ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.10.2024
Просмотров: 62
Скачиваний: 0
ОІ^КОІ
Рис. 36. Измеренная (/) и рассчитан- |
Рис. |
37. |
Номограмма |
для |
определения |
Рис. 38. Номограмма для определения |
мая (2) скорости таяния градин при |
скорости |
таяния градины |
при условии, |
скорости таяния градины при условии, |
||
Г=7,1°С (/) и Г=14,5°С (II). |
что |
вся |
вода остается |
на |
градине [18J. |
что вся вода полностью уносится пото |
|
|
|
|
|
|
ком [18]. |
уменьшается медленнее, чем в случае таяния частиц сферической формы [296].
Путь, проходимый градиной при таянии, определяется страти фикацией атмосферы, плотностью градины, ее формой, весом и внутренней структурой. Форма и вес определяют скорость паде ния градин, а внутренняя структура определяет, происходит ли сдувание растаявшей воды с поверхности или же она проникает внутрь. Ввиду большой неопределенности всех перечисленных выше параметров в общем случае расчеты скорости таяния при ближенны. Для двух крайних случаев, когда растаявшая вода пол ностью остается на тающей градине или полностью слушается, были рассчитаны номограммы (рис. 37, 38), приведенные в [18], позволяющие достаточно точно определить скорость таяния градин.
В том случае, когда вся вода остается на градине, скорость таяния зависит от параметров хі> хг> Хз и f, определяемых из выра жений:
0,95Го + 23 • 106 („о — а3)
( t v p - t O Ä j
/ ^ l + 0 ,3 R e '/2,
0,48у 4- 1-2 • ІО6*
Ъ(Vvv- V) R1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Хз=1— 7 -, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(91) |
||
где |
Т |
о |
и |
а0 |
— температура |
и влажность |
воздуха |
|
у основания об |
|||||||||||||||
лака, |
а3 |
— влажность воздуха у земли, |
у и |
а |
— градиенты темпе |
|||||||||||||||||||
ратуры |
|
|
и |
|
влажности. Значения |
параметров |
|
хз, |
f |
приведены |
||||||||||||||
в табл. |
34. |
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
Зависимость величин |
игр, / и Хз от R |
при ргр= 0 ,9 2 г/см3 и ѵ = 0,15 см2/с |
||||||||||||||||||||
R |
.......................... |
|
|
|
|
|
|
0,3 |
|
0 ,6 |
|
|
1 |
|
|
1,5 |
|
|
2 |
|
3, 0 |
|||
tir p |
...................... |
|
|
|
|
|
1100 |
|
1550 |
|
2000 |
|
2460 |
|
2800 |
|
3400 |
|||||||
/ |
.......................... |
|
|
|
|
|
|
21 |
|
|
34 |
|
|
52 |
|
|
66 |
|
|
84 |
|
105 |
||
Х3 |
.......................... |
|
|
|
|
|
|
0,43 |
|
|
0,65 |
|
0,77 |
|
0,82 |
|
|
0,85 |
0,89 |
|||||
|
|
Найдем радиус выпавшей на землю градины, пользуясь номо |
||||||||||||||||||||||
граммой рис. 37, |
|
если начальные |
условия следующие: на высоте |
|||||||||||||||||||||
2 = |
1,5 км, находится градина с 7?0 = 0,6 см, |
Т0 = |
10°, у = 7 •10~'5° С/см, |
|||||||||||||||||||||
flo = 8-10“ 6 |
г/см3, |
|
сб = 2-10~и г/см4, |
цХ=2 |
5 м/с. |
Согласно |
|
расчетам, |
||||||||||||||||
Х з |
= 0,66, |
|
Х 2 = 1 , 6 - |
К)7, |
хі = 4,7 • ІО-2. |
По |
номограмме |
находим z = |
||||||||||||||||
= 1,5х і км и поднимаемся до значения |
= 1 . 6 - 1 0 - 7 . |
К |
полученному |
|||||||||||||||||||||
значению прибавляем величину |
%\Z, |
снятую при заданном г с кри |
||||||||||||||||||||||
вой |
|
= 4,7-10~2 и двигаемся от найденной точки |
|
вправо до пере |
||||||||||||||||||||
сечения |
|
|
с |
кривой |
|
х з = |
0 . 6 6 , |
затем |
спускаемся |
от |
этой |
точки вниз, |
||||||||||||
где |
по |
шкале р находим, |
что /7= 0,69. Радиус |
выпавшей |
градины |
|||||||||||||||||||
R = pRo, |
|
т. е. равен примерно 0,4 см. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
137
Для случая, когда вся растаявшая вода сдувается с градины,
расчет ведется по |
аналогичной методике, т. е. сначала вычис |
|||
У |
3,5 |
• |
10~s r o -t- 8,3 • |
10~2 («о — п 3) |
ляются коэффициенты |
|
|
|
|
|
1,7 • |
Ю-Sy + 4,2 • |
10-2* |
|
К ъ— 7 ■ |
m~'ulR'0h, |
(92) |
||
а затем по номограмме определяется радиус градины у земли (рис. 38).
Расчеты по этим номограммам несколько завышают размеры градин, выпадающих на землю, однако в качестве первого прибли жения они вполне пригодны.
При расчетах скорости таяния градин предполагается, что они падают вертикально и путь, проходимый ими, равен расстоянию между двумя уровнями. Однако у падающих тел неправильной формы появляются вторичные нерегулярные составляющие ско рости, которые искривляют их траекторию. При точных расчетах необходимо использовать два вида скорости: скорость градины относительно воздуха, что будет определять ее тепло- н массообмен, и проекцию вектора скорости на вертикальную ось, что будет определять время ее падения от верхнего до нижнего уровней [31, 32]. Кроме того, необходимо также учитывать турбулентность воз духа, с ростом которой увеличивается тепло- и массообмен. Од нако из-за большого разброса параметров градин и сравнительно небольшой точности в определении параметров атмосферы на пути падения градин применение более точных формул пока не оправданно.
При падении градин через теплую часть облака происходит таяние за счет выделения дополнительного тепла, принесенного теплой водой облачных капель. По приближенным оценкам при вод ности порядка 1 г/м3 дополнительное тепловыделение увеличивает таяние на 10— 15% [18, 68].
Столкновение градин с каплями дождя в подоблачном слое приводит к незначительному увеличению скорости их таяния. Это связано с тем, что, во-первых, средняя водность дождя меньше, чем средняя водность теплых облаков, во-вторых, при соударении дож девых капель с градинами первые разбрызгиваются и только не большая доля воды остается на градине.
Вращение градины не оказывает существенного влияния на скорость таяния, так как при этом обдув градины, с одной сто роны, увеличивается, а с другой — уменьшается. Даже при ско рости вращения 5 об/с и при скорости падения ѵ —3- ІО3 см/с влия нием линейной скорости вращения можно пренебречь [18]. Когда градина при падении вращается, она обтаивает равномерно со всех сторон. Однако в случае стабилизации ее падения, что может
138
иметь место при неравномерном распределении массы внутри гра дины или изменении формы на существенно несимметричную, обтаивание будет происходить с какой-либо одной стороны. В ре зультате градины приобретают форму «тарелок» пли в их теле по являются большие каверны [119]. Каверны могут появляться и
врезультате подтаивания и выдувания воды из тех областей гра дин, где плотность меньше. Если плотность центрального ядра градины меньше плотности наружных слоев, то возникшая каверна
вдальнейшем будет увеличиваться, что приводит к появлению чашеобразных частиц.
Приведенные данные о таянии градин указывают на сложность этого процесса. Для разработки строгих количественных закономер ностей таяния и трансформации градин необходимы более деталь ные сведения как о параметрах самих градин, так и об условии их формирования на всем пути от возникновения до выпадения на землю.
|
|
|
|
|
|
Л И Т Е Р А Т У |
Р |
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. А б ш а е в |
М. Т. |
О концентрации градин и зародышей града в мощных |
|||||||||||||||
кучевых облаках. — Труды ВГИ, |
1966, вып. 3 |
(5). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
2. А б ш а е в |
М. |
Т., |
Б и б и л а ш в и л и |
Н. |
Ш. Радиолокационный |
метод |
|||||||||||
определения спектра и концентрации градин |
в |
конвективных |
облаках. — Труды |
||||||||||||||
ВГИ, 1966, вып. 3 |
(5). |
Ю. |
Сравнительная |
методика |
полевых определений |
раз |
|||||||||||
3. А д е р к а с |
Т. |
||||||||||||||||
меров капель дож дя .— Труды |
НИУ ГУГМС, |
Л., |
Гидрометеоиздат, |
1941. |
|
|
|||||||||||
4. А р е ф ь е в |
В. |
И. |
и др. Устройство для измерения спектра облачных и |
||||||||||||||
дождевых капель. — Авт. .свнд. № 153587. Бюлл. нзобр., |
1964, |
№ 6. |
|
|
|||||||||||||
5. Б а р т и ш в и л и |
Г. С. |
|
Механизм образования особо |
крупных градин. — |
|||||||||||||
Труды ЗакНИГМИ, 1969, вып. 25 (31). |
градины |
и их |
образование. — Труды |
||||||||||||||
6. Б а р т и ш в и л и |
Г. |
С. |
|
Конические |
|||||||||||||
ЗакНИГМИ, 1969, вып. 25 (31). |
Неправильные |
|
формы |
градин.— Труды |
Зак |
||||||||||||
7. Б а р т и ш в и л и |
Г. |
С. |
|
||||||||||||||
НИГМИ, 1969, вып. 25 (31). |
С. |
Разновидности |
ледяных |
наслоений градин и |
|||||||||||||
8. Б а р т и ш в и л и |
Г. |
||||||||||||||||
условия их образования. — Труды ЗакНИГМИ, |
1969, вып. 25 |
(31). |
|
|
|
||||||||||||
9. Б а ш к и р о в а |
Г. |
М., П е р ш и н а |
|
Т. |
А. Некоторые данные наблюде |
||||||||||||
ний за формами снежинок. — Труды ГГО, 1956, вып. 57 (119). |
|
|
|
|
|||||||||||||
10. Б а ш к и р о в а |
Г. |
М., |
|
П е р ш и н а |
|
Т. |
|
А. |
О массе |
снежинок и скоро |
|||||||
сти их падения. — Труды ГГО, 1964, вып. 156. |
|
А. |
Н. |
Вертикальное распределе |
|||||||||||||
11. Б о р о в и к о в |
А. |
М., Н е в з о р о в |
|||||||||||||||
ние облачных ледяных |
кристаллов. — Изв. АН |
СССР. Физика |
атмосферы |
и оке |
|||||||||||||
ана, 1971, т. 7, № 3. |
|
|
|
|
возмущений |
в механике жидкостей. М., |
«Мир», |
||||||||||
12. В а н Д а й к М. Методы |
|||||||||||||||||
1967. |
|
Т. |
Д. |
К методике |
измерения |
размеров |
дождевых |
ка |
|||||||||
13. В о й т II н о в а |
|||||||||||||||||
пель.—-Труды ГГО, 1957, вып. 68. |
градом в Самсарской экспедиции.— |
||||||||||||||||
14. В о р о н о в |
Г. |
С. |
Наблюдения за |
||||||||||||||
Труды ЦАО, 1963, вып. |
51. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15.В о р о н о в Г. С. Некоторые данные исследования града в Алазанскон долине. — Труды ЦАО, 1956, вып. 65.
16.В о р о н о в Г. С. Приборы для сбора и фотографирования града.—
Метеорология и гидрология, 1967, № 9. |
|
|
|
|
|
по дан |
||||||
17. |
В о р о н о в |
Г. |
С. |
и др. Градовые явления в Алазаиской долине |
||||||||
ным экспедиционных наблюдений. — Труды ИГ АН ГрузССР, 1967, т. 25, |
вып. 1. |
|||||||||||
18. |
Г е й в а и д о в |
Э. |
А., |
М а з н и |
И. |
П. Простой |
метод |
расчета |
таяния |
|||
градин при падении.— Труды ЦАО, 1963, вып. 51. |
|
К исследованию |
про |
|||||||||
19. |
Г в е л е с и а и и |
А. И., М а х а р а ш в и л и П. И. |
||||||||||
цесса эволюции градовых частиц. — Сообщ. АН ГрузССР, |
1971, т. 63, № |
1. |
|
|||||||||
20. |
Г о р е л и к |
А. |
Г. |
и др. Результаты совместных радиолокационных |
и на |
|||||||
земных |
измерений |
микроструктуры осадков. — Изв. |
АН |
СССР. |
Физика |
атмо |
||||||
сферы и океана, 1967, т. 3, № 9. |
|
|
методы |
измерения осадков |
на пло |
|||||||
21. |
Д а д а л и |
Ю. А. |
Радиолокационные |
|||||||||
щ ади.— Труды ВГИ, 1969, вып. 14. |
о |
методике |
определения частоты |
гроз |
||||||||
22. |
Д и в и и с к а я |
Б. |
И. |
К вопросу |
||||||||
в пункте и на ограниченной территории. — Труды ГГО, 1964, вып. 159. |
|
|
||||||||||
140
|
23. |
Д р о з д о в а |
В. |
М. и др. Химический состав атмосферных осадков на |
|||||||||
Европейской территории СССР. Л., Гидрометеонздат, 1964. |
|
|
|||||||||||
|
24. |
Д ь я ч е н к о |
П. |
В. Устройство |
для |
полуавтоматического подсчета и |
|||||||
классификации капельно-жидких элементов |
облаков |
и туманов. — Авт. свид., |
|||||||||||
№ |
93486. Бюлл. мзобр., 1952, № |
4. |
|
обработки |
микрофотографий |
капель |
|||||||
, / |
25. |
Д ь я ч е н к о |
П. |
В. |
Устройство для |
||||||||
облаков и туманов. — Труды ГГО, 1968, вып. 224. |
|
|
|
|
|||||||||
|
26. |
Ж е н е в Р. Град. Л., Гидрометеонздат, |
1966. |
|
|
капель |
|||||||
|
27. |
3 а б о л о ц к а я |
Т. |
Н. |
Связь параметров |
гамма-распределения |
|||||||
по размерам с характеристиками осадков. — Труды УкрНИГМИ, 1970, вып. 86. |
|||||||||||||
|
28. |
3 а б о л о ц к а я |
Т. |
Н., |
М у ч н и к |
|
В. |
М. |
О связи |
между радиолокаци |
|||
онной |
отражаемостью |
и |
интенсивностью |
дождя. — Труды |
УкрНИГМИ, |
1967, |
|||||||
вып. 67. |
М. |
П., |
X о д ж и е в |
М. |
А. |
Методика и организация |
|||||||
|
29. |
3 а в е р т и е в |
|||||||||||
контроля результатов воздействия на градовые процессы в экспедициях. — Труды
ВГИ, 1966, вып. 3 (5). |
А. |
Д. |
Атмосферный |
лед. М., Изд. АН СССР, 1955. |
||||||||
30. |
3 а м о р с к и й |
|||||||||||
31. |
З и м е м к о в |
В. |
А., |
И в а н о в |
В. |
В. |
Расчет таяния |
градин |
в |
естест |
||
венных процессах. — Труды ВГИ, 1966, вып. 3 |
(5). |
О возможной |
верхней |
границе |
||||||||
32. |
3 и м е и к о в |
В. |
А., |
И в а н о в |
В. |
В. |
|
|||||
іаяния |
градин в естественных процессах. — Труды |
ВГИ, 1966, вып. 3 (5). |
|
|||||||||
33. |
И у т и С. Устройство |
для измерения |
|
скорости |
падения |
снежинок. |
||||||
Японский патент кл. III АП , № 14516. |
|
Г. |
Т. |
Способ |
измерения |
размера и |
||||||
34. |
И м я н н т о в |
И. |
М., |
К р ю к о в а |
||||||||
количества облачных частиц и осадков по заданным интервалам их спектраль
ного распределения, а также водности облаков и осадков.— Авт. свид., № |
115699. |
||
Бюлл. изобр., 1958, № 10. |
редукции метеорологических |
элементов на площади. — |
|
35. К о г а и Р. Л. О |
|||
Труды ГГО, 1966, вып. 191. |
/ |
данные |
|
36. К а р ц и в а д з е |
А. И., М а х а р а ш в и л и |
П. И. Некоторые |
|
о физических характеристиках градин. — Труды ИГ АН ГрузССР, 1967, т. 25, № 1. 37. К а ч у р и н Л. Г., Г а ш и н Л. И. О плотности и структуре льда, ра стущего в потоке переохлажденного аэрозоля. Изв. АН СССР. Физика атмосферы
и океана, 1968, т. 4, № |
1. |
Вода |
в атмосфере |
при |
низких температурах. — Изв. |
|
38. К л и н о в |
Ф. |
Я. |
||||
АН СССР, 1960. |
В. |
П., |
Л и т в и н о в И. |
В. |
Устройство для забора проб |
|
■ѵ/ 39. К о п ы л о в |
||||||
дождя. Авт. свид. № 149918, класс 42і, 2001 от 26 нюня 1962. |
||||||
40. К о р т а в а |
И. Н. |
Град |
и повреждения, наносимые им сельскохозяйст |
|||
венным культурам в разные периоды вегетации на территории Кабардино-Бал карской и Северо-Осетинской АССР. — Труды ВГИ, 1969, вып. 14.
41.К о т о в Н. Ф. Радиолокационные измерения количества ливневых осад ков на больших площадях. — Труды ГГО, 1964, вып. 159.
42.К о з м и н с к и й А. М. Устройство для измерения интенсивности града. Патент № 50599, кл. 42, 20 апреля 1964.
|
43. |
К ен |
Д., |
Л э б и |
Т. |
Таблица физических |
и химических постоянных. М., |
|||
изд. «Наука», |
1962. |
|
|
|
|
|
|
|||
V' |
44. |
Л е в и н |
Л. |
М. |
Исследования |
по физике |
грубодисперсных |
аэрозолей. |
||
М„ изд. АН СССР, 1961. |
В. |
О спектре |
дождя. — Изв. АН СССР, |
сер. геофпз., |
||||||
ѵ' |
45. |
Л и т в и н о в |
И. |
|||||||
1956, № |
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
46. |
Л и т в и н о в |
'И. |
В. Функции распределения частиц жидких осадков. — |
||||||
Изв. АН СССР, сер геофпз., |
1956, № 12. |
|
|
|
||||||
47.Л и т в и н о в И. В. Определение установившейся скорости падения ча стиц снегопадов. — Изв. АН СССР, сер. геофпз., 1956, № 7.
ѵ48. Л и т в и н о в И. В. О функции распределения частиц жидких осадков. — Изв. АН СССР, сер. геофиз., 1957, № 6.
49.Л и т в и н о в И. В. Спектральное распределение капель в дождях, обра
зованных таянием града. — Изв. АН СССР, сер. |
геофиз., 1958, № |
7. |
||
50. Л и т в и н о в И. В. |
Методика |
изучения |
распределения |
частиц твердых |
осадков по величине. — Изв. |
АН СССР, |
сер. геофиз., 1959, Ms 7. |
|
|
141