Kosteus on melko tärkeä säämuuttuja, koska vesihöyryä on aina ilmassa. Olipa hengittämämme ilman lämpötila mikä tahansa, se sisältää melkein aina jonkin verran vesihöyryä. Olemme tottuneet näkemään kosteutta, etenkin kylmimpinä talvipäivinä. Jos olet kiinnostunut tietämään lisää tästä muuttujasta, voit lukea aiheesta kosteuden merkitys meteorologiassa.
Vesi on yksi ilmakehän pääkomponenteista ja sitä voi löytää kaikissa kolmessa tilassa (kaasu, neste ja kiinteä aine). Tässä artikkelissa aion selittää kaiken, mitä sinun tarvitsee tietää kosteudesta meteorologisena muuttujana ja mihin se on tarkoitettu. Haluatko tietää enemmän siitä?
Mikä on kosteus? Kosteuden tyypit
Kosteus on ilmassa olevan vesihöyryn määrä. Tämä määrä ei ole vakio, vaan riippuu useista tekijöistä, kuten onko viime aikoina satanut, olemmeko lähellä merta, onko siellä kasveja jne. Se riippuu myös ilman lämpötilasta. Eli ilman lämpötilan laskiessa se pystyy sitomaan vähemmän vesihöyryä, minkä vuoksi hengitettäessä ilmaantuu höyryä tai yökastetta. Ilma kyllästyy vesihöyryllä, eikä se voi sisältää niin paljon vettä, joten vesi muuttuu jälleen nestemäiseksi. On mielenkiintoista tietää, kuinka aavikon ilma pystyy sitomaan enemmän kosteutta kuin napailma, koska lämmin ilma ei kyllästy vesihöyryllä yhtä nopeasti ja pystyy sitomaan sitä enemmän ilman, että se muuttuu nestemäiseksi vedeksi.
On useita tapoja viitata ilmakehän kosteuspitoisuuteen:
- Absoluuttinen kosteus: vesihöyryn massa grammoina 1 m3 kuivassa ilmassa.
- Ominaiskosteus: vesihöyryn massa grammoina 1 kilogrammassa ilmaa.
- Rsekoitusalue: vesihöyryn massa grammoina 1 kg: ssa kuivaa ilmaa.
Kuitenkin kutsutaan eniten käytettyä kosteuden mittausta RH, joka ilmaistaan prosentteina (%). Se saadaan jakamalla ilmamassan höyrypitoisuus sen maksimivarastointikapasiteetilla ja kertomalla se 100:lla. Tämän mainitsin aiemmin: mitä korkeampi ilmamassan lämpötila on, sitä enemmän vesihöyryä se pystyy sitomaan, joten sen suhteellinen kosteus voi olla korkeampi. Jos haluat mennä syvemmälle tähän, voit lukea aiheesta suhteellinen kosteus.
Milloin ilmamassa on kyllästetty?
Suurinta vesihöyryn pitokykyä kutsutaan kyllästäväksi höyrynpaineeksi. Tämä arvo kertoo meille suurimman vesihöyryn määrän, jonka ilmamassa voi sisältää ennen muuttumista nestemäiseksi vedeksi.
Suhteellisen kosteuden ansiosta voimme saada käsityksen siitä, kuinka lähellä ilmamassa on saavuttamassa kyllästymisensä, joten päivät, jolloin kuulemme, että suhteellinen kosteus on 100%, kertovat meille, että ilmamassa ei enää ole voi varastoida enemmän vesihöyryä ja sieltä, kaikki muut vesilisäykset ilmamassaan muodostavat vesipisaroita (tunnetaan kasteena) tai jääkiteitä, riippuen ympäristöolosuhteista. Tämä ilmiö havaitaan yleensä aamunkoitteessa, jolloin lämpötilat ovat laskeneet merkittävästi. Tämä tapahtuu yleensä, kun ilman lämpötila on melko alhainen, eikä se siksi pysty sitomaan enempää vesihöyryä. Ilman lämpötilan noustessa se pystyy sitomaan enemmän vesihöyryä kyllästymättä, minkä vuoksi se ei muodosta vesipisaroita.
Esimerkiksi rannikkoalueilla kesällä on korkea kosteus ja "tahmea" lämpö, koska tuulisten päivien aallonpudot pysyvät ilmassa. Kuitenkin korkeiden lämpötilojensa vuoksi eivät voi muodostaa vesipisaroita tai kyllästyä, koska ilma voi varastoida paljon vesihöyryä. Siksi kastetta ei muodostu kesällä.
Kuinka voimme tehdä ilmamassasta kyllästetyn?
Tämän ymmärtämiseksi oikealla tavalla on ajateltava, kun hengitämme vesihöyryä suustamme talvi-öisin. Ilmassa, jota hengitämme hengittäessämme, on tietty lämpötila ja vesihöyrypitoisuus. Kuitenkin, kun se lähtee suustamme ja joutuu kosketuksiin ulkona olevan kylmän ilman kanssa, sen lämpötila laskee voimakkaasti. Jäähdytyksensä ansiosta ilmamassa menettää höyryn pysyvyytensä, helposti kylläisyyttä. Sitten vesihöyry tiivistyy ja muodostaa sumua.
Korostan jälleen, että tämä on sama mekanismi, jolla muodostuu kaste, joka kastelee ajoneuvojamme kylminä talviöinä. Siksi lämpötilaa, johon ilmamassa on jäähdytettävä kondensaation tuottamiseksi muuttamatta sen höyrypitoisuutta, kutsutaan kastepisteeksi tai kastelämpötilaksi. Ymmärtääksesi paremmin tätä ilmiötä, pyydän sinua oppimaan lisää kuinka kosteus vaihtelee lämpötilan mukaan.
Miksi auton ikkunat huurtuvat ja miten se poistetaan?
Tämän ongelman ratkaisemiseksi, joka voi tapahtua meille talvella, etenkin yöllä ja sateisina päivinä, on ajateltava ilman kylläisyyttä. Kun nousemme autoon ja tulemme kadulta, ajoneuvon vesihöyrypitoisuus alkaa kasvaa hengitettäessä ja matalan lämpötilan vuoksi se kyllästyy hyvin nopeasti (suhteellinen kosteus saavuttaa 100%). Kun auton sisällä oleva ilma kyllästyy, se aiheuttaa ikkunoiden sumuutumisen koska ilma ei enää kestä enää vesihöyryä, mutta silti hengitämme ja hengitämme lisää vesihöyryä. Siksi ilma kyllästyy ja kaikki ylijäämä muuttuu nestemäiseksi vedeksi.
Tämä tapahtuu, koska olemme pitäneet ilman lämpötilan vakiona, mutta olemme lisänneet paljon vesihöyryä. Kuinka voimme ratkaista tämän emmekä aiheuta onnettomuutta huurtuneen lasin heikon näkyvyyden vuoksi? Meidän on käytettävä lämmitystä. Käyttämällä lämmitystä ja ohjaamalla se kiteisiin, nostamme ilman lämpötilaa, jotta se pystyy varastoimaan enemmän vesihöyryä kyllästymättä. Tällä tavoin sumuiset ikkunat katoavat ja voimme ajaa hyvin ilman lisäriskiä.
Kuinka mitataan kosteutta ja haihtumista?
Kosteus mitataan yleensä instrumentilla, jota kutsutaan psykrometriksi. Se koostuu kahdesta yhtä suuresta lämpömittarista, joista yhtä kutsutaan "kuivaksi lämpömittariksi", yksinkertaisesti ilman lämpötilan saamiseksi. Toisessa, jota kutsutaan "märäksi lämpömittariksi", säiliö on peitetty kankaalla, joka on kostutettu sydänlangalla, joka saattaa sen kosketuksiin vesisäiliön kanssa. Toimenpide on hyvin yksinkertainen: rainan imeytynyt vesi haihtuu ja tätä varten se ottaa lämmön sitä ympäröivästä ilmasta, jonka lämpötila alkaa laskea. Lämpötilasta ja ilmamassan alkuperäisestä höyrypitoisuudesta riippuen haihtuneen veden määrä on suurempi tai pienempi ja samassa määrin märän lämpömittarin lämpötilan lasku tapahtuu enemmän tai vähemmän. Näiden kahden arvon perusteella suhteellinen kosteus lasketaan käyttäen matemaattista kaavaa, joka yhdistää ne. Mukavuuden lisäämiseksi lämpömittarissa on kaksinkertaiset syöttötaulukot, jotka antavat suoraan suhteellisen kosteuden arvon kahden lämpömittarin lämpötilasta ilman, että tarvitsee tehdä mitään laskelmia.
On toinen, edellistä tarkempi laite, nimeltään aspyropsykrometri, jossa pieni moottori varmistaa, että lämpömittarit tuuletetaan jatkuvasti.
Kuten näette, kosteus on varsin tärkeä meteorologian ja ilmastotieteen suhteen.