Что такое коэффициент увлажнения в географии? Определение коэффициента увлажнения Чем меньше величина коэффициента увлажнения тем климат

Количество осадков еще не дает полного представления об обеспеченности территории влагой, так как часть испаряется с поверхности, а другая часть просачивается в .

При различных температурах с поверхности испаряется различное количество влаги. Количество влаги, которое может испаряться с водной поверхности при данной температуре, называется испаряемостью. Она измеряется в миллиметрах слоя испарившейся воды. Испаряемость характеризует возможное испарение. Фактическое же испарение не может быть больше годовой суммы осадков. Поэтому в Средней Азии оно составляет не более 150-200 мм в год, хотя испаряемость здесь в 6-12 раз выше. К северу испарение возрастает, достигая 450 мм в южной части и 500-550 мм Русской . Далее к северу от этой полосы испарение вновь уменьшается до 100-150 мм в прибрежных . В северной части страны испарение ограничивается не количеством осадков, как в пустынях, а величиной испаряемости.

Для характеристики обеспеченности территории влагой используется коэффициент увлажнения - отношение годовой суммы осадков к испаряемости за этот же период:k=O/U

Чем меньше коэффициент увлажнения, тем суше .

Близ северной границы количество осадков примерно равно годовой испаряемости. Коэффициент увлажнения здесь близок к единице. Такое увлажнение считается достаточным. Увлажнение лесостепной зоны и южной части зоны колеблется от года к году в сторону то увеличения, то понижения, поэтому оно неустойчивое. При коэффициенте увлажнения меньше единицы увлажнение считается недостаточным ( зона). В северной части страны (тайга, тундра) количество осадков превышает испаряемость. Коэффициент увлажнения здесь больше единицы. Такое увлажнение называют избыточным.

Испаряемость

Коэффициент увлажнения

Для характеристики обеспеченности территории влагой используется коэффициент увлажнения -- отношение годовой суммы осадков к испаряемости за этот же период.

Чем меньше коэффициент увлажнения, тем суше климат. Близ северной границы лесостепной зоны количество осадков примерно равно годовой испаряемости. Коэффициент увлажнения здесь близок к единице. Такое увлажнение считается достаточным. Увлажнение лесостепной зоны и южной части зоны смешанных лесов колеблется от года к году в сторону то увеличения, то понижения, поэтому оно неустойчивое. При коэффициенте увлажнения меньше единицы увлажнение считается недостаточным (степная зона). В северной части страны (тайга, тундра) количество осадков превышает испаряемость. Коэффициент увлажнения здесь больше единицы. Такое увлажнение называют избыточным.

Коэффициент увлажнения выражает соотношение тепла и влаги на той или иной территории и является одним из важных климатических показателей, так как определяет направление и интенсивность большинства природных процессов.

В районах избыточного увлажнения много рек, озер, болот. В преобразовании рельефа преобладает эрозия. Широко распространены луга и леса.

Высокие годовые значения коэффициента увлажнения (1,75-2,4) характерны для горных территорий с абсолютными отметками поверхности 800-1200 м. Эти и другие, более высокогорные, районы находятся в условиях избыточного увлажнения с положительным балансом влаги, избыток которой составляет 100 - 500 мм в год и более. Минимальные значения коэффициента увлажнения от 0,35 до 0,6 свойственны степной зоне, подавляющая часть поверхности которой расположена на отметках менее 600 м абс. высоты. Баланс влаги здесь отрицателен и характеризуется дефицитом от 200 до 450 мм и более, а территория, в целом - недостаточным увлажнением, типичным для полуаридного и даже аридного климата. Основной период испарения влаги длится с марта по октябрь, а ее максимальная интенсивность приходится на наиболее жаркие месяцы (июнь -- август). Наименьшие значения коэффициента увлажнения наблюдаются именно в эти месяцы. Нетрудно заметить, что величина избыточного увлажнения горных территорий сопоставима, а в некоторых случаях и превышает суммарное количество атмосферных осадков степной зоны.

Коэффициент увлажнения Высоцкого -- Иванова

Коэффициент увлажнения -- соотношение между количеством выпадающих атмосферных осадков за год или другое время и испаряемостью определенной территории. Коэффициент увлажнения является показателем соотношением тепла и влаги. Впервые способ характеристики климата как фактора водного режима почв был введен в практику почвоведения Г. Н. Высоцким. Им было введено понятие о коэффициенте увлажнения территории (К) как о величине, показывающей отношение суммы осадков (Q, мм) к испаряемости (V, мм) за тот же период (К=Q/V). По его подсчетам эта величина для лесной зоны равна 1,38, для лесостепной-- 1,0, для степной черноземной-0,67 и для зоны сухих степей -- 0,3.

В дальнейшем понятие о коэффициенте увлажнения было детально разработано Б. Г. Ивановым (1948) для каждой почвенно-географической зоны, а коэффициент стал называться коэффициентом Высоцкого -- Иванова (КУ).

По обеспеченности суши водой и особенностям почвообразования на земном шаре можно выделить следующие области (Будыко, 1968)(табл.2)

Таблица 2

Климатические области

В соответствии с поступлением влаги и ее дальнейшим перераспределением каждый природный регион характеризуется показателем радиационного индекса сухости

где Я-- радиационный баланс, кДж/(см 2 *год); r -- количество осадков в год, мм; a -- скрытая теплота фазовых преобразований воды, Дж/г.

Как известно, равновесие влажности в природе поддерживается круговоротом испарения воды и выпадения осадков. Местности, где за год выпадает мало дождей или снега, считаются засушливыми, а районы, в которых наблюдаются обильные частые осадки, могут даже страдать от избыточного уровня влажности.

Но для того, чтобы оценка увлажнения была достаточно объективной, географами и метеорологами используется специальный показатель – коэффициент увлажнения.

Что такое коэффициент увлажнения?

Степень увлажненности любой территории зависит от двух показателей:

— количества выпадающих за год ;

— количества испарившейся с поверхности почвы влаги.

В самом деле, увлажненность зон с прохладным климатом, где испарение из-за невысокой температуры происходит медленно, может быть более высокой, чем увлажненность территории, расположенной в жарком климатическом поясе, при одинаковом количестве выпадающих за год осадков.

Как определяется коэффициент увлажненности?

Формула, по которой вычисляется коэффициент увлажненности, достаточно проста: годовое количество осадков необходимо разделить на годовую величину испарения влаги. Если результат деления меньше единицы – значит, местность недостаточно увлажнена.

При коэффициенте увлажненности, равном или близком к единице, уровень влаги считается достаточным. Для влажных климатических зон коэффициент увлажненности существенно превышает единицу.

В разных странах используют различные методики определения коэффициента увлажненности. Основное затруднение состоит в объективном определении количества испаренной за год влаги. В России и странах СНГ со времен Советского Союза принята методика, разработанная выдающимся советским почвоведом Г.Н.Высоцким.

Она отличается высокой точностью и объективностью, так как учитывает не фактический уровень испарения влаги, который не может быть больше, чем количество пролитых осадков, а возможную величину испарения. Европейские и американские почвоведы используют метод Тортвейта, более сложный по определению и не всегда объективный.

Для чего нужен коэффициент увлажненности?

Определение коэффициента увлажненности – один из основных инструментов для синоптиков, почвоведов и ученых других специальностей. На основании этого показателя составляются карты обеспечения водными ресурсами, разрабатываются планы мелиорации – осушения болотистых местностей, улучшения почв для выращивания сельскохозяйственных культур и т.д.

Метеорологи составляют свои прогнозы с учетом множества показателей, в том числе и коэффициента увлажненности.

Важно знать, что увлажненность зависит не только от температуры воздуха, но и от высоты над уровнем моря. Как правило, для горных местностей характерны высокие значения коэффициента, так как там всегда выпадает , чем на равнинах.

Неудивительно, что в горах берет начало множество мелких, а иногда и достаточно крупных рек. Для районов, находящихся на высоте 1000-1200 метров над уровнем моря или выше, коэффициент увлажненности нередко достигает 1,8 – 2,4. Избыточная влага стекает вниз в виде горных речек и ручьев, принося дополнительную влагу в более засушливые долины.

В природных условиях величина коэффициента увлажняемости соответствует рельефу местности и наличию водных ресурсов. В зонах достаточной увлажненности протекают крупные и небольшие реки, имеются озера и ручьи. При избыточной увлажненности нередко образуются болота, подлежащие осушению.

В районах недостаточного увлажнения водоемы встречаются редко, так как почва отдает всю выпадающую на нее влагу в атмосферу.

Испаряемость горючего обусловливает эффективность процессов смесеобразования и сгорания в двигателях, величину потерь при хранении и транспортировке, возможность образования паровых пробок в системе питания двигателя, пожаро- и взрывоопасность нефтепродуктов. Скорость испарения топлива зависит от его свойств и условий протекания процесса. Испаряемость горючего характеризует давление насыщенных паров, коэффициент диффузии, теплота испарения, теплоемкость и теплопроводность.

Определение давления насыщенных паров

Основным показателем испаряемости углеводородного горючего является давление насыщенных паров (ДНИ) или упругость паров - это давление, которое оказывают пары на стенки сосуда при испарении топлива в замкнутом пространстве. Оно характеризует испаряемость бензиновых фракций и пусковые качества топлива. ДНП зависит от химического и фракционного составов топлива. Как правило, чем больше в топливе содержится легкокипящих углеводородов, тем выше упругость паров. ДНП возрастает также при повышении температуры. Использование топлива с высокой упругостью паров приводит к повышенному образованию паровых пробок в системе питания, снижению наполнения цилиндров, падению мощности. В летних сортах бензинов ДНП не должно быть больше 80 кПа.

Зимние сорта бензинов для облегчения пуска двигателя в холодное время года имеют большее давление 80-100 кПа. Кроме того, ДНП характеризует физическую стабильность бензина.

Давление насыщенных паров горючего определяют разными способами: в металлическом сосуде, с помощью барометрической трубки, путем сравнения с давлением эталонной жидкости и рядом других методов.

Этот показатель определяют путем непосредственного измерения давления над жидкостью при определенной температуре или по температуре кипения при данном давлении. В первом случае в сосуде устанавливается равновесие между паром и жидкостью, которое фиксируют по величине равновесного давления соответствующим прибором для измерения давления. Во втором случае перегоняют установленный объем горючего при атмосферном давлении и фиксируют зависимость между количеством перегоняемого продукта и температурой, т.е. определяют фракционный состав. Давление насыщенных паров также можно устанавливать, в частности, и методом барометрической трубки, и сравнительным методом. Часто определяют давление паров (ГОСТ 1756-83), выдерживая испытуемый бензин в течение 20 мин в герметичном резервуаре при 38 °С. По истечении заданного времени измеряют давление паров топлива.

При определении ДНП в металлическом приборе в показания прибора определения давления необходимо вносить поправку, так как эти показания соответствуют суммарному давлению насыщенных паров горючего, воздуха и водяных паров при температуре испытания. Измерения в барометрической трубке дают значения истинного ДНП горючего, так как в этом приборе устанавливается равновесие между жидкой и паровой фазой, содержащей только пары горючею. Преимущества сравнительного метода - его малая чувствительность к колебаниям температуры в процессе измерения.

Определение давления насыщенных паров в металлической бомбе. Прибор (рис. 27.1) состоит из металлической бомбы 1, водяной бани 2 и ртутного манометра 8. Цилиндрическая бомба имеет две камеры: для горючего 10 и воздушную большего объема. Между камерами помещают резиновую прокладку, и они соединяются с помощью резьбового соединения. Воздушная камера имеет штуцер, который резиновой трубкой 6 через газовый кран 5 подсоединен к ртутному манометру. Водяная баня служит для создания и поддержания стандартной температуры; она имеет электронагреватель 1, мешалку 7 и термометр 4.

Для получения точных результатов при определении давления насыщенных паров очень важно правильно отобрать и сохранить пробу испытуемого горючего с тем, чтобы потери легких фракций были минимальными. Для отбора проб применяют специальный пробоотборник 9, который после заполнения хранится в ванне со льдом или в холодильнике.

Рис. 27.1.

1 - металлическая бомба; 2 - водяная баня; 3 - электроподогреватель;
4 - термометр; 5 - газовый кран; 6 - резиновая трубка; 7 - мешалка;
8 - ртутный манометр; 9 - пробоотборник; 10 - камера для горючего

Определение давления насыщенных паров методом барометрической трубки. Прибор состоит из U-образной трубки 1, термостатиру- юшего сосуда 2, мешалки 3, термометра 4, ртутного манометра 8, буферной емкости 5 и вакуум-насоса (рис. 27.2). На горловине буферной емкости установлен тройник с трехходовым краном 7. Переключая трехходовой кран, можно соединить вакуум-насос с буферной емкостью, U-образной трубкой и ртутным манометром или соединить с атмосферой. Все части прибора соединены между собой резиновыми трубками 6.

Рис. 27.2.

1 - U-образная трубка; 2 - термостатирующий сосуд; 3 - мешалка; 4 - термометр; 5 - буферная емкость; 6 - резиновые трубки;
7 - трехходовой кран; 8 - ртутный манометр

Заполняют U-образную трубку испытуемым горючим таким образом, чтобы оно полностью заполнило колено с капилляром до середины изгиба трубки. Заполненную трубку погружают в термоста- тирующий сосуд, резиновой трубкой соединяют с буферной емкостью и выдерживают при температуре испытания. На короткое время буферную емкость сообщают с атмосферой, включают вакуум- насос. Под действием вакуума и давления паров горючего жидкость опускается в капилляре и поднимается в колене с расширением. В момент выравнивания уровней в обоих коленах трубки записывают показания ртутного манометра.

Давление насыщенных паров горючего p s в Па вычисляют по формуле:

где р ь - барометрическое давление, мм рт. ст.; р и - показания ртутного манометра, мм рт. ст.

Определение давления насыщенных паров горючего сравнительным методом. Прибор для измерения давления насыщенных паров и определения зависимости его от температуры методом сравнения с эталонами (рис. 27.3) состоит из двух колб 3, термостатирующего устройства 1 и ртутного U-образного манометра 8.

Рис. 27.3.

1 - термостатирующее устройство; 2 - мешалка; 3 - коническая колба;
4 - проходной кран; 5 - нагреватель; 6 - термометр;
7 - резиновые трубки; 8 - U-образный манометр

Стеклянные колбы закрываются притертыми пробками с кранами 4, которые с помощью резиновых трубок 7 соединены с манометром.

Термостатирующее устройство представляет собой стеклянный цилиндрический сосуд, заполненный водой, в котором размещаются колбы, мешалка 2, нагреватель 5 и термометр 6.

Для отбора и сохранения пробы горючего используют пробоотборник. Испытуемое горючее заливают в одну из колб, в другую колбу помещают такое же количество эталонной жидкости - для бензинов бензол или изооктан. Колбы плотно закрывают пробками с кранами, помещают в термостат с заданной температурой и выдерживают в течение 5 мин.

В дальнейшем нагревают воду в термостате и фиксируют перепад давления на манометре через заданные интервалы температуры. Значение давления насыщенного пара горючего высчитывают как алгебраическую сумму давления насыщенного пара эталонной жидкости при данной температуре и показания манометра. Значение давления насыщенных паров эталонных жидкостей приводятся в справочной литературе. Для бензола эта зависимость показана на рис. 27.4.

Рис. 27.4.

По полученной зависимости p s = f(T) строят график в координатах Ig p s и /T и определяют значения коэффициентов в эмпирической формуле:

где Л - отрезок, отсекаемый на оси ординат (при условии T= 0); В - тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс.

Нетрудно видеть, что на земной поверхности постоянно происходят два противоположно направленных процесса - орошение местности осадками и иссушение ее испарением. Оба эти процесса сливаются в единый и противоречивый процесс атмосферного увлажнения, под которым понимается соотношение количества осадков и испаряемости.
Существует более двадцати способов его выражения. Показатели называются индексами и коэффициентами или сухости воздуха, или атмосферного увлажнения. Наиболее известны следующие:

1. Гидротермический коэффициент Г. Т. Селянинова.
2. Радиационный индекс сухости М. И. Будыко.
3. Коэффициент увлажнения Г. Н. Высоцкого - Н. Н. Иванова. Лучше всего его выразить в %. Например, в европейской тундре осадков выпадает 300 мм, а испаряемость только 200 мм, следовательно, осадки превосходят испаряемость в 1,5 раза, атмосферное увлажнение равно 150%, или =1,5. Увлажнение бывает избыточным, больше 100%, или /01,0, когда осадков выпадает больше, чем может их испариться; достаточным, при котором сумма осадков и испаряемость приблизительно равны (около 100%), или С = 1,0; недостаточным, меньше 100%. или К<1,0, если испаряемость превосходит количество осадков; в последней градации полезно выделить ничтожное увлажнение, в котором осадки составляют ничтожную (13% и меньше, или К = 0,13) долю испаряемости.
4. В Европе и США пользуются коэффициентом Ч. У. Тортвейта, довольно сложным и весьма неточным; рассматривать его здесь нет необходимости. Обилие способов выражения увлажнения воздуха говорит о том, что ни один из них не может считаться не только точным, но и более верным, чем другие. Довольно широко пользуются формулой испаряемости и коэффициентом увлажнения Н. Н. Иванова и для целей землеведения он наиболее выразителен.

Коэффициент увлажнения - соотношение между количеством выпадающих атмосферных осадков за год или другое время и испаряемостью определенной территории. Коэффициент увлажнения является показателем соотношением тепла и влаги.

Обычно различают зону избыточного увлажнения, где К больше 1, например, в тундролесьях и тайге К = 1,5; зону неустойчивого увлажнения - в лесостепи 0,6-1,0; зону недостаточного увлажнения - в полупустыне 0,1-0,3, а в пустыне меньше 0,1.

Количество осадков еще не дает полного представления об обеспеченности территории влагой, так как часть атмосферных осадков испаряется с поверхности, а другая часть просачивается в почву.
При различных температурах с поверхности испаряется различное количество влаги. Количество влаги, которое может испаряться с водной поверхности при данной температуре, называется испаряемостью. Она измеряется в миллиметрах слоя испарившейся воды. Испаряемость характеризует возможное испарение. Фактическое же испарение не может быть больше годовой суммы осадков. Поэтому в пустынях Средней Азии оно составляет не более 150-200 мм в год, хотя испаряемость здесь в 6-12 раз выше. К северу испарение возрастает, достигая 450 мм в южной части тайги Западной Сибири и 500-550 мм в смешанных и широколиственных лесах Русской равнины. Далее к северу от этой полосы испарение вновь уменьшается до 100-150 мм в прибрежных тундрах. В северной части страны испарение ограничивается не количеством осадков, как в пустынях, а величиной испаряемости.
Для характеристики обеспеченности территории влагой используется коэффициент увлажнения - отношение годовой суммы осадков к испаряемости за этот же период.
Чем меньше коэффициент увлажнения, тем суше климат. Близ северной границы лесостепной зоны количество осадков примерно равно годовой испаряемости. Коэффициент увлажнения здесь близок к единице. Такое увлажнение считается достаточным. Увлажнение лесостепной зоны и южной части зоны смешанных лесов колеблется от года к году в сторону то увеличения, то понижения, поэтому оно неустойчивое. При коэффициенте увлажнения меньше единицы увлажнение считается недостаточным (степная зона). В северной части страны (тайга, тундра) количество осадков превышает испаряемость. Коэффициент увлажнения здесь больше единицы. Такое увлажнение называют избыточным.
Коэффициент увлажнения выражает соотношение тепла и влаги на той или иной территории и является одним из важных климатических показателей, так как определяет направление и интенсивность большинства природных процессов.
В районах избыточного увлажнения много рек, озер, болот. В преобразовании рельефа преобладает эрозия. Широко распространены луга и леса.

Высокие годовые значения коэффициента увлажнения (1,75-2,4) характерны для горных территорий с абсолютными отметками поверхности 800-1200 м. Эти и другие, более высокогорные, районы находятся в условиях избыточного увлажнения с положительным балансом влаги, избыток которой составляет 100 - 500 мм в год и более. Минимальные значения коэффициента увлажнения от 0,35 до 0,6 свойственны степной зоне, подавляющая часть поверхности которой расположена на отметках менее 600 м абс. высоты. Баланс влаги здесь отрицателен и характеризуется дефицитом от 200 до 450 мм и более, а территория, в целом - недостаточным увлажнением, типичным для полуаридного и даже аридного климата. Основной период испарения влаги длится с марта по октябрь, а ее максимальная интенсивность приходится на наиболее жаркие месяцы (июнь - август). Наименьшие значения коэффициента увлажнения наблюдаются именно в эти месяцы. Нетрудно заметить, что величина избыточного увлажнения горных территорий сопоставима, а в некоторых случаях и превышает суммарное количество атмосферных осадков степной зоны.