Дефицит влажности

Дефицит влажности — это метеорологическая величина, характеризующая разность между максимально возможной упругостью водяного пара (давлением насыщенного пара) при данной температуре и фактической упругостью водяного пара в воздухе. Дефицит влажности является одним из основных показателей, определяющих интенсивность испарения с поверхности почвы, водоёмов, растений, а также влагоотдачу организмами человека и животных. Величина выражается в тех же единицах, что и давление водяного пара, обычно в миллибарах (мбар), гектопаскалях (гПа) или миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.).

Физическая сущность

Дефицит влажности (d) вычисляется по формуле:

d = E — e,

где:

• E — максимальная упругость водяного пара (давление насыщенного пара) при данной температуре воздуха, гПа;
• e — фактическая упругость водяного пара (парциальное давление водяного пара в воздухе), гПа.

Значение E зависит только от температуры воздуха и определяется по эмпирическим таблицам или формулам (например, по формуле Магнуса). Значение e определяется через относительную влажность воздуха (φ) и E: e = φ × E / 100. Таким образом, дефицит влажности прямо пропорционален температуре и обратно пропорционален относительной влажности.

При постоянной температуре дефицит влажности растёт с уменьшением относительной влажности. При постоянной относительной влажности дефицит влажности увеличивается с ростом температуры, так как возрастает значение E.

Измерение и единицы

Дефицит влажности не измеряется непосредственно приборами, а рассчитывается по данным психрометра или гигрометра. Для расчёта необходимы:

• температура воздуха (сухого термометра);
• температура смоченного термометра (или показания гигрометра);
• атмосферное давление.

На практике для быстрого определения дефицита влажности используются психрометрические таблицы или номограммы. В метеорологии дефицит влажности выражают в гектопаскалях (гПа) или миллибарах (мбар), реже — в миллиметрах ртутного столба. В агрометеорологии и биологии иногда применяют относительный дефицит влажности, выраженный в процентах от максимальной упругости.

Значение в природе и хозяйстве

Влияние на испарение

Дефицит влажности является главным фактором, определяющим скорость испарения воды с открытых поверхностей, почвы и листьев растений. Чем больше дефицит влажности, тем интенсивнее испарение. Этот показатель используется для расчёта испаряемости (потенциального испарения) и водного баланса территорий.

В агрометеорологии

В сельском хозяйстве дефицит влажности учитывается при:

• оценке засушливости климата и почвенной засухи;
• планировании орошения;
• прогнозировании урожайности сельскохозяйственных культур;
• определении сроков посева и уборки.

Высокий дефицит влажности в сочетании с высокой температурой и недостатком осадков приводит к атмосферной и почвенной засухе.

Влияние на живые организмы

Для человека и животных дефицит влажности определяет интенсивность потоотделения и теплоотдачи. При высоком дефиците влажности (сухом воздухе) испарение пота с поверхности кожи происходит быстро, что способствует охлаждению организма. При низком дефиците влажности (влажном воздухе) испарение замедляется, что может привести к перегреву. В помещениях оптимальный дефицит влажности для человека обычно составляет 5–10 гПа (при температуре 20–22 °C).

В технике и строительстве

Дефицит влажности учитывается при:

• проектировании систем вентиляции и кондиционирования;
• оценке влажностного режима ограждающих конструкций зданий;
• сушке древесины, зерна и других материалов;
• контроле микроклимата в музеях, архивах и библиотеках (для предотвращения деформации и разрушения материалов).

Географическое распределение

Дефицит влажности закономерно изменяется в зависимости от климатической зоны. Наибольшие значения характерны для пустынь и полупустынь (до 40–50 гПа и более), где сочетаются высокие температуры и низкая относительная влажность. В умеренных широтах дефицит влажности обычно составляет 5–15 гПа летом и 1–3 гПа зимой. В экваториальных лесах, несмотря на высокие температуры, дефицит влажности невелик (2–5 гПа) из-за высокой влажности воздуха.

В России наибольший дефицит влажности наблюдается летом в степной и полупустынной зонах юга Европейской части, в Поволжье, на юге Урала и в Западной Сибири. В Арктике и Субарктике дефицит влажности мал в течение всего года.

Связь с другими метеорологическими величинами

Дефицит влажности тесно связан с:

• относительной влажностью — обратная зависимость: при росте относительной влажности дефицит падает;
• температурой точки росы — чем ниже точка росы относительно температуры воздуха, тем больше дефицит;
• влажностным градиентом — разность дефицитов влажности между двумя точками определяет направление и интенсивность диффузии водяного пара.

Применение в климатологии

В климатологии дефицит влажности используется как один из показателей аридности (сухости) климата. На его основе рассчитываются индексы засушливости, например, гидротермический коэффициент Селянинова (ГТК) и радиационный индекс сухости Будыко. Среднемноголетние значения дефицита влажности за тёплый период позволяют классифицировать территории по степени увлажнения.

Источники

1. Матвеев Л. Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1984.
2. Хромов С. П., Петросянц М. А. Метеорология и климатология. — М.: Изд-во МГУ, 2006.
3. Будыко М. И. Климат и жизнь. — Л.: Гидрометеоиздат, 1971.
4. Руководство по гидрометеорологическим приборам и методам наблюдений. — ВМО, 2018.
5. ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.