Исследовательская работа "Метеорологический потенциал рассеивающей способности атмосферы".

Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа с. Горнозаводска»

Секция: «Физика и химия» / Физика и познание мира

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

«Метеорологический потенциал рассеивающей                         способности атмосферы»

                                                                         Составитель: Демченко Екатерина Алексеевна, 8 класс

                                                                        Научный руководитель: Гинкель Ирина Юрьевна, учитель   физики,                                                                                   МБОУ «СОШ с. Горнозаводска»

                                  с. Горнозаводск, 2014

Содержание

1.Введение………………………………………………………………………..3

2.Основная часть…………………………………………………………………4

2.1.Как возник и кому нужен прогноз погоды…………………………………4

2.2.Синоптическая карта…………………………………………………………5

2.3.Облака…………………………………………………………………………5

2.4.Туманы…………………………………………………………………………5

2.5.Осадки………………………………………………………………………….6

2.6.Атмосферный фронт………………………………………………………….6

2.7.Метеорологические приборы………………………………………………...6

3.Экспериментальная часть………………………………………………………7

4.Заключение………………………………………………………………………9

5.Список литературы…………………………………………………………….10

6.Приложение…………………………………………………………………….11

                                                         Введение

…Атмосфера оживляет Землю. Мы живём на дне воздушного  океана.                   Меня заинтересовала тема изучения свойств воздуха. Того воздуха, который нас окружает, который есть в нас самих и, казалось бы, повсюду. Наличие и состав атмосферы – газовой оболочки, окружающей Землю, связаны с массой планеты и её расстоянием до Солнца, от чего зависит температура  поверхности  планеты и интенсивность хаотического движения атмосферных частиц. Атмосфера имеет слоистое строение.                                                                Значение атмосферы: 1.Защищает Землю от перегрева и сохраняет тепло;                                            2.Защищает от космического  потока атомных ядер и метеорных тел;      3.Играет огромную роль в жизни животных и растений: воздух необходим для дыхания и является средой обитания;                                                                         4.Наибольшее значение для человека имеет нижний слой атмосферы – тропосфера. Она распространяется от поверхности Земли до высоты 8-16 км, её граница зависит также от времён года;                                                                          Тема моей работы: метеорологический  потенциал рассеивающей способности атмосферы.                                                                                        Цель работы: исследовать метеорологический  потенциал рассеивающей способности  атмосферы.                                                                                         Задачи: 1. Собрать информацию по данной теме;                                                                  2.Установить фактическое состояние атмосферы в момент наблюдений: распределение и характер воздушных масс, расположение облачности и осадков, распределение температуры;                                                               3.Наблюдать за погодой;

4. Рассчитать метеорологический потенциал по формуле, предложенной Т.С.Селенгей;

5. Построить диаграмму;

6. Сделать выводы и выработать рекомендации.

                                                   Основная часть

Он обладает,                                                                                                                                                             Ещё небесным даром предвещанья,                                                                                                                             И трон его овеян благодатью                                                                                                          В.Шекспир

Как возник  и кому нужен прогноз погоды?

«Небесным даром предвещанья» называют один из персонажей великого драматурга способность своего отца, короля шотландского, узнавать будущее. В моей работе речь пойдёт о «предвещании небесных даров», о предсказании поведения воздушного, т.е. о прогнозе погоды. Одними из первых известных синоптиков были китайские императоры.  Научные подходы к прогнозу погоды возникли только в XIX веке. Первые синоптические карты были созданы в 1820г. метеорологом  В.Брандесом. Разработку методики оповещений связывают с именем английского вице-адмирала Р.Фицроя. С 1861 г. синоптические карты составляли на основе данных, поступивших с 11 метеостанций, передавались в 100пунктов. С появлением телеграфа возникает синоптическая (обзорная) метеорология, которую называли   «метеорологической телеграфией». Прогноз погоды важен для сельского хозяйства, зная его на ближайшие дни, даже часы, можно принять меры против заморозков, интенсивных осадков, града.  В надёжных сообщениях о погоде нуждается авиация, что обеспечивает безопасность полётов.  Предупреждение о  штормах необходимо флоту.  В крупных городах часто возникает вредное атмосферное явление – смог, когда в приземном слое воздуха накапливаются ядовитые вещества. Чаще всего это связано с изменением температуры, влажности, силы и направления ветра, интенсивности солнечного излучения. Знание прогноза состояния воздушного океана нужно, чтобы запустить в нужное время космический корабль. Метеорологические данные нужны строителям, транспортникам, мелиораторам, работника водоснабжения и лесосплава. Один из метеорологических центров мирового значения – гидрометеорологический центр находится в  Москве. Такие мировые центры расположены ещё в Вашингтоне и Меьбурне. Кроме них, по программе Всемирной службы погоды работают  региональные и национальные метеорологические центры. Всемирная служба погоды состоит их трёх связанных между собой систем: глобальной системы наблюдений, глобальной системы телесвязи и глобальной системы обработки данных.                                                                        Синоптическая карта.                                                                              «Метеорологическим   эсперанто», состоящим почти из 200 специальных знаков, успешно пользуются  метеорологи всех стран. С их помощью все данные с тысячи метеостанций наносятся на синоптические карты. Погодой называют физическое состояние атмосферы у земной поверхности и в нижних слоях толщиной 30-40км. Климат – это присущая данной местности совокупность атмосферных условий за многолетний период. Профессия синоптика – сложная. Задача метеоролога состоит в том, чтобы предсказать события в воздушном океане (дождь, ветер, туман, иней, заморозки).           Облака.                                                                                                                        Облака бывают: кучевые, перистые, дождевые, миллиарды крошечных капелек воды или кристалликов льда. Международная классификация облаков содержит около 80 типов облачности. С высотой воздух начинает охлаждаться вследствие расширения. Они перемешиваются, и тёплый воздух охлаждается, точка росы снижается на 0,17 °С на каждые 100 м. Давление в поднимающемся воздухе падает, соответственно понижается концентрация водяного пара.                                                                                                                     Туман.                                                                                                                          Приземный   воздух быстро охлаждается путём теплообмена с подстилающей поверхностью. Лёгкий ветер приводит к распространению конденсации на более высокий приземный слой атмосферы. Возникает радиационный туман. Он бывает чаще всего осенью и зимой, при высокой относительной влажности и большой продолжительности ночи.   Сравнительно тёплый воздух движется над более холодной сушей или водоёмом. Происходит его быстрое охлаждение, водяной пар конденсируется, возникает адвективный туман. Такой туман появляется над побережьем. Фронтальные туманы возникают при соприкосновении двух воздушных масс с различными свойствами. Чаще всего такой туман наблюдается перед тёплым фронтом, он может быть весьма продолжительным, что сопутствует выпадение осадков. Осадки.                                                                                                               Атмосферные осадки разнообразны:  дождь, снег, иней, град, морось. Диаметр дождевых капель 0,05-0,6см. Когда тёплая масса  располагается выше слоя с отрицательно температурой, может возникнуть ледяной дождь (снег). Медленно падающие капли размером меньше 0,05см – это морось. Градины выпадают    из кучево-дождевых облаков, проходя в облаке через переохлаждённые капли, при этом лёд обрастает новыми слоями. Градины в некоторых случаях достигают размеров десятков сантиметров.       Атмосферный фронт.                                                                                    Образование атмосферных фронтов является главной причиной быстрых изменений погоды в различных районах Земли. Основной причиной ветра в стратосфере  является поглощение солнечного излучения озоном и нагревание воздуха.  Ураганы – это движение воздушных масс с огромной скоростью, вызывающее катастрофические разрушения и приводящее к массовой гибели людей и животных.                                                      Метеорологические приборы. Метеорологическая станция – учреждение, в котором круглосуточно проводятся регулярные наблюдения за состоянием атмосферы и атмосферными изменениями   температуры, давления, влажности воздуха, скорости  и направления ветра, облачности и осадков.  С помощью метеорологических  приборов: барометр-анероид измеряет давление воздуха; барограф вычерчивает кривую изменения давления  воздуха; анемометры определяют скорость ветра; термометром измеряют температуру воздуха; психрометр измеряет относительную влажность воздуха.

Экспериментальная часть

• На первом этапе работы изучила теорию, которая затрагивает многие вопросы о метеорологии:                                                                                                                                             1.Слои атмосферы, виды облаков, осадки;                                                                   2.Метеорологические приборы.

• На втором этапе работы проводила наблюдения за погодой:                                                            1.Измеряла температуру воздуха;                                                                                                           2.Рассматривала облака, определяла, к какому типу они относятся;                                                         3.Определяла примерную скорость  и направление ветра с помощью флюгера;                    4.Следила за выпадением осадков.
• Данные наблюдений заносила в таблицу №1(см.Приложение №1).
• На третьем этапе использовала источник: Сухова,М.Г.Климаты ландшафтов /М.Г.Сухова, В.И.Русанов.-Новосибирс.Издательство СОР АН -2004г./ для расчета метеорологического потенциала рассевающей способности атмосферы в своей работе использовала показатель, предложенный Т.С.Селенгей. Вычисления проводила по формуле:

          Рш        +       Рт

Км =…………………….    

            Ро           +        Рв

Рш –повторяемость скорости ветра 0-1м/с             

Рт – повторяемость дней с туманом

Рш - повторяемость дней с осадками больше 0,5мм

Рт – повторяемость скорости ветра больше 6м/с

• На четвёртом этапе использовала значения (см. Приложение №2) метеорологического потенциала рассеивающей способности атмосферы для построения графика (см. Приложение №3). Единица означает разделение благоприятных условий для рассеивания атмосферы и неблагоприятных условий для самоочищения атмосферы.

Заключение

 В ходе работы я узнала, что…..

• воздух и есть смесь газов, которые присутствуют в земной атмосфере;
• существует определённая связь между массой планеты, температурой поверхности и составом её атмосферы;
• земное притяжение удерживает воздушную оболочку настолько сильно, что атмосфера вращается с «твёрдой» Землёй;
• атмосфера не только защищает жизнь на Земле от губительных солнечных и космических лучей, твёрдых космических тел, но и предохраняет поверхность от сильного нагревания и сильного переохлаждения;
• атмосфера имеет слоистое строение, основные слои – тропосфера, стратосфера, мезосфера, ионосфера; они отличаются  по физическим и химическим свойствам;
• атмосфера Земли постепенно улетучивается, но опасаться нечего: воздуха хватит на многие миллиарды лет;
• в природе наблюдается круговорот воды;
• почти весь водяной пар находится в нижнем, самом плотном слое атмосферы тропосфере;
• в воздухе рассеяны частички соли, сильные порывы ветра подхватывают брызги морских волн, в которых  содержится морская соль;
• среди примесей – пыли, сажи, микроорганизмов, пыльцы, солей – в воздухе могут присутствовать  продукты жизнедеятельности человека;
• воздух в жилых и рабочих помещениях должен быть чистым, без резких перепадов температуры;
• прозрачность  воздуха зависит от содержания, как твёрдых примесей, так и водяного пара;
• в результате воздействия солнечного света на загрязнённый воздух над посёлком возможно образование смога.

В заключение моей работы были выработаны рекомендации:

• во время смога не следует проветривать помещения, не выходить на улицу на длительное время особенно людям, страдающим  сердечно – сосудистыми заболеваниями;
• при сильном загрязнении воздуха нужно пользоваться марлевыми повязками;
• при повышенной важности воздуха ограниченное время следует находиться людям, страдающим бронхиальной астмой;
• в зимнее время нельзя  допускать переохлаждения организма.

Наблюдения начала проводить осенью. Золотая осень хороша собой. Затем наступает зимушка – зима. В дневнике можно  сделать примерно такие записи: первый снег, мир из серебра, иней, речка подо льдом, снег пушистый, седая мгла, узоры на стёклах, иней сверкает. Все времена года по-своему хороши. Свою работу планирую продолжать для того, чтобы рассчитать метеорологический потенциал рассеивающей способности атмосферы четырёх времён года и сравнить между собой, отследить благоприятные условия для рассеивания (Км ˃1 ) и неблагоприятные условия  (Км ˂1) для самоочищения атмосферы.

Литература:

1.Блудов, М.И.  Беседы по физике / М.И.Блудов. – М.: Просвещение,1999.-188с.

2.Бочкарёв,Н.Ф.   Экология России / Н.Ф.Бочкарёв. Калуга,1998.-213с.

3.Герасимова, Т.Л.   Физическая география.: учебник для общеобразовательных учреждений / Т.Л.Герасимова. – М.: Просвещение, 2002. -189с

4.Иванова,Ю.А.  Эти кислотные дожди, радуга и тучи / Ю.А.Иванова – М.: Детский экологический центр,2005.-560с.

5.Максаковский,В.П.  Географическая карта мира / В.П.Максаковский. – Ярославский, 2000. – 145с.

6.Новиков Ю.В.  Природа и человек /Ю.В.Новиков – М.:Просвещение,2005 – 178с.

Приложение №1.

Пример заполнения таблицы № 1.

Пример заполнения таблицы № 1.1

Приложение № 2.

Пример расчёта метеорологического потенциала  рассеивающей способности атмосферы для самоочищения:

Октябрь  Км =(24+1): (13+7)=1,25

Ноябрь Км= (26+1): (4+4)=3,35

Декабрь Км=(20+0): (4+11)=1,33

Пример заполнения таблицы №2

Приложение № 3.

График по данным таблицы №2

Км

…3

        Благоприятные условия                             для самоочищения атмосферы

…2

…1…………………………………………………………………………….

        Неблагоприятные           условия для самоочищения атмосферы

 …0        

 Сентябрь...октябрь..ноябрь…декабрь…январь...февраль..март..апрель(месяц)