ZARYS FIZYKI CHMUR

ISBN: 978-83-233-5235-8

340 stron
format: B5
oprawa: miękka
Rok wydania: 2023

Zarys fizyki chmur jest przekładem trzeciego wydania znanego podręcznika akademickiego zatytułowanego A Short Course in Cloud Physics, który powstał w Uniwersytecie McGilla w Montrealu. Autorami książki są profesorowie R.R. Rogers (zm. 2019) i M.K. (Peter) Yau. Materiał obejmuje opis zjawisk atmosferycznych związanych z powstawaniem i ewolucją chmur oraz opadów atmosferycznych. Poruszone zostały w niej również zagadnienia dotyczące pomiarów i modelowania chmur. Publikacja skierowana jest do studentów, wykładowców, naukowców, aeroklubowiczów i wszystkich zainteresowanych ścisłym opisem zagadnień z zakresu fizyki atmosfery, meteorologii i inżynierii środowiska. Praca zawiera zestaw zadań wraz z rozwiązaniami.

SPIS TREŚCI

Przedmowa do nowego wydania polskiego

Przedmowa do trzeciego wydania

Wprowadzenie

Rozdział 1. Termodynamika powietrza suchego
Skład atmosfery
Równanie stanu powietrza suchego
Pierwsza zasada termodynamiki
Szczególne przypadki przemian termodynamicznych
Entropia
Diagramy termodynamiczne (aerologiczne)
Zadania

Rozdział 2. Para wodna i jej wpływ na procesy termodynamiczne
Równanie stanu pary wodnej
Równanie Clausiusa-Clapeyrona
Powietrze wilgotne, para wodna w powietrzu
Termodynamika nienasyconego powietrza wilgotnego
Sposoby osiągnięcia stanu nasycenia
Proces pseudoadiabatyczny
Wodność adiabatyczna (w fazie ciekłej)
Odwracalna przemiana adiabatyczna w stanie nasycenia
Zadania

Rozdział 3. Wyporność cząstki próbnej i równowaga atmosfery
Równowaga hydrostatyczna (aerostatyczna)
Suchoadiabatyczny gradient temperatury
Siła wyporu działająca na cząstkę powietrza
Kryteria równowagi dla powietrza suchego
Pseudoadiabatyczny gradient temperatury
Kryteria równowagi dla powietrza wilgotnego
Chwiejność konwekcyjna (potencjalna)
Siła przeciwdziałająca przemieszczeniu poziomemu
Wiatr geostroficzny i uskok wiatru geostroficznego
Przemieszczenie ukośne
Chwiejność symetryczna
Chwiejność baroklinowa
Geopotencjał
Zadania

Rozdział 4. Mieszanie i konwekcja
Mieszanie mas powietrza
Konwekcyjny poziom skroplenia (CCL)
Konwekcja: elementarna teoria cząstki
Uściślenie teorii elementarnej
Zadania

Rozdział 5. Obserwowane właściwości chmur
Rozmiary chmur i układów chmurowych
Mikrostruktura chmur kłębiastych (konwekcyjnych)
Rozkłady wielkości kropel chmurowych
Mikrostruktura chmur warstwowych
Możliwość wystąpienia lodu i opadu w chmurach
Mikrostruktura dużych chmur burzowych nad lądem
Zadania

Rozdział 6. Powstawanie kropelek chmurowych
Ogólne aspekty powstawania chmur i opadu
Nukleacja wody ciekłej w parze wodnej
Jądra skroplenia w atmosferze
Zadania

Rozdział 7. Wzrost dyfuzyjny kropelek
Dyfuzyjny wzrost pojedynczej kropelki
Dyfuzyjny wzrost populacji kropelek
Wybrane poprawki do teorii wzrostu dyfuzyjnego
Zadania

Rozdział 8. Powstawanie deszczu w chmurach niezamarzających
Warunki sprzyjające koalescencji
Wzrost kropel w wyniku zderzeń i koalescencji
Model Bowena
Opis statystyczny wzrostu: model Telforda
Opis statystyczny wzrostu: równanie Smoluchowskiego
Kondensacja oraz koalescencja stochastyczna
Wpływ turbulencji na zderzenia i koalescencję
Uwagi końcowe
Zadania

Rozdział 9. Powstawanie i wzrost kryształków lodu
Nukleacja fazy stałej
Badania doświadczalne nukleacji heterogenicznej lodu
Jądra zamarzania w atmosferze
Lod w chmurach
Dyfuzyjny wzrost kryształów lodu
Dalszy wzrost przez akrecję
Proces tworzenia kryształków lodu a koalescencja
Zadania

Rozdział 10. Deszcz i śnieg
Rozkład wielkości kropli
Rozpad kropel
Widmo wielkości płatków śniegu
Powstawanie i rozpad płatków śniegu
Natężenie opadu
Zadania

Rozdział 11. Radar meteorologiczny
Zasady działania radaru
Podstawowe równanie radiolokacji
Równanie radaru meteorologicznego
Zależność odbiciowości od intensywności opadu
Wskaźniki radarowe, techniki dopplerowskie i polaryzacyjne
Zadania

Rozdział 12. Opady
Opady ciągłe z chmur warstwowych
Opady przelotne
Teorie opadów
Mezoskalowa struktura deszczu
Efektywność powstawania opadów
Kwaśne opady atmosferyczne
Zadania

Rozdział 13. Intensywne opady przelotne i grad
Cykl życia komórki burzowej
Burze o znacznej intensywności
Powstawanie opadów w burzach
Powstawanie gradu
Zadania

Rozdział 14. Oddziaływanie na pogodę
Wywoływanie opadów deszczu i śniegu
Rozpraszanie chmur
Zapobieganie powstawaniu gradu
Zadania

Rozdział 15. Numeryczne modele chmur
Równania opisujące zjawiska w atmosferze
Modele jednowymiarowe
Dwuwymiarowe modele chmur
Modele trójwymiarowe
Ocena modelu

Bibliografia

Dodatek: Atmosfera standardowa ICAO 1964

Rozwiązania wybranych zadań

Skorowidz