Понятие о влажности воздуха и точке росы. Эффективные значения климатических факторов.

В метеорологической практике атмосферный воздух рассматривается как однородная смесь двух газов – сухого воздуха и водяного пара.

Количество водяного пара может определяться с помощью следующих рекомендованных Всемирной метеорологической организацией (ВМО) характеристик влажности воздуха:

1. Отношение смеси;

2. Объемное (мольное) отношение смеси;

3. Массовая доля влаги (устаревший термин – удельная влажность);

4. Объемная (мольная) доля влаги;

5. Парциальное давление водяного пара е(гПа);

6. Абсолютная влажность (г/м³);

7. Относительная влажность (%);

8. Точка росы t_d (°С);

9. Дефицит точки росы Δt_d (°С).

Рассмотрим наиболее важные в вопросах проектирования РЭС характеристики.

1. Абсолютная влажность – отношение массы водяного пара к объему влажного воздуха (г/м³):

. (13.1)

2. Относительная влажность (%) – отношение фактического парциального давления водяного пара к давлению водяного пара , насыщенного при данной температуре:

. (13.2)

При температуре ниже 0 °С различают два значения давления насыщенного пара: – давление насыщенного пара над плоской поверхностью воды; – давление насыщенного пара над плоской поверхностью льда. Соответственно существуют два разных выражения для определения относительной влажности (%):

,

Под состоянием насыщения понимается состояние термодинамического равновесия влажного воздуха с жидкой или твердой фазой воды при заданном давлении и температуре.

Согласно рекомендациям ВМО в оперативной метеорологической практике относительная влажность при температуре ниже 0 °С определяется по отношению к воде ( ).

3. Точка росы (°С) – температура, при которой изобарически охлажденный водяной пар становится насыщенным по отношению к воде. Точка росы всегда ниже действительной температуры воздуха или равна ей. Если же насыщение рассматривать по отношению к поверхности льда, то такая температура называется точкой льда .

4. Дефицит точки росы °С – разность между фактической температурой воздуха и точкой росы:

.

При отрицательной температуре можно рассматривать дефицит точки льда :

.

При расчетах разных характеристик влажности важную роль играет давление насыщенного пара и , значения которых приводятся в психометрических таблицах. Для аппроксимации этих значений удобно пользоваться следующими формулами:

. (13.3)

. (13.4)

Относительная погрешность расчета по этим формулам, для температур от минус 80 до 50 °С составляет не более 0,0036 и 0,0001 соответственно.

В этом случае наиболее распространенные формулы для расчета парциального давления водяного пара (гПа), точки росы (°С) и массовой доли влаги через относительную влажность выражается следующим образом:

. (13.5)

. (13.6)

, (13.7)

где – относительная влажность (%), – давление (гПа).

Черной линии соответствует 100 % влажность, далее влажность уменьшается на 10 %

Рисунок 13.3 – Зависимость точки росы от температуры атмосферного воздуха и относительной влажности