Иметь сведения из метеорологии и климатологии гидрологам необходимо для правильного суждения об условиях питания и режима подземных вод.
Атмосфера окружает нашу планету тонким слоем, не имеющим резко выраженной верхней границы. Плотность воздуха с высотой уменьшается настолько быстро, что почти ¾ всей его массы находится ниже 10 км и половина – ниже 5 км. На высоте 10 км давления ртутного столба = 198 мм. Важнейшие метеорологические процессы – образование облаков и осадков происходит в пределах 10-километровой оболочки:
Атмосфера делится на 2 части: тропосферу и стратосферу. Тропосфера расположена до высоты 10-11 км в умеренных широтах и до 17 км – у экватора. Температура с высотой падает. Выше располагается стратосфера. Температура в ней с высотой почти не меняется или незначительно повышается. Верхняя граница стратосферы составляет 80-90 км.
Далее следует ионосфера, для которой характерны процессы ионизации, протекающие под действием ультрафиолетовых лучей Солнца и космического излучения. С этими процессами связаны полярные сияния, наблюдаемые в ионосфере.
Атмосферный воздух у поверхности Земли представляет собой смесь газов, состоящую преимущественно из азота и кислорода. По объему к N2=78%, О2=21%. Кроме того, в небольшом количестве присутствуют аргон (0,93%), углекислый газ (0,03%), водород, инертные газы, а также водяной пар, следы аммиака, йода, перекиси водорода и др.
Влажность воздуха – это содержание водяного пара в воздухе. Среднее содержание его у 700с.ш. - 0,2%, у 500с.ш. - 0,9%, у экватора – 2,6%.
В столбе воздуха сечением 1 м2 и высотой 8 км общий запас влаги составляет примерно 16,5 кг, причем около 70% ее заключается ниже 3,5 км. С высотой температура уменьшается.
Вес водяного пара, отнесенный к единице веса влажного воздуха – удельная влажность. Вес 1 м3 воздуха на уровне моря при 00С и Р=760 мм.рт.ст.≈1,3 кг. Так как плотность водяного пара (0,623) < плотности сухого воздуха, влажный воздух весит меньше. Как всякий газ водяной пар обладает упругостью, которая измеряется высотой уравновешенного ею ртутного столба. Упругость паров, которая в данный момент находится в воздухе – абсолютная влажность (е).
Отношение абсолютной влажности к упругости паров (Е), необходимо для насыщения того же пространства при той же t0 – относительная влажность (е1)
е1=е/Е или (в %) е1= е/Е*100
Если говорят, что относительная влажность =50%,то это значит, что количество водяных паров составляет ½ от количества для насыщения. Упругость паров увеличивается с ростом t0 воздуха.
Абсолютная влажность увеличивается от полюса к экватору. Абсолютная и относительная влажности изменяются в обратных отношениях: первая достигает max в теплое время, вторая - в холодное.
Определение влажности воздуха производится психрометром.
Это прибор, основанный на измерении t0 сухим и с мягким термометрами. Чем суше воздух, тем больше разница t0. В зимних условиях показания психрометра менее надежны, поэтому пользуются гигрометром. Здесь используется свойство обезжиренного человеческого волоса, который увеличивает длину при увеличении влажности. Автоматическая запись производится с помощью гигрографа, в котором приемником служит пучок обезжиренных волос, натянутых между стойками.