Oro drėgnumas

Atmosferoje esantys vandens garai sugeria, atspindi ir išsklaido Saulės spinduliuotę, dėl to mūsų planetoje yra tinkama gyventi temperatūra. Atmosferos drėgmė (vandens garai, krituliai) perneša energijos perteklių horizontaliai iš tropinių sričių į poliarines platumas arba vertikaliai į aukštesnius atmosferos sluoksnius. Nuo vandens garų kiekio atmosferoje prikauso debesodaros procesai, vadinasi ir kritulių susidarymas. Be to vandens garai turi įtakos atmosferos ir Žemės paviršiaus temperatūriniam balansui. Vandens garai sugeria ilgabangę spinduliuotę, kurią spinduliuoja Žemės paviršius, ir dėl to patys tampa spinduliavimo šaltiniu. Dalis vandens garų spinduliuotės pasiekia Žemės paviršių. Todėl naktį Žemės paviršius ir atmosferos paribio sluoksnis mažiau atvėsta.

Absoliuti drėgmė apskaičiuojama pagal formulę:

${\displaystyle AH={m_{w} \over V_{net}}.}$

Čia ${\displaystyle m_{w}}$ yra vandens garų masė, ${\displaystyle V_{net}}$ – bendras vandens ir oro santykis

Pasaulio vandens išteklių pasiskirstymas

Kai kuriais apskaičiavimais, 97,2 % pasaulio vandens išteklių yra vandenynuose ir jūrose. Toks vanduo yra druskingas, todėl daugumai sausumos augalų ir gyvūnų netinkamas. Tik labai turtingos, pavyzdžiui, Persijos įlankos, šalys stato vandens gėlinimo stotis ir vartoja jose išgėlintą jūros vandenį. Apie 2,1 % hidrosferos vandens susikaupę ledynuose ir sniegynuose. Gėlo vandens tėra 0,7 %: 0,1 % ežeruose ir upėse, 0,6 % po žeme (dirvožemyje ir grunte), 0,001 % atmosferoje. Vienu metu atmosferoje būna vidutiniškai tik tiek drėgmės, kad iškritusi ji padengtų Žemės paviršių vos 2,5 cm storio sluoksneliu (maždaug 10 dienų kritulių norma). Tačiau tarp vandenynų tiek atmosferos ir sausumos visą laiką vyksta vandens apykaita.

Drėgnumas

Oro drėgnumą nusako atmosferoje esančių vandens garų kiekis. Absoliučiuoju drėgnumu vadinamas vandens garų kiekis tam tikrame oro tūryje, išreiškiamas gramais kubiniame metre [g/m³]. Drėgnumas priklauso nuo oro temperatūros. Esant tam tikrai temperatūrai ore gali būti tik tam tikras vandens garų kiekis. Kai ore yra didžiausias galimas vandens garų kiekis, sakoma, kad oras yra prisotintas drėgmės. Šaltam orui prisotinti pakanka labai nedaug garų, šiltesniam reikia daugiau. Tai reiškia, kad kai šilta, kritulių iškrenta daugiau negu kai šalta. Santykinis drėgnumas – tai tam tikrame oro tūryje faktiškai esančio garų kiekio ir tą patį tūrį (esant tai pačiai temperatūrai) prisotinančio garų kiekio procentinis santykis. Jei santykinis drėgnumas 100%, oras yra prisotintas, jei 80-99% – drėgnas, o jei ~ 50% – sausas. 10% santykinis drėgnumas būna tik dykumose.

Kai atmosferos slėgis pastovus, vėsdamas neprisotintas oras gali pasiekti tokią temperatūrą, kad tampa prisotintas (santykinis drėgnumas 100%). Ši temperatūra vadinama rasos tašku. Žemiau rasos taško garų perteklius kondensuojasi ir susidaro vandens lašeliai, jei yra kondensacijos branduolių, arba ledo kristaliukų.

Kondensacija

Vandens garai kondensuojasi orui atvėsus iki rasos taško. Oras atvėsta dėl įvairių priežasčių, nuo kurių priklauso ir kondensacijos rezultatai.

1. Ramiomis giedromis naktimis, kai mažai ar visai nėra Žemės spinduliuotę sulaikančių debesų, orą atvėsina ataušęs Žemės paviršius, Tai radiacinis, arba kontaktinis, atvėsimas. Kai oras drėgnas, dalis garų kondensuojasi, kyla rūkas, iškrinta rasa, o jei temperatūra nukrinta žemiau užšalimo taško – šerkšnas.
2. Oras atvėsta ir dėl advekcijos – horizontalaus oro masių judėjimo. Advekcinis atvėsimas pasireiškia tada, kai šiltas drėgnas oras užslenka virš šalto sausumos ar jūros paviršiaus.
3. Kalifornijoje (Šiaurės Amerika) ar Atakamoje (Rytų Amerika) šiltam dykumos orui užslinkus virš šaltųjų srovių vėsinamos vandenyno pakrantės kyla tiršti rūkai (vad. advekciniai rūkai;).
4. Kadangi advekcinis atvėsimas susijęs daugiausia su horizontaliuoju oro judėjimu, dėl to kondensacija būna palyginti nežymi.
5. Šiltas drėgnas oras atvėsta kildamas kalnų šlaitais (orografinis atvėsimas) arba susitikęs su šaltesnio ir tankesnio oro frontu.
6. Į aukštesnius atmosferos sluoksnius (kur mažesnis slėgis) kyla šilto oro srovės. Kildamas oras plečiasi ir tam eikvoja savo vidinę energiją (šilumą), todėl jo temperatūra krinta. Kadangi kildamas oras atvėsta dėl mažėjančio slėgio, o ne dėl šilumos atidavimo aplinkai, tai toks atvėsimas (be šilumos mainų su aplinka) vadinamas adiabatiniu, arba konvekciniu (kylančiu dėl temperatūros skirtumo). Orografinis ir adiabatinis atvėsimas susiję su vertikaliuoju oro judėjimu. Taip atvėsusiame ore vyksta intensyvesnė kondensacija – daugiau vandens garų virsta lašeliais ar ledo kristalėliais.
7. Švariame ore nėra kondensacijos branduolių, dėl to vandens garai jame kondensuojasi ne taip greitai. Jei oras absoliučiai švarus, tai atvėsęs žemiau rasos taško jis persotinamas garais – tuomet jo santykinis drėgnumas viršija 100%. Laboratoriniai tyrimai parodė, kad, kol prasideda kondensacija, švarų prisotintą orą galima atšaldyti iki -40 °C. Toks vandens garų tiesioginis virtimas ledo kristalais (arba atvirkščiai – ledo garavimas) aplenkiant skystąją būseną vadinamas sublimacija. Tačiau oras retai kada būna visai švarus, paprastai jame būna daug kondensacijos branduolių. Tai – mikroskopinės dalelės: vulkaninės dulkės (ugnikalnių išsiveržimus paprastai lydi smarkios liūtys), vėjo pustomos dirvožemio dulkės, automobilių ir pramonės įmonių išmetami teršalai, druskų dalelės iš jūros vandens purslų. Kondensacijos branduolių daugiausia virš miestų (čia jų gali būti iki 1 milijono kubiniame centimetre), o mažiausia virš vandenynų (tik 10 kubiniame centimetre). Kai šių branduolių labai daug, tai kondensacija gali vykti ir esant 75% santykiniam oro drėgnumui.

Šaltiniai