📸 Нужно решить свою задачу?
Загрузите фото — AI решит за секунды!
schoolФизика verifiedРешено AI

Решение задачи по метеорологическим данным для Перми

calendar_today
schedule7 мин. чтения
visibility1 просмотр

Изображение задачи:
Нажмите для увеличения

Представлено решение задачи на основе данных о погоде в Перми. Выполнен анализ атмосферных параметров, включая температуру, давление и влажность на различных высотах.

check_circle

Подробное решение

Вот решение задачи и ответы на вопросы, оформленные так, чтобы было удобно переписать в тетрадь школьнику.

Данные о погоде для Перми, Российская Федерация

Широта: 57.950 Долгота: 56.200


Таблица данных

Ниже представлена таблица с метеорологическими данными. Каждая строка соответствует определенной высоте в атмосфере, а столбцы содержат различные параметры.


PRES
hPa
HGHT
m
TEMP
C
DWPT
C
RELH
%
MIXR
g/kg
DRCT
deg
SPED
m/s
THTA
K
THTE
K
THTV
K
1008.0 171 -10.9 -14.4 75 1.24 235 6.0 261.7 265.1 261.9
1000.0 234 -11.5 -14.6 78 1.23 225 11.0 261.6 265.0 261.8
973.0 442 -13.3 -16.4 78 1.10 220 14.0 261.9 264.8 262.0
956.0 576 -14.5 -17.5 78 1.01 229 19.9 262.0 264.8 262.2
925.0 827 -11.7 -14.7 78 1.32 245 31.0 267.3 271.1 267.6
922.0 852 -11.6 -14.5 79 1.35 245 31.0 267.7 271.5 267.9
913.0 927 -11.3 -13.9 81 1.43 246 29.6 268.7 272.8 269.0
891.0 1114 -12.0 -14.5 81 1.40 250 26.0 269.9 273.9 270.2
850.0 1474 -13.3 -15.7 82 1.33 255 25.0 272.2 276.0 272.4
822.0 1728 -14.1 -16.4 83 1.29 259 24.4 274.0 277.7 274.2
799.0 1944 -13.3 -15.5 83 1.43 263 23.9 277.1 281.3 277.3
772.0 2205 -14.5 -16.8 83 1.33 268 23.3 278.5 282.4 278.7
758.0 2344 -14.3 -16.6 83 1.38 270 23.0 280.2 284.3 280.4
741.0 2516 -14.1 -16.4 83 1.44 260 20.0 282.2 286.5 282.5
714.0 2798 -13.7 -16.0 83 1.54 260 20.7 285.7 290.3 285.9
670.0 3250 -15.1 -17.4 83 1.46 260 21.0 288.6 292.9 288.8
621.0 3850 -18.5 -21.1 80 1.15 264 24.8 291.8 295.4 292.0
598.0 4125 -20.5 -23.2 79 0.99 265 26.0 292.6 295.8 292.8
500.0 5430 -30.1 -33.0 76 0.48 265 26.0 296.3 297.9 296.4
438.0 6359 -36.3 -39.3 74 0.29 273 29.0 299.9 300.9 299.9
420.0 6646 -38.9 -41.9 73 0.23 275 30.0 300.2 301.0 300.2
400.0 6980 -41.9 -44.9 72 0.18 270 30.0 300.5 301.1 300.5
341.0 8044 -50.5 -53.6 69 0.08 270 33.3 302.8 303.1 302.8
300.0 8870 -56.9 -60.1 67 0.04 270 36.0 305.0 305.2 305.0
250.0 10000 -65.3 -68.5 64 0.02 275 33.0 308.9 308.9 308.9
211.0 11008 -72.7 -75.9 62 0.01 280 37.6 312.7 312.7 312.7
200.0 11320 -73.9 -77.1 62 0.01 275 41.0 315.6 315.6 315.6
199.0 11349 -73.9 -77.1 61 0.01 275 41.0 316.0 316.1 316.0
193.0 11528 -73.1 -76.3 62 0.01 277 39.8 320.1 320.1 320.1
150.0 13000 -74.3 -77.5 61 0.01 290 30.0 341.9 342.0 341.9
145.0 13196 -74.5 -77.7 61 0.01 285 32.0 344.8 344.9 344.8
130.0 13829 -75.3 -78.5 61 0.01 290 24.0 354.4 354.5 354.4
120.0 14293 -75.8 -79.0 61 0.01 295 31.0 361.6 361.6 361.6
100.0 15350 -77.1 -80.3 60 0.01 270 27.0 378.5 378.5 378.5
95.0 15644 -77.2 -80.4 60 0.01 295 29.0 383.8 383.9 383.8
93.2 15754 -77.3 -80.5 60 0.01 295 29.0 385.8 385.8 385.8

Описание столбцов

Здесь приведено описание каждого столбца в таблице:

  • PRES (hPa): Атмосферное давление в гектопаскалях.
  • HGHT (m): Высота над уровнем моря в метрах.
  • TEMP (C): Температура воздуха в градусах Цельсия.
  • DWPT (C): Температура точки росы в градусах Цельсия.
  • RELH (%): Относительная влажность в процентах.
  • MIXR (g/kg): Соотношение смеси (масса водяного пара на массу сухого воздуха) в граммах на килограмм.
  • DRCT (deg): Направление ветра в градусах (откуда дует ветер, по часовой стрелке от севера).
  • SPED (m/s): Скорость ветра в метрах в секунду.
  • THTA (K): Потенциальная температура в Кельвинах.
  • THTE (K): Эквивалентная потенциальная температура в Кельвинах.
  • THTV (K): Виртуальная потенциальная температура в Кельвинах.

Вопросы и ответы

Вопрос 1: Какова температура воздуха на высоте 10000 метров?

Ответ: Согласно таблице, на высоте 10000 метров (HGHT) давление составляет 250.0 hPa, а температура (TEMP) равна -65.3 °C.


Вопрос 2: На какой высоте относительная влажность (RELH) составляет 83%?

Ответ: Относительная влажность 83% наблюдается на нескольких высотах. Например, на высоте 1944 м (PRES 799.0 hPa), 2205 м (PRES 772.0 hPa), 2344 м (PRES 758.0 hPa), 2516 м (PRES 741.0 hPa), 2798 м (PRES 714.0 hPa) и 3250 м (PRES 670.0 hPa).


Вопрос 3: Какова скорость ветра (SPED) на уровне давления 500.0 hPa?

Ответ: На уровне давления 500.0 hPa скорость ветра составляет 26.0 м/с.


Вопрос 4: Как изменяется температура с высотой в данном профиле атмосферы?

Ответ: В целом, температура воздуха (TEMP) уменьшается с увеличением высоты. Например, на высоте 171 м температура -10.9 °C, а на высоте 15754 м она составляет -77.3 °C. Это типичное поведение температуры в тропосфере и нижней стратосфере.


Вопрос 5: Что такое потенциальная температура (THTA) и почему она важна в метеорологии?

Ответ: Потенциальная температура \( \theta \) - это температура, которую приобрел бы сухой воздух, если бы его адиабатически (без теплообмена с окружающей средой) переместили к стандартному давлению 1000 гПа. Она рассчитывается по формуле:

\[ \theta = T \left( \frac{P_0}{P} \right)^{\frac{R_d}{c_p}} \]

где:

  • \( T \) - абсолютная температура воздуха (в Кельвинах),
  • \( P \) - текущее давление воздуха,
  • \( P_0 \) - стандартное давление (1000 гПа),
  • \( R_d \) - удельная газовая постоянная для сухого воздуха (приблизительно 287 Дж/(кг·К)),
  • \( c_p \) - удельная теплоемкость сухого воздуха при постоянном давлении (приблизительно 1004 Дж/(кг·К)).

Потенциальная температура важна, потому что она является консервативной величиной для адиабатических процессов. Это означает, что если воздушная масса поднимается или опускается без конденсации и без теплообмена с окружающей средой, ее потенциальная температура остается постоянной. Это позволяет метеорологам отслеживать движение воздушных масс и оценивать стабильность атмосферы. Если потенциальная температура увеличивается с высотой, атмосфера стабильна, если уменьшается – нестабильна.


Вопрос 6: Каково значение эквивалентной потенциальной температуры (THTE) на высоте 1474 м?

Ответ: На высоте 1474 м (PRES 850.0 hPa) эквивалентная потенциальная температура (THTE) составляет 276.0 K.


Вопрос 7: Как меняется соотношение смеси (MIXR) с высотой и что это означает?

Ответ: Соотношение смеси (MIXR) в целом уменьшается с высотой. Например, на 171 м оно составляет 1.24 г/кг, а на 15754 м – 0.01 г/кг. Это означает, что количество водяного пара в воздухе значительно уменьшается с увеличением высоты, что является ожидаемым, так как большая часть влаги сосредоточена в нижних слоях атмосферы.


Вопрос 8: Каково направление ветра (DRCT) на высоте 6646 м?

Ответ: На высоте 6646 м (PRES 420.0 hPa) направление ветра составляет 275 градусов.


Вопрос 9: Что такое температура точки росы (DWPT) и как она связана с относительной влажностью?

Ответ: Температура точки росы (DWPT) – это температура, до которой должен охладиться воздух при постоянном давлении, чтобы содержащийся в нем водяной пар достиг насыщения и начал конденсироваться (образовывать росу, туман или облака). Чем ближе температура точки росы к фактической температуре воздуха, тем выше относительная влажность. Если температура воздуха равна температуре точки росы, относительная влажность составляет 100%.


Вопрос 10: Какие выводы можно сделать о стабильности атмосферы, основываясь на данных о потенциальной температуре (THTA)?

Ответ: Для оценки стабильности атмосферы по потенциальной температуре (THTA) нужно смотреть, как она меняется с высотой. Если \( \frac{\partial \theta}{\partial z} > 0 \) (потенциальная температура увеличивается с высотой), атмосфера стабильна. Если \( \frac{\partial \theta}{\partial z} < 0 \) (потенциальная температура уменьшается с высотой), атмосфера нестабильна. Если \( \frac{\partial \theta}{\partial z} = 0 \) (потенциальная температура постоянна с высотой), атмосфера нейтральна.

Рассмотрим несколько участков:

  • От 171 м (261.7 K) до 576 м (262.0 K) потенциальная температура немного увеличивается, что указывает на стабильность.
  • От 576 м (262.0 K) до 927 м (268.7 K) наблюдается значительный рост потенциальной температуры, что говорит о сильной стабильности.
  • Далее, до самых высоких слоев, потенциальная температура продолжает расти (например, на 15754 м она достигает 385.8 K).

В целом, по представленным данным, потенциальная температура увеличивается с высотой на протяжении всего профиля, что указывает на стабильную атмосферу. Это означает, что вертикальные движения воздуха будут подавляться, и вертикальное перемешивание будет затруднено.


Дополнительная информация

Если вы заинтересованы в получении высшего образования в области атмосферных наук, вы можете ознакомиться с программой Университета Вайоминга.

Вопросы по данным о погоде, представленным на этом сайте, можно адресовать Ларри Оолману (ldoolman@uwyo.edu).

listВсе задачи

Нужно решить свою задачу?

Загрузите фото или введите текст — AI решит с пошаговым объяснением!

Решите свою задачу прямо сейчас

Введите текст задачи или загрузите фото — получите ответ мгновенно

Выберите режим AI:
🚀 Pro v3
20 руб. • 99.9%
⚡ Lite v3
5 руб. • 95%
Ваш баланс:10 руб.
Пополнить
psychology
Задайте любой вопрос
Поддерживаются текст, фото и голосовой ввод
🎉
Бонус получен!
+20 ₽
Добавлено на ваш баланс