Динамика пограничного слоя атмосферы сложна и изменчива. Очень большое количество факторов влияют на состояние и структуру пограничного слоя, в течение нескольких часов состояние его над определенным районом может измениться.
Неравномерность нагрева разных участков земной поверхности, перепад скорости ветра вызывают сильную турбулентность. Если земная поверхность холоднее нижних слоев воздуха, турбулентность затухает.
Почему важно изучать пограничный слой атмосферы
В пограничном слое человек живет. Местные погодные условия сильно зависят от состояния пограничного слоя. Именно в этом слое распространяются в основном загрязняющие вещества, попавшие в атмосферу. Это очень важный момент.
Находящиеся в воздухе примеси могут осесть вблизи источника загрязнения, а могут распространиться по большому пространству, или подняться в высокие слои атмосферы и перенестись воздушными потоками на большие расстояния. В любом случае результатом будет ухудшение экологического состояния территории. Вопрос в том, какой именно территории и в какой степени.
Ученые активно занимаются исследованием особенностей пограничного слоя с середины 50-х годов XX века. Принято выделять два основных состояния пограничного слоя – устойчивый и неустойчивый (конвективный).
Устойчивый слой
Устойчивый слой обычно образуется, когда земная поверхность не нагревает нижний слой атмосферы. Это бывает ночью или зимой в антициклоне, когда земная поверхность холоднее нижних слоев воздуха. В антициклоне устойчивость может сохраняться в течение нескольких суток, бывает и несколько недель.
Поскольку нет прогрева, то и уровень турбулентности низкий а следовательно, интенсивность переноса мала. В том районе, где образовался устойчивый пограничный слой, загрязняющие вещества, находящиеся в атмосфере, там и остаются. Толщина устойчивого слоя небольшая − 300-600 м.
Неустойчивый слой
Неустойчивый (конвективный) пограничный слой обычно развивается над сушей в дневное время, когда Солнце прогревает подстилающую поверхность. Такой слой может образовываться и при натекании холодной воздушной массы на тёплую поверхность.
Нагретый, более легкий, воздух поднимается вверх, на его место опускается порция более плотного холодного воздуха. Перепад скорости ветра за счет действия силы трения вызывает хаотические движения воздуха. Развивается турбулентность. В неустойчивом слое мощные вертикальные движения переносят загрязняющие вещества в более высокие слои атмосферы, а там, в зависимости от направления воздушных потоков, примеси могут распространиться и выпасть далеко от источника загрязнения. Высота неустойчивого пограничного слоя может достигать 2000 м.
Как определить устойчивость пограничного слоя
Если у вас есть возможность наблюдать дым, выходящий из высокой трубы, вы сможете определить устойчивость пограничного слоя. Особенно рано утром бывает четко видно, как дым стелется почти горизонтально над трубой или даже устремляется к земле. Это признак устойчивого пограничного слоя.
Через некоторое время после восхода солнца и достаточного прогрева дым будет подниматься практически вертикально вверх Чем выше, тем больше неустойчивость, тем сильнее турбулентность.
Спасибо, что дочитали статью! Если понравилось, не забудьте поставить палец вверх и подписаться на канал.