Zasnovan je na dva međusobno povezana procesa: vlaženju zemljine površine padavinama i isparavanju vlage iz nje u atmosferu. Oba ova procesa precizno određuju koeficijent vlage za određeno područje. Šta je koeficijent vlage i kako se određuje? Upravo o tome će biti riječi u ovom informativnom članku.

Koeficijent vlažnosti: definicija

Ovlaživanje teritorije i isparavanje vlage sa njene površine odvijaju se na potpuno isti način u cijelom svijetu. Međutim, na pitanje koliki je koeficijent vlažnosti odgovara se na potpuno različite načine u različitim zemljama planete. A sam koncept u ovoj formulaciji nije prihvaćen u svim zemljama. Na primjer, u SAD-u je to "omjer padavina-isparavanje", što se doslovno može prevesti kao "indeks (omjer) vlage i isparavanja".

Ali koji je koeficijent vlage? Ovo je određeni odnos između količine padavina i nivoa isparavanja u datom području za određeni vremenski period. Formula za izračunavanje ovog koeficijenta je vrlo jednostavna:

gdje je O količina padavina (u milimetrima);

a I je vrijednost isparavanja (također u milimetrima).

Različiti pristupi određivanju koeficijenta

Kako odrediti koeficijent vlage? Danas je poznato oko 20 različitih metoda.

U našoj zemlji (kao i na postsovjetskom prostoru) najčešće se koristi metoda određivanja koju je predložio Georgij Nikolajevič Vysotsky. On je izvanredan ukrajinski naučnik, geobotaničar i tlaolog, osnivač nauke o šumama. Tokom života napisao je preko 200 naučnih radova.

Vrijedi napomenuti da se u Europi, kao iu SAD-u, koristi Torthwaiteov koeficijent. Međutim, metoda za njegovo izračunavanje je mnogo složenija i ima svoje nedostatke.

Određivanje koeficijenta

Određivanje ovog indikatora za određenu teritoriju nije nimalo teško. Pogledajmo ovu tehniku koristeći sljedeći primjer.

Navedena je teritorija za koju treba izračunati koeficijent vlage. Štaviše, poznato je da ova teritorija prima 900 mm godišnje i ispari iz nje u istom vremenskom periodu - 600 mm. Da biste izračunali koeficijent, trebate podijeliti količinu padavina sa isparavanjem, odnosno 900/600 mm. Kao rezultat, dobijamo vrijednost od 1,5. Ovo će biti koeficijent vlage za ovo područje.

Koeficijent vlaženja Ivanov-Vysotsky može biti jednak jedinici, biti manji ili veći od 1. Štaviše, ako:

K = 0, tada se vlaga za dato područje smatra dovoljnom;
K je veći od 1, tada je vlaga prekomjerna;
K je manji od 1, tada je vlaga nedovoljna.

Vrijednost ovog pokazatelja, naravno, direktno će ovisiti o temperaturnom režimu u određenom području, kao i o količini padavina koje padaju godišnje.

Za šta se koristi faktor ovlaživanja?

Koeficijent Ivanov-Vysotsky je izuzetno važan klimatski indikator. Na kraju krajeva, može dati sliku o dostupnosti vodnih resursa u tom području. Ovaj koeficijent je jednostavno neophodan za razvoj poljoprivrede, kao i za opšte ekonomsko planiranje teritorije.

Takođe određuje nivo suvoće klime: što je ona veća, to su jezera i močvarna područja uvek uočljiva u područjima sa viškom vlage. U vegetacijskom pokrivaču dominira livadska i šumska vegetacija.

Maksimalne vrijednosti koeficijenta tipične su za visokoplaninska područja (iznad 1000-1200 metara). Ovdje, u pravilu, postoji višak vlage, koji može doseći 300-500 milimetara godišnje! Stepska zona prima istu količinu atmosferske vlage godišnje. Koeficijent vlažnosti u planinskim predelima dostiže maksimalne vrednosti: 1,8-2,4.

Prekomjerna vlaga uočava se iu tundri, šumotundri i umjerenim područjima, u kojima koeficijent nije veći od 1,5. U šumsko-stepskoj zoni kreće se od 0,7 do 1,0, ali u zoni stepa već postoji nedovoljna vlaga na teritoriji (K = 0,3-0,6).

Minimalne vrijednosti vlažnosti tipične su za polupustinjsku zonu (ukupno oko 0,2-0,3), kao i za (do 0,1).

Koeficijent vlažnosti u Rusiji

Rusija je ogromna zemlja koju karakteriše širok spektar klimatskih uslova. Ako govorimo o koeficijentu vlage, njegove vrijednosti unutar Rusije uvelike variraju od 0,3 do 1,5. Najslabija vlažnost je uočena u kaspijskom regionu (oko 0,3). U stepskim i šumsko-stepskim zonama nešto je više - 0,5-0,8. Maksimalna vlaga je tipična za zonu šumsko-tundre, kao i za visoke planinske regije Kavkaza, Altaja i Urala.

Sada znate koji je koeficijent vlage. Ovo je prilično važan pokazatelj koji igra veoma važnu ulogu za razvoj nacionalne ekonomije i agroindustrijskog kompleksa. Ovaj koeficijent zavisi od dve vrednosti: od količine padavina i od zapremine isparavanja u određenom vremenskom periodu.

Isparljivost goriva određuje efikasnost procesa formiranja smeše i sagorevanja u motorima, količinu gubitaka pri skladištenju i transportu, mogućnost stvaranja parnih brana u elektroenergetskom sistemu motora i opasnost od požara i eksplozije naftnih derivata. Brzina isparavanja goriva zavisi od njegovih svojstava i uslova procesa. Isparljivost goriva karakteriše pritisak zasićene pare, koeficijent difuzije, toplota isparavanja, toplotni kapacitet i toplotna provodljivost.

Određivanje pritiska zasićene pare

Glavni pokazatelj hlapljivosti ugljovodoničnog goriva je pritisak zasićene pare (SVP) ili pritisak pare - to je pritisak koji para vrši na zidove posude kada gorivo isparava u zatvorenom prostoru. Karakterizira isparljivost frakcija benzina i početne kvalitete goriva. DNP zavisi od hemijskog i frakcionog sastava goriva. Po pravilu, što više ugljovodonika niskog ključanja gorivo sadrži, to je veći pritisak pare. DNP se takođe povećava sa povećanjem temperature. Upotreba goriva sa visokim pritiskom pare dovodi do povećanog stvaranja parnih brava u elektroenergetskom sistemu, smanjenog punjenja cilindara i pada snage. U ljetnim razredima benzina, DNP ne bi trebao prelaziti 80 kPa.

Da bi se olakšalo pokretanje motora u hladnoj sezoni, zimski razredi benzina imaju veći pritisak od 80-100 kPa. Osim toga, DNP karakterizira fizičku stabilnost benzina.

Pritisak para zasićenih goriva određuje se na različite načine: u metalnoj posudi, pomoću barometrijske cijevi, upoređivanjem s tlakom referentne tekućine i nizom drugih metoda.

Ovaj indikator se određuje direktnim mjerenjem pritiska iznad tečnosti na određenoj temperaturi ili tačkom ključanja pri datom pritisku. U prvom slučaju u posudi se uspostavlja ravnoteža između pare i tečnosti, koja se bilježi vrijednošću ravnotežnog tlaka odgovarajućim mjernim uređajem za tlak. U drugom slučaju, određena zapremina goriva se destiluje na atmosferskom pritisku i bilježi se odnos između količine destiliranog proizvoda i temperature, tj. odrediti frakcijski sastav. Tlak zasićene pare se također može odrediti, posebno, metodom barometrijske cijevi i komparativnom metodom. Pritisak pare se često određuje (GOST 1756-83) držanjem testnog benzina 20 minuta u zatvorenoj posudi na 38 °C. Nakon određenog vremena, mjeri se pritisak pare goriva.

Prilikom određivanja DNP-a u metalnom uređaju, potrebno je izvršiti korekciju očitavanja uređaja za određivanje tlaka, jer ta očitanja odgovaraju ukupnom tlaku zasićene pare goriva, zraka i vodene pare na ispitnoj temperaturi. Mjerenja u barometrijskoj cijevi daju vrijednosti pravog DNP goriva, jer se u ovom uređaju uspostavlja ravnoteža između tekuće i parne faze, koja sadrži samo pare goriva. Prednosti komparativne metode su njena niska osjetljivost na temperaturne fluktuacije tokom procesa mjerenja.

Određivanje pritiska zasićene pare u metalnoj bombi. Uređaj (slika 27.1) se sastoji od metalne bombe 1, vodeno kupatilo 2 i živin manometar 8. Cilindrična bomba ima dvije komore: za gorivo 10 i vazduh veće zapremine. Između komora se postavlja gumena brtva, a spajaju se pomoću navojne veze. Vazdušna komora ima spoj sa gumenom cijevi 6 kroz slavinu za gas 5 spojen na živin manometar. Vodeno kupatilo se koristi za stvaranje i održavanje standardne temperature; ima električni grijač 1, mešalica 7 i termometar 4.

Za dobivanje tačnih rezultata pri određivanju tlaka zasićene pare, vrlo je važno pravilno odabrati i pohraniti uzorak ispitnog goriva tako da gubitak lakih frakcija bude minimalan. Za uzorkovanje se koristi poseban uzorkivač 9, koji se, kada se napuni, čuva u ledenoj kupki ili frižideru.

Rice. 27.1.

1 - metalna bomba; 2 - vodeno kupatilo; 3 - električni grijač;
4- termometar; 5 - slavina za gas; 6 - gumena cijev; 7 - mešalica;
8 - živin manometar; 9 - uzorkivač;10 - komora za gorivo

Određivanje tlaka zasićene pare metodom barometrijske cijevi. Uređaj se sastoji od cijevi u obliku slova U 1, termostatska posuda 2, mikseri 3, termometar 4, živin manometar 8, kapacitet bafera 5 i vakuum pumpu (slika 27.2). Na grlu tampon rezervoara je postavljena T sa trosmjernim ventilom 7. Prebacivanjem trosmjernog ventila možete spojiti vakum pumpu sa pufer spremnikom, cijevi u obliku slova U i živinim manometrom ili je spojiti na atmosferu. Svi dijelovi uređaja su međusobno povezani gumenim cijevima 6.

Rice. 27.2.

1- cijev u obliku slova U; 2 - termostatska posuda; 3 - mešalica;4 - termometar; 5 - kapacitet bafera; 6 - gumene cijevi;
7 - trosmjerni ventil;8 - živin manometar

Napunite cijev u obliku slova U ispitnim gorivom tako da potpuno ispuni koljeno sa kapilarom do sredine krivine cijevi. Napunjena epruveta je uronjena u termostatsku posudu, spojena je gumenom cevi sa pufer posudom i održavana na ispitnoj temperaturi. Na kratko vrijeme, pufer spremnik se izlaže atmosferi i uključuje vakuum pumpu. Pod uticajem vakuuma i pritiska pare goriva, tečnost se spušta u kapilaru i diže se u laktu sa širenjem. U trenutku kada se izjednače nivoi u obje krivine cijevi, bilježe se očitanja živinog manometra.

Pritisak zasićene pare goriva ps u Pa se izračunava pomoću formule:

Gdje r b- barometarski pritisak, mm Hg. Art.; r i- očitavanja živinog manometra, mm Hg. Art.

Određivanje pritiska zasićene pare goriva uporednom metodom. Uređaj za merenje pritiska zasićene pare i određivanje njegove zavisnosti od temperature u poređenju sa standardima (slika 27.3) sastoji se od dve tikvice 3, termostatski uređaj 1 i živin manometar u obliku slova U 8.

Rice. 27.3.

1- termostatski uređaj;2 - mešalica;3 - konusna tikvica;
4- prolazni ventil; 5 - grijač; 6 - termometar;
7 - gumene cijevi;8 - Manometar u obliku slova U

Staklene tikvice su zatvorene brušenim čepovima sa zapornim slavinama 4, koji su spojeni na manometar pomoću gumenih cijevi 7.

Termostatski uređaj je staklena cilindrična posuda napunjena vodom u kojoj se nalaze tikvice, mješalica 2, grijač 5 i termometar 6.

Uzorkovač se koristi za prikupljanje i skladištenje uzorka goriva. Gorivo koje se ispituje se sipa u jednu od tikvica, au drugu bocu stavlja se ista količina referentne tečnosti - za benzin, benzol ili izooktan. Boce se dobro zatvaraju čepovima i zapornim slavinama, stavljaju u termostat na datu temperaturu i drže 5 minuta.

Nakon toga, voda se zagrijava u termostatu i pad tlaka se bilježi na manometru u određenim temperaturnim intervalima. Vrijednost pritiska zasićene pare goriva izračunava se kao algebarski zbir pritiska zasićene pare referentne tečnosti na datoj temperaturi i očitavanja manometra. Vrijednosti tlaka zasićene pare referentnih tekućina date su u referentnoj literaturi. Za benzen, ova zavisnost je prikazana na Sl. 27.4.

Rice. 27.4.

Prema dobijenoj zavisnosti p s = f(T) izgraditi graf u Ig koordinatama ps I /T i odredite vrijednosti koeficijenata u empirijskoj formuli:

Gdje L - segment odsječen na osi ordinate (dostavljeno T= 0); IN - tangenta ugla nagiba prave linije na osu apscise.

Količina padavina još ne daje potpunu sliku o vlažnosti teritorije, jer dio isparava s površine, a drugi dio prodire u nju.

Na različitim temperaturama, različite količine vlage isparavaju s površine. Količina vlage koja može ispariti s površine vode na datoj temperaturi naziva se isparavanjem. Mjeri se u milimetrima sloja isparene vode. Isparljivost karakteriše moguće isparavanje. Stvarno isparavanje ne može biti veće od godišnje količine padavina. Stoga u Srednjoj Aziji ne iznosi više od 150-200 mm godišnje, iako je isparavanje ovdje 6-12 puta veće. Na sjeveru se povećava isparavanje, dostižući 450 mm u južnom dijelu i 500-550 mm u ruskom. Sjevernije od ovog pojasa, isparavanje se ponovo smanjuje na 100-150 mm u obalnim područjima. U sjevernom dijelu zemlje, isparavanje je ograničeno ne količinom padavina, kao u pustinjama, već količinom isparavanja.

Za karakterizaciju snabdijevanja vlagom na teritoriji koristi se koeficijent ovlaživanja - odnos godišnje količine padavina i isparavanja za isti period: k=O/U

Što je niži koeficijent vlage, to je suvlji.

U blizini sjeverne granice količina padavina je približno jednaka godišnjoj stopi isparavanja. Koeficijent vlažnosti ovdje je blizu jedinice. Ova hidratacija se smatra dovoljnom. Vlažnost šumsko-stepske zone i južnog dijela zone oscilira iz godine u godinu, povećava se ili smanjuje, pa je nestabilna. Kada je koeficijent ovlaživanja manji od jedan, ovlaživanje se smatra nedovoljnim (zona). U sjevernom dijelu zemlje (tajga, tundra) količina padavina je veća od isparavanja. Koeficijent vlaženja ovdje je veći od jedan. Ova vrsta vlage naziva se višak vlage.

Volatilnost

Količina padavina još ne daje potpunu sliku o vlažnosti teritorije, jer dio padavina isparava sa površine, a drugi dio prodire u tlo.Na različitim temperaturama različite količine vlage isparavaju sa površine . Količina vlage koja može ispariti s površine vode na datoj temperaturi naziva se isparavanjem. Mjeri se u milimetrima sloja isparene vode. Isparljivost karakteriše moguće isparavanje. Stvarno isparavanje ne može biti veće od godišnje količine padavina. Dakle, u pustinjama srednje Azije nije više od 150-200 mm godišnje, iako je isparavanje ovdje 6-12 puta veće. Na sjeveru se isparavanje povećava, dostižući 450 mm u južnom dijelu tajge Zapadnog Sibira i 500-550 mm u mješovitim i listopadnim šumama Ruske ravnice. Sjevernije od ove trake, isparavanje se ponovo smanjuje na 100-150 mm u obalnoj tundri. U sjevernom dijelu zemlje, isparavanje je ograničeno ne količinom padavina, kao u pustinjama, već količinom isparavanja.

Koeficijent vlažnosti

Za karakterizaciju opskrbe teritorije vlagom koristi se koeficijent vlažnosti - omjer godišnje količine padavina i isparavanja za isti period.

Što je niži koeficijent vlažnosti, klima je suša. U blizini sjeverne granice šumsko-stepske zone, količina padavina je približno jednaka godišnjoj stopi isparavanja. Koeficijent vlažnosti ovdje je blizu jedinice. Ova hidratacija se smatra dovoljnom. Ovlaživanje šumsko-stepske zone i južnog dijela zone mješovitih šuma varira iz godine u godinu, povećava se ili smanjuje, pa je nestabilno. Kada je koeficijent vlage manji od jedan, vlaga se smatra nedovoljnom (stepska zona). U sjevernom dijelu zemlje (tajga, tundra) količina padavina je veća od isparavanja. Koeficijent vlaženja ovdje je veći od jedan. Ova vrsta vlage naziva se višak vlage.

Koeficijent vlažnosti izražava omjer topline i vlage na određenom području i jedan je od važnih klimatskih pokazatelja, jer određuje smjer i intenzitet većine prirodnih procesa.

U područjima sa viškom vlage ima mnogo rijeka, jezera i močvara. U transformaciji reljefa dominira erozija. Livade i šume su rasprostranjene.

Visoke godišnje vrijednosti koeficijenta vlage (1,75-2,4) karakteristične su za planinska područja sa apsolutnim nadmorskim visinama od 800-1200 m. Ova i druga viša planinska područja su u uslovima viška vlage sa pozitivnim bilansom vlage, viškom od što je 100 - 500 mm godišnje ili više. Minimalne vrijednosti koeficijenta vlage od 0,35 do 0,6 karakteristične su za stepsku zonu, čija se velika većina površine nalazi na nadmorskim visinama manjim od 600 m abs. visina. Bilans vlage ovdje je negativan i karakterizira ga deficit od 200 do 450 mm ili više, a teritorij u cjelini karakterizira nedovoljna vlaga, tipična za polusušnu, pa čak i aridnu klimu. Glavni period isparavanja vlage traje od marta do oktobra, a njegov maksimalni intenzitet javlja se u najtoplijim mjesecima (jun - avgust). Najniže vrijednosti koeficijenta vlažnosti uočavaju se upravo u ovim mjesecima. Lako je uočiti da je količina viška vlage u planinskim područjima uporediva, au nekim slučajevima i premašuje ukupnu količinu padavina u stepskoj zoni.

Koeficijent vlaženja Vysotsky - Ivanova

Koeficijent vlažnosti je odnos između količine padavina godišnje ili u neko drugo vreme i isparavanja određenog područja. Koeficijent vlaženja je pokazatelj omjera topline i vlage. Po prvi put je metod karakterizacije klime kao faktora vodnog režima tla u praksu nauke o tlu uveo G. N. Vysotsky. Uveo je koncept koeficijenta vlažnosti teritorije (K) kao vrijednosti koja pokazuje odnos količine padavina (Q, mm) i isparavanja (V, mm) za isti period (K=Q/V). Prema njegovim proračunima, ova vrijednost za zonu šuma je 1,38, za šumsko-stepsku zonu - 1,0, za zonu černozemske stepe - 0,67 i za zonu suhih stepa - 0,3.

Nakon toga, koncept koeficijenta vlage je detaljno razvio B. G. Ivanov (1948) za svaku zemljišno-geografsku zonu, a koeficijent se počeo nazivati Vysotsky koeficijent-- Ivanova(KU).

Na osnovu snabdijevanja zemljišta vodom i karakteristika formiranja tla na kugli zemaljskoj mogu se izdvojiti sljedeća područja (Budyko, 1968) (tabela 2)

tabela 2

Klimatske regije

U skladu sa snabdijevanjem vlagom i njenom daljom preraspodjelom, svako prirodno područje karakterizira indeks radijacijske suhoće

gdje je R bilans zračenja, kJ/(cm 2 *godina); r -- količina padavina godišnje, mm; a -- latentna toplota faznih transformacija vode, J/g.

Koeficijent vlažnosti je poseban indikator koji su razvili meteorolozi za procjenu stepena vlažnosti klime u određenom regionu. Vodilo se računa da je klima dugoročna karakteristika vremenskih prilika na datom području. Stoga je također odlučeno da se koeficijent vlaženja uzme u obzir u dužem vremenskom periodu: ovaj koeficijent se po pravilu izračunava na osnovu podataka prikupljenih tokom godine.

Dakle, koeficijent vlažnosti pokazuje koliko padavina padne tokom ovog perioda u dotičnom regionu. To je, pak, jedan od glavnih faktora koji određuju preovlađujući tip vegetacije na ovom području.

Proračun koeficijenta vlažnosti

Formula za izračunavanje koeficijenta vlažnosti je sljedeća: K = R / E. U ovoj formuli, simbol K označava stvarni koeficijent vlažnosti, a simbol R označava količinu padavina koja je pala na datom području tokom godine, izražena u milimetrima. Konačno, simbol E predstavlja količinu padavina sa zemljine površine u istom vremenskom periodu.

Navedena količina padavina, koja se takođe izražava u milimetrima, zavisi od temperature u datom regionu tokom određenog vremenskog perioda i drugih faktora. Stoga, uprkos prividnoj jednostavnosti date formule, izračunavanje koeficijenta ovlaživanja zahtijeva veliki broj preliminarnih mjerenja pomoću preciznih instrumenata i može ga izvršiti samo dovoljno veliki tim meteorologa.

Zauzvrat, vrijednost koeficijenta vlage u određenom području, uzimajući u obzir sve ove pokazatelje, po pravilu, omogućava da se sa visokim stupnjem pouzdanosti utvrdi koja vrsta vegetacije prevladava u ovoj regiji. Dakle, ako koeficijent vlažnosti prelazi 1, to ukazuje na visoku razinu vlažnosti u datom području, što podrazumijeva prevlast takvih vrsta vegetacije kao što su tajga, tundra ili šumska tundra.

Dovoljan nivo vlažnosti odgovara koeficijentu vlažnosti jednakom 1 i, u pravilu, karakterizira ga prevladavanje mješovitih ili. Koeficijent vlažnosti u rasponu od 0,6 do 1 tipičan je za šumsko-stepska područja, od 0,3 do 0,6 - za stepe, od 0,1 do 0,3 - za polupustinjske oblasti i od 0 do 0,1 - za pustinje.