμού). Η μορφή αυτή επιβεβαιώνει την ικανοποιητική προσέγγιση που αναφέραμε αφού όπως αναφέρθηκε στην εισαγωγή η μερική πίεση των υδρατμών e-es είναι συνήθως γύρω στα 10hpa (περίπου 1% του p ) άρα με καλή προσέγγιση ισχύει ότι p-e≈p και p-es≈p επομένως πάλι καταλήγουμε ότι με καλή προσέγγιση ότι r≈q και rs≈qs.

ΣΧΕΤΙΚΟΙ ΔΕΙΚΤΕΣ

  • ΣΧΕΤΙΚΗ ΥΓΡΑΣΙΑ.

Σχετική υγρασία ονομάζεται ο λόγος της παρατηρούμενης μερικής πίεσης των υδρατμών (e) προς την μέγιστη τάση κόρεσμου (es) στην παρατηρούμενη θερμοκρασία .Συνήθως ο λόγος εκφράζεται σε ποσοστό επί τις %. Εναλλακτικά είναι ο λόγος του ποσού των υδρατμών που περιέχει ο αέρας( Μα) προς το μέγιστο ποσό των υδρατμών ώστε να επέλθει κορεσμός σε ίδια θερμοκρασία και πίεση(Μαs) .

RH%= 100 *e/es % = 100 *Ma/Mas % (4) .

Από τον ορισμό γίνεται εύκολο κατανοητό ότι η σχετική υγρασία πρόκειται για σχετικό δείκτη υγρασίας αφού η τιμή της προκύπτει η τιμή της εξαρτάται από την ποσότητα των υδρατμών μια δεδομένη στιγμή σε σχέση με την θεωρητική ποσότητα των υδρατμών κόρου της δεδομένης θερμοκρασίας και πίεσης. Έτσι γίνεται σαφές ότι η σχετική υγρασία δεν είναι μέτρο της ποσότητας των υδρατμών , αλλά μας δείχνει σε ορισμένη πίεση και θερμοκρασία πόσο κοντά είναι ο αέρας στο κορεσμό του ως προς τους υδρατμούς . Για παράδειγμα , αν η σχετική υγρασία είναι 75% ο αέρα σημαίνει ότι ο αέρας απέχει κατά 25 % από τον κορεσμό του σε υδρατμούς σε ορισμένη πίεση και θερμοκρασία . Για να φέρουμε τον αέρα σε κορεσμό πρέπει είτε να μειώσουμε την θερμοκρασία ( όπως προαναφέρθηκε όσο χαμηλότερη θερμοκρασία τόσο λιγότερους υδρατμούς μπορεί να συγκρατήσει ο αέρας) είτε διατηρώντας σταθερή πίεση και θερμοκρασία να αυξήσουμε την ποσότητα των ήδη υπάρχοντων υδρατμών κατά περίπου 33% ώστε η υγρασία από 75 % να γίνει 100 % . 

Αυτές ήταν οι υγρομετρικές παράμετροι που θα εξετάσουμε στο 1ο μέρος της σειράς αυτής αρθρών. Στο επόμενο άρθρο θα ορισθούν και θα αναλυθούν υγρομετρικές παράμετροι με ιδιαίτερα μεγάλη πρακτική σημασία όπως το υετίσιμο ύδωρ, το σημείο δρόσου κι άλλα. Μείνετε συντονισμένοι στο NORTHMETEO .

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ

ΥΓΡΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ (ΜΕΡΟΣ 2)

Λύθηκε το μυστήριο για την προέλευση του φωτός που εκπέμπει το Βόρειο Σέλας

Χιονοχάλαζο στην Ξάνθη. Ποιά είναι η ερμηνεία;

Northmeteo
Welcome to the No1 Forecast weather site

Το northmeteo.gr χρησιμοποιει cookies για την βελτίωση της εμπειρίας πλοήγησης σας. Περσσότερα

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close