Ауа ылғалдылығын өлшеу

Мақсаты мен міндеті: Ауа ылғалдылығын өлшеу – гигрометр бойынша көрсеткіш алу, психрометрлік кесте бойынша ылғалдылық сипаттамаларын анықтау. ТМ-9 кестесімен танысу, жұмыс жүргізу.

Метеорологияда ауа ылғалдылығын өлшеу үшін негізгі төрт әдіс қолданады:

• психрометрлік әдіс;

• гигрометрлік әдіс;

• абсолюттік немесе химиялық әдіс;

• конденсациялық немесе шық нүктесі әдісі.

Осылардың ішінде кең қолданылатыны – психрометрлік және гигрометрлік әдістер.

Ауа ылғалдылығын өлшеу үшін метеорологиялық станцияда мына құралдар қолданылады:

- 50-тан минус 10 ⁰С температураға дейін екі ТМ4 (құрғақ және сулы резервуарларымен) термометрлерінен тұратын станциялық термометр. Психрометр метеорологиялық будкада қатар орналасқан екі термометрден (оң жақтағы термометрдің резервуарына батист мата байланады да, ол стақандағы суға батырылып қойылады) және дистилдендірілген су құйылған стақаннан тұрады;

- станциялық психрометрге қосымша салыстырмалы ылғалдылықтың өзгеруіне байланысты адам шашының ұзындығының өзгеру қасиетіне негізделген метеорологиялық шашты гигрометр.

Ауа ылғалдылығын психрометр бойынша өлшеу минус 10 ⁰С-ға дейін жүргізіледі. Өте төмен температура кезінде психрометрлік әдіспен өлшеу қателігі артады. Сондықтан ауа температурасы минус 10 ⁰С-дан төмен болған жағдайда көрсеткіштері станциялық психрометрдің көрсеткіштеріне келтірілген метеорологиялық шашты гигрометрмен ауа ылғалдылығын өлшейді. Сол үшін ауа ылғалдылығы 10-тан минус 10 ⁰С-ға дейін психрометрмен де, гигрометрмен де өлшенеді. Осы өлшеулердің нәтижелері бойынша салыстырмалы график тұрғызылады. Бұл графикті гигрометр көрсеткіштерін салыстырмалы ылғалдылықтың мәндеріне ауыстыру үшін барлық жағдайда қолданады.

Ауа ылғалдылығын өлшеу құралдарын өлшеу жүргізуге дайындау барысында келесі талаптар орындалуы қажет:

• психрометрлік термометрлердің (құрғақ және сулы) резервуарлары жер бетінен 2 м биіктікте орналасуы керек;

• қақпағы жабулы психрометрлік стақан сулы термометрдің резервурынан 2 см төмен орналасуы керек. Бұл кезде термометрдің резервары мен стақандағы судың арақашықтығы 2-3 см болу керек;

• батисті сулау ұшін дистилдендірілген су қолданылуы керек; кейбір жағдайда фильтрлендірілген жаңбыр суын да қолдануға болады.

Сулы термометрдің резервуарындағы батист термометрдің резервуарына тығыз байланып, оның жақсы сулануын қамтамасыздандыру керек; құрғақ және ыстық ауа райында (ауа температурасы 20 ⁰С жоғары, салыстырмалы ылғалдылық 70 % төмен болғанда) бақылаушы бақылау мерзіміне 10-15 мин қалғанға дейін термометрдің резервуарын суда ұстау арқылы қосымша сулайды;

• сулы термометрдің батисы қатты ластанатын станцияларда бақылау мерзімдері аралықтарында қақпағы жабулы стақандағы суға сулы термометрдің резервуарын салып ұстап тұру керек. Сулы термометрдің температурасы 0 ⁰С және одан да төмен болған жағдайда психрометрлік стақан будкадан алынып тасталынады, сулы термометрдің батисы резервуардан 2–3 мм төмен қалтырылып қысқартылады, ал резервуардың астындағы жіп қатты тартылып байланады.

Батистың байлануы

а –температураоң таңбалы болғанда; б – температура теріс таңбалы болғанда.

Қысқа батист кезінде термометрдің резервуарындағы батисты бақылау мерзіміне 30 мин қалғанға дейін қызмет бөлмесінен әкелінген стақандағы дистилдендірілген суға салып суланады. Сулау кезінде термометрдің резервуарын термометрдің көрсеткіші 0 ⁰С жоғары болып, батистегі мұз толық ерігенше стақандағы суда ұстап тұру керек.

Сулы термометрдің температурасы 0 ⁰С-дан төмен болған жағдайда сулы термометрден көрсеткіш алынғаннан кейін бақылаушы батистегі судың фазалық (сұйық (салқындаған су) немесе қатып қалған (мұз)) күйін тексеруге міндетті. Сулы термометр бойынша көрсеткіштің мәнінің жанына батисте егер мұз болса «м» және су болса «с» әрпі жазылады. Батисте су немесе мұз болғанын анықтау үшін қарандаштың ұшын батистің төменгі ұшына тигізу керек. Егер батисте салқындаған су болса, онда ол қатты зат тигендіктен қатып қалады. Бұл жағдайда сулы термометрдің көрсеткіші алдымен көтеріліп, содан кейін барлық су қатқанда қайта төмендейді. Егер батисте мұз болса, онда термометрдің көрсеткіші өзгермейді.

Құрғақ және сулы термометрлердің температураларының мәндері бойынша «Психрометрлік кестелерді» қолдана отырып, су буының парциалды қысымы, ауаның салыстырмалы ылғалдылығы, ылғалдылық тапшылығы және шық нүктесі анықталады.

Су буының парциалды қысымы мен ылғалдылық тапшылығының мәндерін КМ-1 кітапшасына ауа температурасы 7,0 ⁰С-ге тең және одан жоғары болғанда гектопаскальдің ондық бөлігіне дейінгі дәлдікпен, ал температура 7,0 ⁰С-ден төмен болғанда жүздік бөлігіне дейінгі дәлдікпен жазылады. Шық нүктесінің мәні градустың ондық бөлігіне дейінгі дәлдікпен, ал салыстырмалы ылғалдылық 1 %-ға дейінгі дәлдікпен жазылады.

Сонымен бірге ауа ылғалдылығын өлшеу үшін, салыстырмалы ылғалдылықтың өзгеруіне байланысты майсызданған адам шашының ұзындығының өзгеру қасиетіне негізделген шашты гигрометр қолданылады. Шашты гигрометр бойынша ауа ылғалдылығын өлшеу ауа температурасы минус 10 ⁰С-ға дейін шкаланың бұтін бөлігі дәлдігімен жүргізіледі және КМ-1 кітапшасының «Гигрометр» деген бағанына жазылады. Бөлім дәлдігі 1 %.

Ауа температуасы минус 10 ⁰С-тан төмен болған жағдайда су буының парциалды қысымы, ауаның салыстырмалы ылғалдылығы, ылғалдылық тапшылығы және шық нүктесі гигрометрдің түзетілген көрсеткіші және құрғақ термометрдің көрсеткіштері бойынша «Психрометрлік кестелердің» көмегімен анықталып, К-1 кітапшасының сәйкес бағанына жазылады.

Гигрометр көрсеткіштері тұрақты аяз (минус 10 ⁰С-тан төмен) түскенге дейінгі бір айлық мерзімде гигрометр мен психрометрдің көрсеткіштерін салыстыру бойынша тұрғызылған ауыстыру графиктері мен кестелері арқылы түзетіледі. Сенімді ауыстырма графигін жасау үшін 100-ге жуық нүктенің болғаны жеткілікті, яғни барлық бақылау мерзімдері бойынша 100 салстырмалы өлшеулер қолданылады. Осы нүктелердің жартысы темпетаура 0-ден минус 10 ⁰С-ге дейінгі аралықта алынғаны дұрыс. Гигрометр және психрометр бойынша параллель бақылаулар жүргізу уақытын ГМО анықтайды.

Гигрометр үшін ауыстырма графигі ТМ-9 формадағы арнайы бланкта немесе миллиметрлік қағазда тұрғызылады. Графикті тұрғызу үшін қағазға екі өзара перпендикулярлы осьтер сызылады. Вертикалды оське психрометрдің мәндері бойынша 100-ден 10 %-ға дейін (ТМ-9 бланкісінде бір клеткаға 1 % немесе миллиметрлік қағаздың 2 мм-не 1 % масштабпен) төменнен жоғары қарай салыстырмалы ылғалдылықтың мәндері, ал горизонталды оське (сондай масштабпен) - солдан оңға қарай 100 %-дан бастап төмендейтін гигрометр көрсеткіші түсіріледі.

Гигрометр және психрометр бойынша бір мерзімде өлшенген салыстырмалы ылғалдылықтың мәндері графикте осы мәндерге сәйкес сызықтардың қиылысуында жатқан бір нүктемен белгіленеді. Егер бір жерге бірнеше нүкте түсетін болса, онда сол нүктеге дәл келген нүктелердің сәйкесінше санына байланысты сызықша қойылады.

Егер бақылаулар және гигрометрдің күйі қанағаттанарлықтай болса, онда нүктелер координат осьтеріне 45⁰–ке жуық бұрышпен жүргізілген жіңішке жолақтың бойында жатулары тиіс. Егер кейбір нүктелер осы жіңішке жолақтың бойынан тым алшақ орналасса, онда олар күдікті ретінде ескертусіз қалулары керек. Барлық нүкелер салынып (оларды тушьпен немесе сиямен салу керек) біткеннен кейін екі жағында мүмкіндігінше нүктелер саны бірдей болатындай етіп қарандашпен баяу сызық жүргізіледі.

Графикті пайдалана отырып, гигрометрдің кезкелген көрсеткіші үшін салыстырмалы ылғалдылықтың сәйкес түзетілген мәнін табуға болады. Ол үшін горизонталды осьтен гигрометрдің сәйкес берілген көрсеткіші бойынша тік жоғары көтеріліп, түзумен қиылысқан жерінен солға горизонталь бағытта вертикаль оське дейін жүреді және шкала бойынша салыстырмалы ылғалдылықтың сәйкес мәні анықталады (мысалы, суретте 90 % гигрометр көрсеткішіне 89 % салыстырмалы ылғалдылықтың мәні сәйкес келеді).

Гигрометр мен психрометр көрсеткіштерін салыстыру графигі

Гигрометр көрсеткішінен салыстырмалы ылғалдылықтың мәнінен өту ыңғайлы болу үшін осы график бойынша ауыстыру кестесі құрастырылады. Кестенің бірінші бағанында және жоғарғы қатарында гигрометр бойынша алынған мәндер (вертикаль бойынша ондықтар, горизонталь бойынша – бірліктер) ал баған мен қатардың қиылысқан жерінде график бойынша табылған салыстырмалы ылғалдылықтың сәйкес мәндері орналасқан.

Салынған графиктер күзде ГМО-қа жіберіледі. Осы графиктер бойынша метеорологиялық станциядағы гигрометрдің жұмысының сапасы анықталады.

Ауа ылғалдылығын белгіленген бақылау мерзімдерінде анықтаумен қатар көптеген метеорологиялық станцияларда ауаның салыстырмалы ылғалдылығына сонымен бірге үздіксіз тіркеу жүргізіліп отырады. Салыстырмалы ылғалдылықтың уақыт бойынша өзгерісін тіркеу иәулік ішінде олардың әрсағаттық және экстремальдік (минимальдік және максимальдік) мәндерін анықтау үшін жүргізіледі. Ауаның салыстырмалы ылғалдылығының әрсағаттағы және экстремальді мәндері, барлық бақылау мерзімдерінде психрометр бойынша анықталған мәндермен тіркелген мәліметтерді салыстыру негізінде есептеу жолымен анықталады.

7-сабақ