ความสำคัญของความชื้นในอุตุนิยมวิทยา

ความชื้นค่อนข้างเป็นตัวแปรสำคัญทางอุตุนิยมวิทยาเพราะ ไอน้ำมักมีอยู่ในอากาศของเรา โดยไม่คำนึงถึงอุณหภูมิของอากาศที่เราหายใจก็มักจะมีไอน้ำอยู่ เราคุ้นเคยกับการมองเห็นความชื้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในวันที่อากาศหนาวที่สุด

น้ำเป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของบรรยากาศและสามารถพบได้ในทั้งสามสถานะ (ก๊าซของเหลวและของแข็ง) ในบทความนี้ฉันจะอธิบายทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับความชื้นในฐานะตัวแปรทางอุตุนิยมวิทยาและมีไว้เพื่ออะไร คุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมหรือไม่?

ความชื้นคืออะไร? ประเภทของความชื้น

ความชื้นคือปริมาณไอน้ำในอากาศ ปริมาณนี้ไม่คงที่ แต่จะขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆเช่นฝนตกเร็ว ๆ นี้ถ้าเราอยู่ใกล้ทะเลถ้ามีพืชเป็นต้น นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของอากาศ นั่นคือเมื่ออากาศลดอุณหภูมิจะสามารถกักเก็บไอน้ำได้น้อยลงและนั่นคือสาเหตุที่หมอกปรากฏขึ้นเมื่อเราหายใจหรือน้ำค้างในเวลากลางคืน อากาศจะอิ่มตัวไปด้วยไอน้ำและไม่สามารถกักเก็บน้ำได้มากนักดังนั้นน้ำจึงกลายเป็นของเหลวอีกครั้ง

อยากรู้ว่าอากาศในทะเลทรายมีความสามารถในการกักเก็บความชื้นมากกว่าอากาศขั้วโลกได้อย่างไรเนื่องจากอากาศร้อนไม่อิ่มตัวด้วยไอน้ำอย่างรวดเร็วและสามารถบรรจุในปริมาณที่มากขึ้นโดยที่มันไม่กลายเป็นน้ำเหลว

มีหลายวิธีในการอ้างถึงปริมาณความชื้นในบรรยากาศ:

• ความชื้นสัมบูรณ์: มวลของไอน้ำเป็นกรัมบรรจุอยู่ในอากาศแห้ง 1 ลบ.ม.
• ความชื้นเฉพาะ: มวลของไอน้ำเป็นกรัมที่มีอยู่ในอากาศ 1 กิโลกรัม
• Rโซนผสม: มวลของไอน้ำเป็นกรัมในอากาศแห้ง 1 กิโลกรัม

อย่างไรก็ตามการวัดความชื้นที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเรียกว่า RHซึ่งแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ (%) ได้มาจากการหารระหว่างปริมาณไอของมวลอากาศและความจุสูงสุดของการกักเก็บและคูณด้วย 100 นี่คือสิ่งที่ฉันได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ยิ่งมวลอากาศมีอุณหภูมิมากเท่าไหร่ก็จะสามารถกักเก็บอุณหภูมิได้มากขึ้นเท่านั้น ไอน้ำมากขึ้นดังนั้นความชื้นสัมพัทธ์จึงสูงขึ้น

มวลอากาศอิ่มตัวเมื่อใด

ความสามารถสูงสุดในการกักเก็บไอน้ำเรียกว่าความดันไออิ่มตัว ค่านี้บอกให้เราทราบถึงปริมาณไอน้ำสูงสุดที่มวลอากาศสามารถบรรจุได้ก่อนที่จะเปลี่ยนเป็นน้ำเหลว

ด้วยความชื้นสัมพัทธ์ทำให้เราทราบได้ว่ามวลอากาศใกล้ถึงจุดอิ่มตัวแค่ไหนดังนั้นวันที่เราได้ยินว่าความชื้นสัมพัทธ์เท่ากับ 100% กำลังบอกเราว่ามวลอากาศไม่อยู่อีกต่อไป สามารถกักเก็บไอน้ำได้มากขึ้นและจากที่นั่น การเติมน้ำเข้าไปในมวลอากาศอีกต่อไปจะทำให้เกิดหยดน้ำ (เรียกว่าน้ำค้าง) หรือผลึกน้ำแข็งขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม โดยปกติสิ่งนี้จะเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิของอากาศค่อนข้างต่ำและนั่นคือสาเหตุที่ทำให้ไม่สามารถกักเก็บไอน้ำไว้ได้มากกว่านี้ เมื่ออุณหภูมิของอากาศเพิ่มขึ้นจะสามารถกักเก็บไอน้ำไว้ได้มากขึ้นโดยไม่อิ่มตัวและนั่นคือเหตุผลว่าทำไมจึงไม่เกิดหยดน้ำ

ตัวอย่างเช่นในบริเวณชายฝั่งในฤดูร้อนจะมีความชื้นสูงและมีความร้อน "เหนียว" เนื่องจากการลดลงของคลื่นในวันที่ลมแรงยังคงอยู่ในอากาศ อย่างไรก็ตามเนื่องจากอุณหภูมิสูง ไม่สามารถสร้างหยดน้ำหรืออิ่มตัวได้เนื่องจากอากาศสามารถกักเก็บไอน้ำได้มาก เป็นสาเหตุที่น้ำค้างไม่ก่อตัวในฤดูร้อน

เราจะทำให้มวลอากาศอิ่มตัวได้อย่างไร?

เพื่อให้เข้าใจเรื่องนี้อย่างถูกต้องเราต้องนึกถึงเวลาที่เราหายใจเอาไอน้ำออกจากปากในช่วงกลางคืนของฤดูหนาว อากาศที่เราหายใจออกเมื่อหายใจเข้าไปนั้นมีอุณหภูมิและปริมาณไอน้ำที่แน่นอน อย่างไรก็ตามเมื่อมันออกจากปากของเราและสัมผัสกับอากาศเย็นภายนอกอุณหภูมิจะลดลงอย่างรวดเร็ว เนื่องจากความเย็นมวลอากาศสูญเสียความสามารถในการบรรจุไอ ถึงจุดอิ่มตัวได้อย่างง่ายดาย จากนั้นไอน้ำจะควบแน่นและกลายเป็นหมอก

ขอย้ำอีกครั้งว่านี่เป็นกลไกเดียวกับที่น้ำค้างที่ทำให้ยานพาหนะของเราก่อตัวขึ้นในคืนฤดูหนาวที่หนาวเย็น ดังนั้นอุณหภูมิที่มวลอากาศจะต้องถูกทำให้เย็นลงเพื่อให้เกิดการควบแน่นโดยไม่ต้องเปลี่ยนแปลงปริมาณไอจึงเรียกว่าอุณหภูมิน้ำค้างหรือจุดน้ำค้าง

ทำไมกระจกรถยนต์ถึงมีหมอกขึ้นและเราจะเอาออกได้อย่างไร

เพื่อแก้ปัญหานี้ที่อาจเกิดขึ้นกับเราในฤดูหนาวโดยเฉพาะในเวลากลางคืนและในวันฝนตกเราต้องคิดถึงความอิ่มตัวของอากาศ เมื่อเราเข้าไปในรถและออกมาจากถนนปริมาณไอน้ำของรถจะเริ่มเพิ่มขึ้นเมื่อเราหายใจและเนื่องจากอุณหภูมิต่ำทำให้อิ่มตัวเร็วมาก (ความชื้นสัมพัทธ์ถึง 100%) เมื่ออากาศภายในรถอิ่มตัวจะทำให้กระจกหน้าต่างมีหมอก เนื่องจากอากาศไม่สามารถกักเก็บไอน้ำได้อีกต่อไป แต่เรายังคงหายใจและหายใจออกไอน้ำมากขึ้น นั่นคือสาเหตุที่อากาศอิ่มตัวและส่วนเกินทั้งหมดจะเปลี่ยนเป็นน้ำเหลว

สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากเรารักษาอุณหภูมิของอากาศให้คงที่ แต่เราได้เพิ่มไอน้ำเข้าไปมาก เราจะแก้ปัญหานี้ได้อย่างไรและไม่ให้เกิดอุบัติเหตุเนื่องจากกระจกที่มีฝ้ามีแสงน้อย เราต้องใช้เครื่องทำความร้อน ใช้ความร้อนและนำไปที่ผลึก เราจะเพิ่มอุณหภูมิของอากาศทำให้สามารถกักเก็บไอน้ำได้มากขึ้นโดยไม่อิ่มตัว ด้วยวิธีนี้หน้าต่างที่มีหมอกจะหายไปและเราสามารถขับรถได้ดีโดยไม่มีความเสี่ยงใด ๆ เพิ่มเติม

คุณวัดความชื้นและการระเหยได้อย่างไร?

โดยปกติความชื้นจะถูกวัดโดยเครื่องมือที่เรียกว่าไซโครมิเตอร์ ประกอบด้วยเทอร์มอมิเตอร์ที่เหมือนกันสองตัวซึ่งหนึ่งในนั้นเรียกว่า "เทอร์โมมิเตอร์แบบแห้ง" ใช้เพื่อให้ได้อุณหภูมิของอากาศ อีกอันหนึ่งเรียกว่า "เทอร์โมมิเตอร์แบบเปียก" มีอ่างเก็บน้ำปกคลุมด้วยเว็บที่ชุบด้วยไส้ตะเกียงซึ่งทำให้มันสัมผัสกับแหล่งกักเก็บน้ำ การดำเนินการนั้นง่ายมาก: น้ำที่แช่เว็บจะระเหยและด้วยเหตุนี้จึงต้องใช้ความร้อนจากอากาศที่อยู่รอบ ๆ ซึ่งอุณหภูมิจะเริ่มลดลง ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและปริมาณไอเริ่มต้นของมวลอากาศ ปริมาณน้ำที่ระเหยจะมากกว่าหรือน้อยกว่าและในระดับเดียวกันอุณหภูมิของเทอร์โมมิเตอร์เปียกจะลดลงมากหรือน้อย จากค่าทั้งสองนี้ความชื้นสัมพัทธ์จะคำนวณโดยใช้สูตรทางคณิตศาสตร์ที่เกี่ยวข้อง เพื่อความสะดวกยิ่งขึ้นเทอร์โมมิเตอร์จะมาพร้อมกับตารางการเข้าสองครั้งซึ่งให้ค่าความชื้นสัมพัทธ์โดยตรงจากอุณหภูมิของเทอร์มอมิเตอร์ทั้งสองโดยไม่ต้องทำการคำนวณใด ๆ

มีเครื่องมืออื่นที่แม่นยำกว่าเครื่องมือก่อนหน้านี้เรียกว่า aspyropsychrometer ซึ่งมอเตอร์ขนาดเล็กช่วยให้มั่นใจได้ว่าเทอร์มอมิเตอร์มีการระบายอากาศอย่างต่อเนื่อง

อย่างที่คุณเห็นเมื่อพูดถึงอุตุนิยมวิทยาและวิทยาศาสตร์ภูมิอากาศความชื้นเป็นสิ่งสำคัญมาก