Giriş. 1. Revstal emiqramları (x = T; y = - Rlnp); 2. Şou teftoqramları (x= T; y = ); 3. Revstal aeroqramları (x = InT; y = - RTInp);

Transcript

1 Giriş Meteoroloji bölmələrdə müxtəlif hava xəritələri ilə bərabər, aeroloji müşahidələrin nəticələrinə görə də xüsusi qrafiklər, blanklar tərtib olunur ki, bunlara da aeroloji diaqramlar deyilir. Bu diaqramlar atmosferin, əsasən də onun aşağı qatı aeroloji diaqramlar müxtəlif hündürlüklərdə meteoroloji elementlərin analizləri və bunların əsasında leysan yağışların, buzlaşmaların, ildırımın proqnozları, bulud laylarının vəziyyəttini, kondensasiya izlərinin yaranma hündürlüklərini və başqa atmosfer hadisələrini təyin etməyə imkan verir. Bəzən aeroloji diaqramlara adiabat diaqramlar da deyirlər. Aeroloji diaqramlar bir-birindən əsas və köməkçi şkalalar, atmosferin müxtəlif xarakteristikalarını ifadə edən izoxətlərə görə fərqlənirlər. Aeroloji diaqramların aşağıdakı növləri mövcuddur (burada, x- absis, y - ordinat oxlarıdır): 1. Revstal emiqramları (x = T; y = - Rlnp); 2. Şou teftoqramları (x= T; y = ); 3. Revstal aeroqramları (x = InT; y = - RTInp); 4. Rossbiqramlar (x = S; y = θ); 5. Layxtman zondoqramları (x = InT: y = T); burada. 3

2 Adiabatik proseslərin təhlili Atmosfer hadisələrinin tədqiqatında adiabatik proseslər vacib rol oynayırlar. Bu proses hava kütləsi daxilində termik tarazlığın, onun ölçülərinin və ya fəzada vəziyyətinin dəyişməsi hesabına baş verməsini müəyyənləşdirməyə imkan verir, yəni bu zaman hava kütləsinə kənardan heç bir istilik axını daxil olmur. Başqa sözlə, belə deyə bilərik ki, ətraf mühitlə istilik mübadiləsi olmadan baş verən temperatur dəyişmələrinə adiabatik proseslər deyilir. Adiabatik prosesin temperatur dəyişmələri işin başa çatması səbəbindən baş verir. Adiabatik dəyişmələrdə, atmosferin bütün hissəcikləri bir-birindən təcrid edilir və bu zaman enerjinin saxlanma qanununun aşağıdakı tənliyinə baxmaq olar: dt R dp, və yaxud T C p p T T p p R C P burada, (R/Cp) arasında əlaqə,286 - a bərabərdir, P və T kşmiyyətləri adiabatik prosesdə iştirak edən hava hissəciklərinin ilkin vəziyyətini müəyyən edir. Bu düsturdan görünür ki, adiabatik prosesdə hissəciyin verilmiş təzyiqi ilə müqayisədə onun temperaturu artır, təzyiqin azalması ilə hissəciyin temperaturu isə əksinə, azalır. Bu proses sxematik olaraq şəkil 1-də göstərilmişdir. Atmosferdə təzyiqin tendensiyası hava hissəciklərinin hündürlüyə doğru dəyişməsi zamanı baş verir. Hava hissəciklərinin temperaturlarının adiabatik dəyişmələrini təsvir etmək üçün enerjinin saxlanması qanununun tənliyində dp və dz kəmiyyətlərini statika tənliyi vasitəsilə dəyişmək olar. Bu zaman tənlik aşağıdakı şəklə düşər: dt T R C p dp gp dt, dp dz p RT dz γ a, 4

3 burada, γ а - hava üçün sabit kəmiyyət olub, adiabatik qalxma zamanı temperaturun mümkün dəyişmələrini göstərir və quru adiabatik qradiyent adlanır. Şəkil.1. Hava hisəciklərinin qalxma və enməsi zamanı adiabatik hal dəyişkənliyi Quru adiabatik qradiyentin kəmiyyəti 1, ºC/1 m-ə bərabərdir. Bu onu göstərir ki, hava hissəciyi adiabatik olaraq qalxan zaman onun temperaturu hər 1 metrə bir dərəcə azalır, enmə zamanı isə onun temperaturu uyğun olaraq hər 1 metrdə bir dərəcə artır. Atmosferdə həmişə üfüqi hərəkətlərlə bərabər, şaquli hərəkətlər də müşahidə olunur və onlar atmosfer proseslərinin inkişafında xüsusi əhəmiyyət kəsb edirlər. Şaquli hərəkətlərin təsiri nəticəsində fəal səthdən istilik və rütubətin daşınması, buludların yaranması və dağılması, yağıntının düşməsi, şimşək fəaliyyətinin inkişafı baş verir, atmosferdə turbulent sahələr yaranır. Mənşəyinə görə şaquli hərəkətlərin aşağıdakı növləri fərqləndirilir: konvektiv, qalxan sürüşmələr, dinamiki turbulentlik və dalğavari hərəkətlər. Konveksiya şaquli istiqamətdə havanın qalxan hərəkətidir. Qalxan sürüşmələr böyük hava kütləsinin maili hərəkətidir. Bu, isti cəbhələrdə isti havanın soyuq hava üzərinə 5

4 hərəkəti, isti havanın az meylli dağ yamacları üzərinə hərəkəti, birinci növ soyuq cəbhələrdə soyuq havanın isti hava kütləsinin altına doğru hərəkəti zamam müşahidə olunur. Dinamiki turbulentlik havanın üfüqi istiqamətdə yerdəyişməsi və yer səthinə sürtünməsi nəticəsində formalaşan nizamsız qalxan və enən hərəkətlərdir. Dalğavari hərəkətlər inversiya və izotermiya təbəqələrinin yuxarı və aşağı sərhədlərində təzyiq və havanın hərəkət sürətinin fərqləri nəticəsində baş verir. Bu zaman dalğanın ən yüksək zirvəsində qalxan hərəkətlər, dalğanın çökək hissəsində isə enən hərəkətlər müşahidə edilir. Kifayət qədər rütubət tutumu olduqda dalğaların yalında laylı buludlar yaranırlar. Belə dalğaların kəsişməsində uçuş həyata keçirərkən təyyarənin dövri yırğalanması müşahidə olunur. Atmosferdə enerjinin daim bir növdən digər növə keçməsi baş verir. Bu cür çevrilmələrdən ən xarakterik olanı termodinamik proseslərdə baş verən istilik enerjisinin mexaniki enerjiyə və əksinə çevrilməsidir. Atmosferdə adiabatik proseslər şaquli hərəkətlərdə müşahidə olunaraq, quru və rütubətli adiabatik proseslərə bölünürlər. Quru adiabatik proseslər doymamış quru və ya rütubətli havada, rütubətli adiabatik proseslər isə rütubətli, lakin doymuş havada baş verirlər. Quru havanın temperaturunun adiabatik proses nəticəsində dəyişməsinin kəmiyyət ölçüsü quru adiabatik qradiyent y _ a quru və ya rütubətli doymamış havanın hər 1 m hündürlüyə qalxması və ya enməsi nəticəsində dəyişməsidir. Bundan əlavə, havanın yuxarı qalxması nisbi rütubətin artması, enməsi isə nisbi rütubətin azalması ilə müşayiət olunur. Hər iki halda havanın xüsusi rütubətliyi dəyişməz qalır. Doymuş hava həcmi yuxarı qalxdıqda genişlənmə nəticəsində hissəciklərin temperaturu aşağı düşdüyündən su buxarının bir hissəsi kondensasiyaya uğrayır. Bunun nəticəsində, kondensasiyanın gizli istiliyi (597 kal/qr) ayrılır, bu da əhəmiyyətli dərəcədə havanın soyumasının qarşısını alır. Buna görə də, doymuş hava 1 m yuxarı qalxdıqda 1 C dən az soyumaya məruz qalır. Bu kəmiyyət rütubətli adiabatik qradiyent Y ra adlanır. 6

5 Rütubətli adiabatik qradiyent dəyişkən kəmiyyət olub, temperatur və təzyiqdən asılıdır. Doymuş qalxan hava həcminin temperaturu nə qədər yuxarı olarsa, rütubətli adiabatik qradiyent bir o qədər az olacaqdır. Orta hesabla y ra =,5 C/1m. Quru adiabatik proses nəticəsində temperaturun dəyişməsini aşağıdakı kimi ifadə etmək olar: t t γ a H burada, t - quru adiabtik proses nəticəsində temperaturun dəyişməsi, t - başlanğıc temperatur, y a - quru adiabatik prosesdə şaquli temperatur dəyişməsi, H - hündürlükdür. Bu düstur düz xəttin tənliyini ifadə edir. Əgər koordinat oxları üzərində eyni miqyasla temperaturu 1 C və hündürlüyü 1 m bölsək, düz xətt - quru adiabat - temperatur oxuna 45 bucaq altında meyl edəcək (şək.2a). Qalxan doymuş havada temperaturun dəyişməsini xarakterizə edən əyri rütubətli abiabat (şək.2b) adlanır. Quru adiabatlardan fərqli olaraq rütubətli adiabatlar daha əyilmiş olur, çünki y ra - dəyişkən kəmiyyətdir; doymuş havanın qalxması zamanı y ra artır və quru adiabata yaxınlaşır. Doymamış hava qalxan zaman onda olan su buxarı temperaturun düşməsi nəticəsində doyma dərəcəsinə yaxmlaşır. Kondensasiya səviyyəsi qalxan havada olan su buxarının doyma halına çatdığı hündürlüyə deyilir. Kondensasiya səviyyəsində havanın temperaturu şeh nöqtəsinin temperaturuna bərabər olur, nisbi rütubətlik isə 1%-ə yaxın olur (t=t d, f= 1%). 7

6 Щ а Щ b Т Т Şək. 2. Quru (a) və rütubətli (b) adiabatlar Havanın kondensasiya səviyyəsindən yuxarı hündürlüyə qalxması zamanı su buxarnın kondensasiyası baş verir və buludlar yaranır. Onların aşağı sərhəddinin hündürlüyü kondensasiya səviyyəsindən 1-2 m yuxarı olur. Bu onunla izah olunur ki, buludun əmələ gəlməsi üçün müəyyən miqdarda su buxarının kondensasiyaya uğraması lazımdır, bunun üçün isə doymuş havanın şeh nöqtəsi temperaturundan aşağı soyuması şərtdir. Əgər kondensasiya səviyyəsi yer səthi yaxınlığında yerləşirsə duman əmələ gəlir. Kondensasiya səviyyəsinin hündürlüyünü bilməklə, temperatur və təzyiqin istənilən qiymətlərində qalxan hava kütləsində temperaturun adiabatik dəyişməsini xarakterizə edən hal əyrisini qrafiki olaraq təsvir etmək olar (şək.3). Hal əyrisi yer səthindən kondensasiya səviyyəsinə qədər quru adiabat, kondensasiya səviyyəsindən yuxarıda isə rütubətli adiabat üzrə çəkilir. Щ b а ' Ş e т Şək.3. Hal əyrisi. Quru (a) və rütubətli (b) adiabatlar 8

7 Konveksiya səviyyəsi h konv - qalxan hava axınının yüksələ biləcəyi hündürlüyə deyilir. Konveksiya səviyyəsində qalxan havanm temperaturu ətraf havanın temperaturuna bərabər olur. Aeroloji diaqramda bu səviyyə kimi stratifikasiya və hal əyrisinin kəsişmə nöqtəsi qəbul olunur. Güclü topa və topa-yağış buludlarmın aşağı sərhəddi kondensasiya səviyyəsi, yuxarı sərhəddi isə konveksiya səviyyəsi yaxınlığında yerləşir. İnversiya və izotermiya təbəqələri inversiyaltı qatda qalxan hərəkətlər üçün konveksiya səviyyəsi hesab edilirlər. Konveksiya və kondensasiya səviyyələri arasında müəyyən şəraitlərdə buludlar formalaşır (şək.4). щ щ f =1% щ щ Şək.4. Konveksiya və kondensasiya səviyyələrinin qarşılıqlı yerləşməsinin buludların yaranmasına təsiri Hal əyrisi qalxan havada temperaturun dəyişməsini xarakterizə edir və qara xətlə çəkilir. Onun keçirilməsi kondensasiya səviyyəsinin təyin olunması ilə başlayır (şək.5). Yerüstü səthdə havanın müşahidə olunan temperaturu f (A) və şeh nöqtəsi t d (B) qeyd olunur. И з о г р а м К Ş e İzoterm Г у р у P B а д и а ба а т İzobar T d т Şək.5. Kondensasiya səviyyəsinin təyin olunması 9

8 A nöqtəsindən yuxarıya doğru quru adiabat üzrə, B nöqtəsindən keçən izoqram ilə kəsişənə qədər xətt keçirilir. Adiabatın izoqramla kəsişmə nöqtəsi (K nöqtəsi) kondensasiya səviyyəsi (h k <) hesab edilir. Hal əyrisi hissəciyin adiabatik olaraq hündürlüyə qalxması nəticəsində təmperaturun dəyişməsi haqda təsəvvür yaradır. Doyma hündürlüyünədək dəyişmə quru adiabat üzrə, daha sonra isə rütubətli adiabat üzrə baş verir (şək.6). Stratifikasiya əyrisi - hündürlüklər üzrə faktiki temperaturun paylanma əyrisidir. O, aşağıdakı qaydada çəkilir: üfüqi ox üzərində hərəkətin başlanğıc səviyyəsində temperaturun qiyməti təyin olunur, şaquli ox üzərində isə həmin hündürlük üçün müvafiq təzyiq qeyd olunur. Uyğun izoterm və izobarların kəsişməsində hündürlük qeyd olunur, digər nöqtələr də analoji olaraq qurulur. Bütün nöqtələr qeyd olunduqdan sonra onlar qırmızı qələmlə birləşdirilir və alınan əyri xətt stratifikasiya əyrisi adlanır. Şeh nöqtəsi əyrisi - hündürlüklər üzrə şeh nöqtələrinin (və ya rütubətin) paylanmasını xarakterizə edir. O, eynilə stratifikasiya əyrisi kimi qurulur. Depeqramma stratifikasiya əyrisindən sağda yerləşməklə, yaşıl qırıq-qırıq xətlə keçirilir. Rütubətli adiabatik proses anlayşı ilə bərabər psevdoadiabatik proses anlayışı da mövcuddur. Rütubətli adiabatik prosesdən fərqli olaraq psevdoadiabatik proses tamamlanmış hesab edilmir, belə ki, hissəcik psebdoadiabat üzrə qalxır (onunla rütubətli adiabat arasında fərq böyük deyil), lakin quru adiabat üzrə (rütubətli adiabatik prosesdə - rütubətli adiabat üzrə) enir. Nəticədə, başlanğıc vəziyyətə qayıtdıqda onun temperaturu qalxmağa başlayərkən olduğundan daha yuxarı olur. Buradan belə bir nəticəyə gəlmək olar ki, psevdopotensial temperatur Θ r - hava hissəciyində su buxarı tam kondensasiyaya uğrayana qədər psevdoadiabatik qanunla qalxdıqda, 1 hpa səviyyəyə qədər quru adiabatik qanunla endikdə aldığı temperaturdur. Atmosferdə şaquli hərəkətlərin yaranması üçün əlverişli şərait həmişə müşahidə olunmur. Yer səthinin qeyri-bərabər qızması nəticəsində onun 1

9 yaxınlığında şaquli hava axmları formalaşır, lakin atmosferin fiziki vəziyyətindən asılı olaraq onlar tez bir zamanda sönə bilir və ya əksinə, yuxarı hündürlüklərə yayılmaqla, böyük sürət toplaya bilirlər. Qalxan və ya enən hava kütləsinin temperaturu ilə ətraf havanın temperaturu arasındakı əlaqə havanın şaquli hərəkətlərinin inkişafı və intensivliyinə təsir göstərir. Belə əlaqə quru adiabatik və ya rütubətli adiabatik Y ra qradiyentlə temperaturun şaquli qradiyentinin (γ=- T/ z) müqayisəsi ilə təyin olunur. Temperaturun şaquli qradiyenti hündürlükdən asılı olaraq temperaturun faktiki paylanmasını xarakterizə edir , 5 4 Кonveksiya səviyyəsi 7, Y kon Р ц Q u rт u a d i a bу a t б я 5,7 Д а й а нд ы İ z o q r a m И з о т е р м , В 14 в 2 Kondensasiya А 3 3 Şək.6. Stratifikasiya, şeh nöqtəsi və hal əyriləri 11

10 Dayanıqlı və dayanıqsız stratifikasiya Hündürdə temperaturun şaquli paylanması atmosferin stratifikasiyası adlanır. Stratifikasiya dayanıqlı, dayanıqsız və neytral olur. 1. γ<.65 C/ 1 m. Atmosferin dayanıqlı stratifikasiyasında əgər hava quru və doymamışdırsa, temperaturun şaquli qradiyenti quru adiabatikdən az, doymuşdursa rütubətli adiabatikdən az olacaq. 2. γ>.65 C/ 1 m. Atmosferin dayanıqsız stratifikasiyasında əgər hava quru və doymamışdırsa, temperaturun şaquli qradiyenti quru adiabatikdən çox, doymuşdursa rütubətli adiabatikdən çox olacaq. Atmosferin dayanıqsız stratifikasiyasında konveksiyanın yaranması üçün yaxşı şərait olur. 3. γ> 1 C/ 1 m. Bu zaman hündürlük boyu potensial temperatur artır. Burdan belə nəticə çıxarmaq olar: γ> γa > γra Tutaq ki, ətraf havanın şaquli qradiyenti quru və rütubətli adiabatik qradiyentdən böyükdür və 1, 2 C / 1 m təşkil edir. Təsəvvür edək ki 4 m hündürlükdə quru və doymuş hava həcmini ayıraq. Başlanğıc anda hər iki hava həcminin temperaturu ətraf havanın temperaturuna bərabərdir, yəni C- dir və hər hansı bir səbəbdən onlar yuxarı qalxmağa başlamışlar. Quru hava həcmi hər 1 m- də adiabatik olaraq 1 C soyuyacaq və 5m hündürlükdə onun temperaturu 1. 4 C, 6 m- də 9.4 C təşkil edəcək. Bütün hallarda qalxan quru hava həcmi ətraf havadan isti olacaqdır, bu da onun gələcək hərəkətinin yuxarı istiqamətlənməsinə səbəb olur. Əgər hər hansı səbəbdən bu quru hava aşağı enməyə başlayarsa enən zaman hər 1 m-də 1 C qızmağa başlayacaq. Eyni vəziyyət su buxarı ilə doymuş havanın qalxması və enməsi zamanı müşahidə olunur. Qalxan zaman o, hər 1 m-də.5 C soyuyacaqdır və ətraf hava ilə müqayisədə hələ də isti olacaqdır, buna görə də onun qalxması daha enerjili olacaqdır. Enən zaman doymuş hava həcmi quru adiabatik qanunla, yəni 1 C / 1 m qızacaqdır və quru hava kimi enəcəkdir. 12

11 Şaquli temperatur qradiyenti quru və rütubətli adiabatik qradiyentdən yuxarı olduqda γ < γa və γ >> γra tarazlıq halından çıxmış quru və doymuş hava həcmləri dayanıqsız olurlar, yəni hər iki hava həcmində qalxan və enən hərəkətlər inkişaf edəcəkdir. Belə hal havanın dayanıqsız tarazlıq vəziyyəti adlanır. İlin isti dövründə soyuq hava həcminin isti fəal səth üzərinə yerini dəyişdikdə müşahidə olunur. Şaquli inkişaf buludlarının yaranması dayanıqsız tarazlıq halının əsas əlamətlərindəndir. Vahid kütləyə malik havanın adiabatik qanunla verilmiş təbəqənin aşağı sərhəddindən yuxarı sərhəddinə doğru qalxması zamanı üzmə qüvvəsinin gördüyü iş bu təbəqə üçün dayanıqsızlıq enerjisi adlanır. Aeroloji diaqram üzərində stratifikasiya və hal əyrilərini keçirməklə atmosferin tarazlıq halını təyin etmək olar. Əgər hal əyrisi stratifikasiya əyrisindən sağda yerləşərsə dayanıqsızlıq enerjisi müsbətdir və atmosferin vəziyyəti dayanıqsızdır. Əgər hal əyrisi stratifikasiya əyrisindən solda yerləşərsə dayanıqsızlıq enerjisi mənfidir və atmosfer dayanıqlıdır. Dayanıqsızlıq enerjisinin işarəsindən asılı olaraq üç hal mümkündür. 1. Bütün səviyyələrdə hal əyrisi temperaturun şaquli paylanma əyrisindən sağda yerləşir. Bu zaman, bu səviyyələrdə T i > T e və müvafiq olaraq Ei >, yəni dayanıqsızlıq enerjisi müsbətdir. Bu vəziyyət atmosferin aşağı təbəqələrində hissəciyin quru adiabatik qanunla qalxmasına (y > y a ) nəzərən temperaturun hündürlükdən asılı olaraq daha tez azaldığı halda müşahidə olunur, yəni stratifikasiya T e dayanıqsızdır. Daha yuxarı hündürlüklərdə o, dayamqlı ola bilər. Atmosferin aşağı təbəqələrində inversiya təbəqəsi olduqda hal əyrisini inversiya təbəqəsinin yuxarı sərhəddindən keçirmək olar. 2. Bütün səviyyələrdə hal əyrisi temperaturun şaquli paylanma əyrisindən sağda yerləşir (stratifikasiya T e dayanıqlıdır). istənilən səviyyələrdə T i < T e və E i <, dayanıqsızlıq enerjisi mənfidir. 3. Hal əyrisi bəzi səviyyələrdə şaquli paylanma əyrisindən sağda, bəzi təbəqələrdə isə solda yerləşir. Dayanıqsızlıq enerjisinin ümumi ehtiyatı 13

12 ayrı-ayrı təbəqələrin müsbət və mənfi dayanıqsızlıq enerjilərinin riyazi cəmi kimi ifadə olunur. Şəkil.7. Dayanıqsız enerjisinin müəyyən edilməsi Dayanıqsızlıq enerjisi - havanın temperaturunun hündürlükdən asılı olaraq paylanmasından asılı olan atmosferin potensial enerjisidir. Atmosferin şaquli dayanıqlığının xarakteri onun mövcudluğundan və qiymətindən asılıdır. Əgər hava hissəciyi sərbəst yuxarı qalxa bilirsə, dayanıqsızlıq enerjisi müsbətdir. Əgər hissəcik yalnız xaricdən alınmış enerji hesabına yuxarıya doğru hərəkət edirsə, bu zaman dayanıqsızlıq enerjisi mənfi olur. Müsbət dayanıqsızlıq enerjisi havanın şaquli hərəkətlərinin kinetik enerjisinə çevrilir. Onun qiymətinə əsasən leysan, şimşək və dolunun düşmə ehtimalı haqda fikir söyləmək olur. Aeroloji diaqram üzərində stratifikasiya və hal əyrilərini keçirməklə atmosferin tarazlıq halını təyin etmək olar. Əgər hal əyrisi stratifikasiya əyrisindən sağda yerləşərsə dayanıqsızlıq enerjisi müsbətdir və atmosferin vəziyyəti dayanıqsızdır (qırmızı rənglə rənglənmiş sahə). Əgər hal əyrisi stratifikasiya əyrisindən solda yerləşərsə dayanıqsızlıq enerjisi mənfidir və atmosfer dayanıqlıdır (mavi rəng) (şək.8). 14

13 а ) b ) Şək.8. Аtmosferin dayanıqlı (a) və dayanıqsız (b) tarazlıq hallarının qrafiki təsviri (1- stratifikasiya əyrisi; 2 hal əyrisi) Konveksiyanın fiziki mahiyyətinə əsasən atmosferdə adiabatik qalxan hava hissəciyi nə qədər isti və rütubətli olarsa, proses bir o qədər intensiv baş verər. Bu da dayanıqsızlığın kriterial qiymətlərinin hesablanmasında SI və LI-nin daha kiçik mənfi qiymətlərinin atmosferdə konvektiv proseslərin intensivliyinə mütənasibliyinin göstəricisi kimi qəbul edilir. Beləliklə aşağıdakı cədvəllərdə SI, və LI kəmiyyətlərinin atmosferdə dayanıqsızlığın intensivliyini əks etdirən kriterial qiymətləri verilmişdir. 15

14 Cədvəl 1 Showalter (SI) və Lifted indeksin (LI) dayanıqsızlığın intensivliyini müəyyənləşdirən kriterial qiymətləri. Kriterial kəmiyyət 11-dən böyük 8-dən 11-ə 4-dən 7-yə -dan 3-ə -3-dən -1-ə -5-dən -4-ə -7-dən -6-ya -7-dən aşağı Dayanıqsızlığın qiyməti Həddsiz dayanıqlı vəziyyət Çox dayanıqlı vəziyyət Dayanıqlı vəziyyət Adətən dayanıqlı vəziyyət Az dayanıqlı Dayanıqsız Yüksək dayanıqsız Həddsiz dayanıqsız Lifted İndeksi 5hPa səviyyədəki havanın temperaturunun 95hPa səthdən 5hPa-a qalxmış hava hissəciyinin temperaturuna olan fərqi ilə ölçülür. Əgər meteoroloqlar yer səthindən qalxan havanı diaqramlar şəklində müəyyən etməsələr, temperaturun gedişini dəqiq müəyyən edə bilməzlər. Bu onu göstərir ki, hesablamalar qasırğadan əvvəl edilməlidir ki, proqnozun tərtibatında istifadə edilsin. Lifted İndeksi atmosferin dayanıqsızlığının göstəricisidir. Əgər bu göstərici sıfırdan kiçik olarsa, ildırımın mümkünlüyü labüddür. Aşağı rəqəm göstəricisi atmosferdə dayanıqsızlığı və bunun nəticəsi güclü ildırımların baş verməsidir. -4- dən aşağı göstərici daha intensiv ildırımların mümkünlüyünü, indeksin 1-dan böyük göstəricisi isə sabit və əsasən aydın hava sahəsini əks etdirir. Nisbi rütubət inteqrasiyası 85-dən 5hPa- a qədər sahədə nisbi rütubət bulud növünü və qalınlığını təyin etmək üçün əlverişli prediktordur. Nisbi rütubət sahəsi 6% olduqda əsasən aydın hava, az buludlu, 6-8% dəyişkən buludlu, 8-1% 16

15 olduqda isə yağıntı buludları ilə örtülü olan səmanı əks etdirir. Bu isə istiliyin buludlar vasitəsilə daha yuxarı qalxdığını göstərir. Lifted indeksi quru adiabatik havanın qalxaraq rütubətlənmə həddinə çatması ilə hesablanır. Bu vəziyyətdə parsial təzyiqli hava kütləsi 5hPa rütubətli adiabata qədər qalxır. Parsial təzyiqli hava kütləsi ətraf mühitə nisbətən isti olarsa, hava kütləsinin yuxarıya qaldırılması davam edəcək, bu isə konveksiyanın güclənməsinə səbəb olacaqdır. Lifted indeksinin -5-dən aşağı göstəricisi dayanıqsız konveksiyanı göstərir. Mənfi qiymətlərin yüksəlməsi hava şəraitinin dayanıqsızlığının artmasına və konvektiv prosesin güclənməsinə uyğun gəlir. İsti advektiv hadisələr zamanı yüksəkliyə qaldırılmış hava kütləsi soyuq havaya keçdikdə dondurulmuş yağıntıya keçdiyini göstərir. Ən güclü nəticələr yer səthindən qızmış havanın sürətlə yuxarı qaldırılıb yağıntıya çevrilməsindən irəli gəlir. CAPE (Convective Available Potential Energy) mümkün konvektiv potensial enerji, üzmə qüvvəsinin enerji miqdarını, mövcud hava hissəciklərinin şaquli sürətlənməsi və ya hava hissəciyinin qalxarkən gördüyü işin miqdarını özündə əks etdirir. İldırım fəaliyyətinin və konvektiv hadisələrin proqnozlaşdırılması üçün istifadə olunur. CAPE- diaqramın rütubətli adiabatik xətlə sərbəst konveksiya səviyyəsindən əyri xətlə, temperaturun kompensasiya olunduğu səviyyə arasındakı müsbət sahədir. CAPE C/kq-la ölçülür. Dayanıqsızlıq enerjisinin potensialı nə qədər böyük olarsa ildırım və ya digər təhlükəli konvektiv hadisələrin inkişaf etmə ehtimalı bir o qədər çox olar. Hissəcik dayanıqsız olanda (onun temperaturu ətraf mühitin temperaturundan yuxarı olur), o dayanıqlı qata çatana kimi (baxmayaraq ki, impuls, ağırlıq qüvvəsi və başqa qüvvələr hissəciyi hərəkət etməyə məcbur edə bilər) yuxarı qalxmağa davam edəcək. CAPE-in müxtəlif tipləri mövcuddur. Məsələn CAPE-in enən hava axını (DCAPE) yağışın potensial gücünü göstərir. 17

16 Cədvəl 2 CAPE-nin atmosfer dayanıqsızlığı üzrə qradasiyaları CAPE (C/kq) Dayanıqsızlığın intensivliyi 999 Zəif dayanıqsızlıq 1 25 Mülayim dayanıqsızlıq 25 4 Güclü dayanıqsızlıq >4 Ekstremal (şiddətli) dayanıqsızlıq Cədvəldən göründüyü kimi CAPE-in yuxarı qiymətləri dayanısızlığın artmasına mütənasibdir. Yuxarıda qeyd edilən hesablama üsulları proqnostik parametrlərin qiymətlərinə əsasən atmosferdə dayanıqsızlığın sadə üsulla, vaxt itirmədən hesablanmasına və ümumiyyətlə verilmiş düsturlara əsasən müvafiq alqoritmlərin qurulması vasitəsilə avtomatik qaydada hesablanmasına imkan verir. SWEAT (Severe Weather Threat) - ABŞ-da hazırlanmış dayanıqsızlıq indeksidir. SWEAT- konvektiv buludluluqla əlaqədar olan təhlükəli hava hadisələrinin proqnozu və diaqnozu üçündür. SWEAT-özündə hava kütləsinin dayanıqsızlıq indeksini, sürətini və külək sürüşmələrini əks etdirir. SWEAT<25 güclü ildırımın baş verməsi üçün şərait yoxdur; SWEAT güclü ildırımın baş verməsi üçün şərait mövcuddur, dolu və qasırğa gözlənilir; SWEAT 35-5 çox güclü ildırımın baş verməsi üçün şərait mövcuddur, böyük dolu, güclü qasırğa gözlənilir. 18

17 Adiabat qrafiklər və onların qurulaması qaydası Stratifikasiyanın 3 halı var: dayanıqlı, dayanıqsız və neytral. Havanın hərəkətinin dayanıqlı və dayanıqsız olmasını bilmək üçün aeroloji diaqramlar qurulur. Aeroloji diaqramlar aeroloji stansiyalarda KH-4 məlumatlarına əsasən qurulur. Qeyd edək ki, Azərbaycanda 2 aeroloji stansiya (Maştağa və Lənkəranda) var. Aeroloji stansiyalarda müşahidələr belə aparılır: sutka ərzində radiozond (şarşəkilli) buraxılır. Buraxılan şar hər bir izobarik səviyyə 925, 85, 7... üçün temperatur, külək və rütubət məlumatlarını lokator vasitəsilə aşağı ötürür və ötürülən informasiyalar KH-4 şəklində kodlaşdırılır. Roshidrometdə aeroloji diaqramların düzbucaqlı koordinant sistemində olan blanklarından istifadə olunur: Aeroloji diaqram 1 ( ADD-1 ) və aeroloji diaqram 2 ( ADD-2 ). ADD- 1 blankı 15- dən 1 hpa- a qədər, ADD hpadan 1 hpa-a qədər təzyiq şkalasından ibarətdir. Temperatur şkalası hər 2 blank formasında təzyiq şkalası ilə düz bucaq əmələ gətirir və C diapazona malikdir. Aeroloji diaqramların köməyi ilə tez və əyani şəkildə hündürlük üzrə meteoroloji elementlərin yayılmasını, atmosferin ümumi dayanıqlığı və ya qatlarının adiabatik proseslərə münasibəti üzrə analiz aparılır. Aeroloji diaqramların analizi bizə hava kütlələrinin xarakteristikasını, buludların növlərini, zondlama məntəqəsində cəbhə zonalarının vəziyyətini, inversiya qatının temperaturunu, təyyarələrin buzbağlama və yırğalanma şəraitini və s. müəyyən etməyə imkan verir. Aeroloji diaqramlarda temperaturun hündürlüyə görə dəyişmə nöqtələrini birləşdirən stratifikasiya əyrisi, potensial temperatur nöqtələrini birləşdirən hal əyrisi və izobarik səviyyələr üzrə şeh nöqtəsini birləşdirən şeh nöqtəsi temperaturu əyrisi qurulur. Əgər aeroloji diaqramda hal əyrisi stratifikasiya əyrisindən sağda yerləşərsə onda deyirik ki, atmosferin vəziyyəti dayanıqsızdır. Buna misal olaraq onu deyə bilərik ki, yay vaxtı qızmış isti yer səthinə soyuq hava kütləsi gələndə dayanıqsız vəziyyət yaranır. Bu zaman topa- yağış buludları yaranır. Topa-yağış buludlarının yaranmasına səbəb havanın şaquli istiqamətdə yuxarı qalxması yəni, konveksiyadır. 19

18 Şəkil 9. Aeroloji diaqram. Absis oxunda temperatur dərəcə Selsi ilə. Ordinantda loqarifmik şkala üzrə atmosfer təzyiqi və ona müvafiq hündürlük. Blankın sağ hissəsindəki xətlərsiz şaquli sütunlar yüksəklik üzrə küləyin qeyd edilməsi üçündür. Temperatur-külək zondlamasının məlumatları KH-4 kodu ilə kodlaşdırılır. Kodlaşdırmanın nəticələrinə 3-cü cədvəldə baxmaq olar. 2

19 Cədvəl 3. H p t D t T dd f f f γ Hün dür lükkm Təzy iqhpa Temper atur C Defisi t C Şeh nöqtəi tem.ru C Buza nisbətən doyma tempera turu Küləyi n istiqa məti Külə yin sürəti Nisb i rütu bət % Qradiy ent C / 1 m Şeh nöqtəsi əyrisi-hündürlüklər üzrə şeh nöqtələrinin paylanmasını xarakterizə edir. O, eynilə stratifikasiya əyrisi kimi qurulur. Şeh nöqtəsi temperaturu əyrisi stratifikasiya əyrisindən sağda yerləşməklə, yaşıl xətlə keçirilir. Rütubətli adiabatik proses anlayışı ilə bərabər psevdoadiabatik proses anlayışı da mövcuddur. Rütubətli adiabatik prosesdən fərqli olaraq psevdoadiabatik proses tamamlanmış hesab edilmir, hissəcik psevdoadiabatik üzrə qalxır, lakin quru adiabat üzrə enir. Nəticədə başlanğıc vəziyyətə qayıtdıqda onun temperaturu qalxmağa başlayarkən olduğundan daha yuxarı olur. Buradan belə bir nəticəyə gəlmək olar ki, psevdopotensial temperatur Θr - hava hissəciyində su buxarı tam kondensasiyaya uğrayana qədər psevdoadiabatik qanunla qalxdıqda, 1 hpa səviyyəyə qədər quru adiabat qanunla endikdə aldığı temperaturdur. Şeh nöqtəsi temperaturunu aşağıdakı düsturla hesablayırlar: Td= T- D Şaquli barik qradiyent γ aşağıdakı düsturla hesablanır: Γ= ΔT/ ΔH= Tn+1- Tn/ Hn+1-Hn Burada: T n və H n - n səviyyəsindəki temperatur və hündürlük, T n+1 və H n+1 göstərilən yuxarı səviyyədəki temperatur və hündürlük. Aeroloji diaqramları tərtibi zamanı ilk növbədə havanın temperaturu məlumatları (stratifikasiya əyrisi), şeh nöqtəsi (depeqramma), yer səthində və standart izobarik səthlərdə küləyin sürət və istiqaməti yazılır. 21

20 1. Temperatur məlumatlarının əlavə edilməsi və stratifikasiya əyrisinin qurulması: Bunun üçün aeroloji diaqramların blanklarında izobar tapılır (horizontal xətlər), hansı ki, qeyd olunmuş nöqtədəki təzyiqi ifadə edir. Sonra bu izobar boyu gedərək izotermlə onun kəsişdiyi yeri tapırlar, bu qalxma havanın temperaturuna uyğun gəlir izobarla izotermin kəsişdiyi yerə nöqtə qoyulur. Qeyd olunmuş nöqtələr yəni, havanın temperaturunu göstərən bütün bu nöqtələr qırmızı karandaşla düz xətlə birləşdirilir. Bu stratifikasiya əyrisi adlanır və temperaturun hündürlüyə görə dəyişmə nöqtələrini birləşdirir. 2. Şeh nöqtəsi temperaturu məlumatlarının əlavə edilməsi və şeh nöqtəsi əyrisinin qurulması: Şeh nöqtəsi temperaturu temperatur məlumatları kimi hər hündürlüyə və izobara görə nöqtə qoyulur. Şeh nöqtəsi temperaturu bütövlükdə yaşıl rəngdə xətdən ibarət olmaqla, şeh nöqtəsi temperturlarını birləşdirir. Şeh nöqtəsi temperaturu əyrisindən solda qara rəngdə nisbi rütubət qeyd olunur (f). Şeh nöqtəsi əyrisi (depeqramma) yüksəklik üzrə havanın rütubətliyi ilə xarakterizə olunur. 3. Hal əyrisinin qurulması: Qalxan havada temperaturun adiabatik (istilik mübadiləsi olmadan) dəyişməsini xarakterizə edən əyri xətt hal əyrisi adlanır. Hal əyrisi kondensasiya səviyyəsinə qədər quru adiabatla, kondensasiya səviyyəsindən yuxarıda rütubətli adiabatla dəyişir. Hal əyrisi qara nazik xətlə çəkilir. 4. Dayanıqsızlıq enerjisinin təsviri: Meteorologiyada atmosferin dayanıqsız enerjisi dedikdə iş başa düşülür, hansı ki vahid kütləyə malik hava hissəciyi atmosferin termik dayanıqsız vəziyyətində yaranan konveksiya sayəsində qalxır. dei= 1.3 R z2 z1 ( Ti- Te ) dlg P 22

21 Burada, Ti - hissəciyin temperaturu, Te - ətraf mühitin temperaturudur. Bu formuldan göründüyü kimi Ti - Te fərqindən asılı olan dayanıqsız enerjisi sıfırdan kiçik və ya böyük ola bilər. 1. Əgər ( Ti- Te ) > olarsa, yəni temperaturu ətraf mühitdən isti olan hissəcik var.onda dayanıqsızlıq Ei > şərtini ödəyir, bu zaman hissəcik öz işini xarici təsirsiz yerinə yetirir. 2. Əgər ( Ti- Te )< olarsa, Ei < şərtini ödəyərsə onda hissəciyin qalxması üçün xaricdən enerji axını tələb olunur. Dayanıqsız enerjisi + sayılır O, zaman ki, hal əyrisi stratifikasiya əyrisindən sağda yerləşsin, əks halda dayanıqsız enerjisi sayılır. Dayanıqsız enerjisi + olarsa onu bütövlükdə qırmızı rəngdə, - olarsa göy rəngləyirlər. Yuxarı mühitdə hal əyrisi stratifikasiya əyrisini kəsib keçərsə həmin səviyyə konveksiya adlanır. Konveksiya səviyyəsi nə qədər yüksəklikdə olarsa, buludların şaquli gücü bir o qədər çox olar və topa- yağışlı buludların yaranma ehtimalı da artır. Şəkil 1. Dayanıqsız stratifikasiya zamanı kondensasiya və konvesiya səviyyəsinin müəyyən edilməsi 23

22 Elə hal olur ki, yüksəkliyə doğru havanın temperaturu azalmır əksinə artır. Temperaturun belə paylanması inversiya adlanır və temperaturun şaquli qradiyenti isə γ< olacaq. İnversiyalar tez- tez axşam yerüstü təbəqədə müxtəlif hündürlükdə eləcə də sərbəst atmosferdə müşahidə olunur. Əgər yüksəklik boyu temperatur dəyişmirsə və şaquli qradiyent sıfıra bərabər olarsa onda təbəqənin bu halı izotermiya adlanır (γ= ). İnversiya və izotermiya təbəqəsi temperaturla və aşağı, orta troposferdə (6-8 km- ə qədər) təyin olunur. Bu qatlar sarı rəngdə stratifikasiya əyrisindən ya sağda ya da solda aşkar olunurlar Tropopauza troposfer və stratosfer arasında təyin olunur, 5 hpa- lıq izobarik səthdən aşağı olmayaraq yuxarı troposfer, izotermiya, inversiya temperaturun yavaş düşdüyü aşağı stratosferdə temperaturun böyük şaquli qradiyentləri arasında yerləşir. Aeroloji diaqramlarda tropopauzanın aşağı sərhədi uzunluğu 1-15 sm qəhvəyi rəngdə xətlə çəkilir. Onun üzərində havanın dərəcə selsi ilə temperaturu qara rənglə sağda isə hündürlüyün metrlərlə interpolyasiyası yazılır. Atmosferin fəza şaquli kəsimləri və onların qurulması Atmosferin fəza şaquli kəsimləri eyni bir zaman anı üçün təqribən bir düz xətt üzərində yerləşən bir neçə məntəqənin radiozond məlumatlarına əsasən qurulur. Xüsusi blanklarda və ya millimetrlik kağızlarda absis oxu üzərində 1sm=5 km miqyası ilə stansiyaların yerləşdiyi nöqtələr, ordinat oxu üzərində isə 1sm=,5 km miqyası ilə hündürlüklər göstərilir. Bütün radiozond nöqtələrindən perpendikulyar xətlər çəkilir və bunların üzərində isə xüsusi və sabit təzyiqli nöqtələrin vəziyyəti qeyd olunur. Bu nöqtələrin solunda havanın temperaturu tam dərəcələrlə (qırmızı), sağda isə şeh nöqtəsi temperaturu (qırmızı) göstərilir. Bundan başqa küləyin istiqaməti və sürəti qeyd olunur. Şaquli kəsimlərdə, təzyiq, buludların aşağı, yuxarı sərhədləri və 24

23 onların forması, yağıntı zonaları, yağıntının növü, buzbağlama, silkələnmə, duman təbəqələri əks etdirilir. Atmosferin fəza şaquli kəsimlərinin işlənilməsi aşağıdakı mərhələlərdən ibarətdir: 1. hər 2 C-dən bir, tropopauza yaxınlığında isə hər 5 C-dən bir qırmızı qələmlə izotermlərin çəkilməsi; 2. hər 5 m/san-dən bir, küləyin böyük sürətlərində isə hər 1 m/san-dən bir yaşıl qələmlə izotaxların çəkilməsi; 3. tropopauza xətlərinin qəhvəyi rənglə çəkilməsi; 4. atmosfer cəbhələrinin növlərinə uyğun olaraq onların aşağı və yuxarı sərhədlərinin rəngli qələmlərlə ayrılması; 5. inversiya təbəqəsi və duman zonalarının aşağı və yuxarı sərhədlərinin sarı rənglə ayrılması; 6. bulud təbəqələrinin göy xətlərlə hüdudlandırılması və göy qələmlə rənglənməsi; 7. yağıntı zonaları şaquli ştrixlərlə yaşıl rənglə ayrılır; 8. buzbağlama təbəqələri qırmızı olmaqla, M işarəsi ilə qeyd olunur və bu işarədən yuxarı və aşağı təbəqələrin qalınlıqlarını göstərən oxlar çəkilir; 9. silkələnmə təbəqələrinin şərti işarəsi qırmızı rənglə ayrılır; 1. atmosfer cəbhələrinin üfüqi və şaquli təhlili aparılaraq, uyğun rənglərlə qeyd olunurlar. 25

24 Nəticə Hava kütlələrinin, ümumi temperatur stratifikasiyasının dayanıqlı və dayanıqsız olmasını müəyyənləşdirmək üçün atmosferdə adiobatik proseslər nəzərə alınmalıdır. Ətraf mühitlə istilik mübadilə olmadan baş verən proseslərə adiobatik proseslər deyilir. Onun təhlili üçün atmosferdə radiozond müşahidələrinin nəticələrindən istifadə edilir. Radiozond müşahidələri sutkada 6 saatdan bir 4 dəfə aparılır. Hava proqnozlarının tərtibi zamanı ən etibarlı müşahidə səhər saatlarının (6:) müşahidələri hesab olunur. Radiozond müşahidələrinin nəticəsi aeroloji diaqramlara köçürülür və bundan sonra prosesin dayanıqlı və ya dayanıqsız olması təhlil edilir. Aeroloji diaqramlarda temperaturun hündürlüyə görə dəyişmə nöqtələrini birləşdirən stratifikasiya əyrisi, potensial temperatur nöqtələrini birləşdirən hal əyrisi və izobarik səviyyələr üzrə şeh nöqtəsini birləşdirən şeh nöqtəsi temperaturu əyrisi qurulur. Əgər aeroloji diaqramda hal əyrisi stratifikasiya əyrisindən sağda yerləşərsə onda deyirik ki, atmosferin vəziyyəti dayanıqsız, solda yerləşərsə dayanıqlıdır. 26

25 Ədəbiyyat siyahısı 1. N.Ş.Hüseynov - Sinoptik meteorologiya. Bakı B.Ə.Məmmədov, S.Ə.Məmmədov - Sinoptik meteorologiya. Bakı 2 3. Зверев А.С. Синоптическая метеорология. Л- Гидрометеоиздат Баранов А.М., и др. Авиационная метеорология. С.П.Гидрометеоиздат