ISO 5878 ADD 2-1983 Reference atmospheres for aerospace use addendum 2《航空航天用参考大气 补充2》.pdf

1、NORME INTERNATIONALE ISO 58784982/ADDITIF 2 Publi 1983-l l-01 INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. MEXYHAPOHAR OPTAHM3AMfl Il0 CTAHAPTM3AVIM.ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION Atmosphres de rfrence pour lapplication arospatiale ADDITIF 2 : Humidit de lair dans lhmisphre Nord LAd

2、ditif 2 la Norme internationale ISO 5878-1982 a t labor par le comit technique ISO/TC 20, Aronautique et espace, et a t soumis aux comits membres en avril 1982. Les comits membres des pays suivants lont approuv: Afrique du Sud, Rp. d Chine Allemagne, R. F. gypte, Rp. arabe d Australie Espagne Autric

3、he France Belgique Irlande Brsil Italie Canada Pays- Bas Aucun comit membre ne la dsapprouv. Roumanie Royaume-Uni Sude Tchcoslovaquie URSS USA 0 Introduction Le taux dhumidit de lair est tres faible, environ 4 % en masse au maximum. Nanmoins, il exerce une grande influence sur la biosphre de la Terr

4、e, sur les processus mtorologiques ainsi que sur le fonctionnement de la navigation arienne. La con- naissance de la rpartition et des variations de cet important paramtre mtorologique est ncessaire pour la conception et le fonctionnement des vhicules arospatiaux. Dans Iatmosphre, leau se prsente so

5、us trois tats : vapeur, liquide et solide. La vapeur deau prsente le plus dintrt dans le prsent contexte, bien que les autres tats de leau soient galement importants pour laviation, par exemple dans les nuages et le brouillard, avec la faible visibilit, le givrage et autres inconvnients qui en rsult

6、ent. - g N . Le taux dhumidit de Iatmosphre dcrot rapidement avec laltitude, les plus fortes masses deau tant contenues dans les couches limites de Iatmosphre. En moyenne, dans Ihmi- sphre Nord, 60 % de la teneur totale en eau se trouvent dans les 2 km les plus bas de Iatmosphre, et 99 % se trouvent

7、 dans les 10 km les plus bas. La prsente Norme internationale spcifie des valeurs dhumi- dit des altitudes pouvant atteindre 10 km au-dessus du niveau de la mer, zone dans laquelle les donnes de radio- sondes raisonnablement sres sont disponibles. Pour satisfaire le plus grand nombre dutilisateurs p

8、otentiels, lhumidit de latmosphre est exprime de trois faons, cest- a-dire : - rapport de mlange dhumidit, r; - pression de vapeur (pression partielle), .e; - temprature du point de rose, t,. : a CDU 551.571 Rf. no ISO 58784982/Add. 24983 (F) Descripteurs : arodynamique, atmosphre, atmosphre normali

9、se, donne mtorologique, calcul, humidit. Organisation internationale de normalisation, 1983 0 Imprim en Suisse Prix bas sur 9 pages ISO 58784982/Add. 24983 (F) 1 Considrations gnrales concernant la 22 . La pression de vapeur, ou pression partielle de vapeur rpartition de lhumidit dans latmosphre dea

10、u, e, est la partie de la pression atmosphrique totale exer- ce par la vapeur deau. Elle est exprime dans les mmes uni- Lhumidit pntre dans latmosphre par suite de lvaporation des ocans, des lacs, des rivires, de la vgtation et des surfa- ces humides. Les principales sources sont les ocans des tropi

11、- ques, o la temprature leve entrane une vaporation intense. Les courants dair transportent ensuite lhumidit sur ts que la pression atmosphrique. La pression de vapeur, e, dans lair humide, la pression totale p et avec le rapport de mlange dhumidit r, est dfinie par lquation toutes les parties du gl

12、obe. Dans la troposphre, le taux dhumidit de lair dpend dans e = r 62198 + r ” . . . (2) une grande mesure de la temprature. Pour une temprature donne, on dfinit une quantit maximale de vapeur deau pou- vant tenir dans un volume donn. La quantit de vapeur deau requise pour saturer un volume donn aug

13、mente avec la temp- rature. Si la quantit de vapeur deau dans un volume donn reste constante, une modification de la temprature a une influence seulement sur le degr de saturation ou dhumidit relative. Tout au long de lanne, le taux dhumidit de Iatmo- sphre augmente de lhiver lt par suite de laugmen

14、tation des tempratures, qui entrane une augmentation des vitesses dvaporation. Les plus grandes variations annuelles se produi- sent au-dessus des continents, o lapparition dhumidit dans latmosphre augmente considrablement en t par suite de lvaporation de la vgtation et des surfaces deau. o e et p s

15、ont exprims en millibars ou en une autre unit de pression, r est exprim en grammes par kilogramme. Avant de dfinir la temprature du point de rose et lhumidit relative, il convient dintroduire le concept de saturation. Lair humide une temprature et une pression donnes est dit satur) si le rapport de

16、mlange dhumidit, r, est tel que lair humide peut exister en quilibre neutre avec la phase liquide associe la mme temprature et la mme pression, la surface de sparation tant plane. Une concentration analo- gue peut tre faite en ce qui concerne la glace, mais le prsent additif ne traite que des relati

17、ons avec la phase liquide. La pression de vapeur sature par rapport leau, ek, de lair humide la pression p et la temprature t est dfinie par lquation eh = GV 62198 + rw ” . . . (3) o ek et p sont exprims en millibars ou en une autre unit de pression, r, est exprim en grammes par kilogramme. La zone

18、la plus humide de lhmisphre Nord se situe entre lquateur et la latitude 10 15O N. Des valeurs trs leves dhumidit apparaissent localement au-dessus de lAmrique du Sud, de la cte nord de locan Indien (subcontinent indien, Indochine) et des les proches de lquateur dans locan Pacifi- que. Des valeurs tr

19、s faibles dhumidit apparaissent dans lhmisphre Nord au-dessus de lAlgrie, de la Yakoutie (nord- est de la Sibrie) et du nord du Canada en hiver. La pression de vapeur sature peut tre convenablement expri- me en fonction de la temprature de lair. Lapproximation sui- vante donne une prcision satisfais

20、ante pour une pression de vapeur sature au-dessus dune surface plane avec une temp- rature de lair, t, suprieure - 20 OC et infrieure 30 OC: 2 Dfinitions et formules de calcul des caractristiques de lhumidit La teneur en vapeur deau de lair peut tre exprime par un cer- tain nombre de paramtres physi

21、ques, qui sont fonction les uns des autres : rapport de mlange dhumidit, pression de vapeur, temprature du point de rose, etc. at ek = 6,107 x lOb+ t . . . (4) II est commode dutiliser le rapport de mlange dhumidit comme caractristique principale de lhumidit car il est le plus utilis dans la pratiqu

22、e. II reste constant pendant les mouve- ments verticaux ou horizontaux de lair, moins quune con- densation ou une vaporation se produise, et il reprsente uni- quement la teneur en vapeur deau de lair. 2.1 Le rapport de mlange dhumidit, r, de lair humide est le rapport de la masse de vapeur deau, m,

23、la masse de lair sec, m, dans le mme volume. Comme, en pratique, m, est trs infrieur m, ce rapport est souvent multipli par 103 et est exprim en grammes par kilogramme. Lquation est o a = 75 K et b = 2373 K; si t 0 OC, on a alors, au-dessus dune surface de glace, a = 95 K et b = 2655 K. 2.3 La tempr

24、ature du point de rose, fd, de lair humide la pression p et avec le rapport de mlange dhumidit r est la temprature laquelle lair humide, satur par rapport leau la pression donne, a un rapport de mlange de saturation, r, gal au rapport de mlange dhumidit donn, r. La temprature du point de rose peut t

25、re calcule avec une prcision raisonnable, en utilisant lquation 2373 x loglo b) valeurs moyennes du rapport de mlange dhumidite en janvier et juillet le long des mridiens Oo, 80 E, 180 et 80 0 (voir tableau 2); c) valeurs du rapport de mlange dhumidit, de la pres- sion de vapeur et de la temprature

26、du point de rosee dpas- ses dans 20 %, 10 %, 5 % et 1 % des cas dans les zones les plus humides, et valeurs non atteintes dans 20 %, 10 %, 5 % et 1 % des cas dans les zones les plus sches (voir tableau 3); d) caractristiques de lhumidit de Iatmosphre au-dessus de deux stations trs sches et de deux s

27、tations tres humides de Ihmisphre Nord (voir tableau 4). Trois paramtres dhumidit moyens sont donns dans le tableau 1 pour les latitudes 10, 30, 50 et 70” en janvier, juil- let et tout au long de lanne, partir des donnes des manuels 1 101. Les valeurs calculees au-del de 8 km daltitude doi- vent tre

28、considres comme tant des valeurs approximatives parce que le nombre des donnes disponibles est insuffisant. Les valeurs suivant les mridiens (voir tableau 2) sont bases sur les donnes des manuels l 31. Les pourcentages du rapport de mlange dhumidit, de la pression de vapeur et de la temprature du po

29、int de rose extr- mes pour des stations situes dans les zones de forte et de fai- ble humidits, dfinis conformment au manuel 141 et en pre- nant en considration les donnes du manuel ElOl, sont donns dans le tableau 3. Pour les zones de faible humidit, les valeurs qui ne sont pas atteintes dans 1 %,

30、5 %, 10 % et 20 % des cas sont donnees. Pour les faibles humidits associes a de trs fai- bles tempratures, une humidit relative de 90 % a t suppo- se. Dans les zones sches, les valeurs pour 1 % dhumidit des altitudes pouvant atteindre 8 km et les valeurs pour 5 % et 10 % dhumidit a des altitudes de

31、1 et 2 km ont t obtenues en janvier dans le nord du Canada. Dans les zones humides, les valeurs pour 1 % ont te obtenues autour du golfe Persique, en particulier Abadan en Iran, et les valeurs pour 5 % et 10 % ont t obtenues au Honduras (Amrique centrale) en aot. Les humidits extrmes toutes les alti

32、tudes ont t obtenues dans le nord de lInde. Les valeurs moyennes dhumidit pour quatre stations repr- sentatives de zones sches et humides de Ihmisphre Nord sont donnes dans le tableau 4. II sagit de Tamanrasset (Afri- que du Nord) en janvier, Zhigansk (Est de la Sibrie) en janvier, Calcutta (Inde) e

33、n juillet et Truk (Iles du Pacifique) en janvier. Dans ce tableau 4, les valeurs dhumidit sont donnes pour des niveaux isobares. SO 58784982/Add. 2-1983 (FI Tableau 1 - Valeurs moyennes des caractristiques de lhumidit dans lhmisphre Nord h, km 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 r, mg 12,63 8,82 5,85 3,95 2,78 1

34、,99 1,40 0,97 0,63 0,40 0,25 Janvier e, mbar 20,lO 12,60 7148 4,50 2,81 1,78 1,lO 0,67 0,38 0,21 0,lO 10 N Juillet Annuellement td, 6 e, td, r r e, t(j/ OC CINI mbar OC cm mbar OC l7,6 16,96 26,89 22,2 1487 23,66 20,2 10,4 12,ll l7,24 15,l 10,70 l5,27 13,3 23 8,73 Il,12 8,5 7,66 977 6,7 - 4,l 6,26 7

35、,ll z1 5,23 5,94 - 0,5 -10,3 4,23 4,26 - 4,9 3,51 3,55 - 7,3 - 15,9 2,87 233 -Il,4 2,40 2,14 -13,6 -21,5 1,94 1,53 -17,7 l,71 1,35 - 19,l -26,6 1,34 0,93 -23,5 1,19 0,82 -24,8 -33,0 o,a 0,53 - 29,8 0,76 09 -30,6 - 39,0 0,51 0,27 -35,8 0,45 0,24 -37,0 -45,4 0,31 O,l4 -42,0 027 0,12 -43,l , h km 0 1 2

36、 3 4 5 6 7 8 9 10 6 CM 6,05 3% 2,69 1,91 1,30 0,83 0,50 0,34 0,23 0,17 0,12 Janvier e, mbar 9,83 5,72 3,45 2,17 1,30 0,73 0,39 0,23 0,14 0,09 0,06 td, rr OC / dkg 6,7 14,80 - 0,9 8,50 - 7,6 5,82 -13,4 4,21 - 19,5 3,07 -26,l 2,26 -32,8 1,65 -38,l w -43,l o,w -48,0 0,56 - 49,2 0,37 30 N Juillet e, mba

37、r 23,56 12,18 7,44 4,79 3,lO 2,Ol 1,30 0,8J 0,53 0,30 0,16 td, r, OC CIhI 20,l 9,55 93 6,41 27 4,30 - 3,3 2,99 - 9,0 2,06 -14,4 1,39 - 19,6 0,96 -24,6 0,66 - 29,6 0,42 -35,5 0,24 -40,7 0,15 Annuellement e, td, mbar OC 15,38 13,4 9,22 5,8 5,51 - 1,4 3,40 - 7,8 2,08 -14,0 1,24 -20,l 0,75 -25,8 0,45 -3

38、1,3 0,25 -37,3 0,14 -42,6 0,08 -48,0 4 ISO 58784982/Add. 2-1983 (F) Tableau 1 - Valeurs moyennes des caractristiques de lhumidit dans lhmisphre Nord (fij7) h, km 0 1,97 322 1 W 2,36 2 1,23 1,56 3 0,89 0,99 4 0,59 03 5 0,42 0,36 6 0,29 022 7 0,20 0,13 8 0,16 0, 9 0,16 008 10 0,23 0,lO h, km Janvier T

39、 c g/kg e, mbar td, OC rr g/kg 0 0,67 109 -21,6 5,24 1 0,80 1,14 -21,l 4,72 2 0,59 0,72 -27,2 3,51 3 0,41 04 -31,5 2,23 4 0,25 0,24 -37,7 19 5 0,12 0,lO -46,0 1,07 6 0,09 006 -50,5 0,71 7 OJI 0,07 -48,8 Of 8 0,16 0,08 -47,6 03 9 0,21 0, -46,5 0,23 10 0,28 0,lO -45,6 0,16 rr dkg Janvier e, mbar tdl O

40、C rr gkl - 8,5 8,47 -12,4 6,41 -17,4 4,82 -22,7 3,51 -28,6 2,47 -33,6 1,72 -38,5 1,30 -43,5 om - 46,9 0,52 -47,8 0,29 -45,6 0,16 50 N T Juillet T e, mbar td, OC r r dkg 13,62 11,5 484 9,19 5,8 3,69 6,15 01 2,67 3,97 - 5,8 1,86 2,46 -11,9 1,25 1,52 -l7,7 0,87 1,Ol -22,5 03 0,57 -28,8 0,41 0,31 -35,l

41、0,27 0,16 -41,6 0,23 0,08 -48,0 0,20 Annuellement e, mbar tdl OC 7,85 3,5 5,29 - 2,0 3,39 - 7,8 2,09 - 13,9 1,24 -20,l 0,75 -25,8 04-4 -31,5 0,27 -36,5 0,15 -42,2 0,12 -44,7 0,09 -46,8 70 N Juillet r e, mbar tdf OC rr clml 8,45 4,6 2,18 6,73 l,3 1,97 4,42 - 4,4 14 w3 -11,8 0,93 1,50 - 17,9 0,63 0,91

42、 -23,7 Of 0,53 - 29,8 0,29 0,31 -35,l 0,18 0,19 - 40,o 0,21 0,ll -45,4 03 0,07 -50,6 022 Annuellement e, mbar td, OC 3,55 - 7,2 2,81 -10,2 1,80 -l5,7 1,02 -22,4 0,60 -28,2 0,37 -33,3 0,21 - 39,0 0,ll -45,l 0,ll -42,7 0,lO -46,0 0,08 -48,l 1 ISO 58784982/Add. 2-1983 (F) Tableau 2 - Valeurs moyennes d

43、u rapport de mlange dhumidit (en grammes par kilogramme), en janvier et juillet le long des mridiens Oo, 80 E, 180, 80 0 h, km 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 N 7,06 5,43 4,07 2,90 1,59 1,25 0,91 0,57 0,29 0,21 0,19 O0 Janvier Juillet I 30 N 50 N 70 N 10 N 30 N 50 N 70 N 3,60 3,43 1,84 15,85 7,67 8,36 5,3

44、9 2,53 2,34 1,26 9,70 5,62 6,31 373 1,76 1,67 0,79 6,24 4,02 4,42 2,7l 1,28 0,94 4% 4,77 3,34 2,84 2,02 0,92 0,60 0,33 3,46 2,37 l,87 1,38 0,68 0,37 0,26 1,= 1,69 1,22 0,85 0,50 0,27 0,23 1,37 1,15 0,73 0,57 0,33 0,22 0,20 0,90 0,74 0,43 0,35 0,23 0,20 0,18 0,52 0,40 0,28 0,18 0,18 0,16 0,19 0,29 0,

45、24 0,20 0,15 0,16 0,15 0,20 0,09 0,09 0,07 0,04 h, km 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 N 12,09 99 6,65 3,85 2,77 2,32 1,90 1,56 0,98 0,57 0,52 80 E Janvier Juillet 30 N 50 N 70 N 10 N 30 N 50 N 70 N - - 0,42 18,47 - - 7,40 - - 0,52 13,20 - - 4158 2,32 1,82 0,53 10,20 944 4,97 3,46 1,75 0,81 0,31 7,64 8,17 4,21 2,59 1,26 0,69 0,20 4,95 6,70 3,26 1,90 0,80 0s 0,li 3,67 5,12 2,20 1,41 04.6 0,43 0,07 2,67 3,75 1,55 0,95 0,30 0,25 0,08 1,96 2,61 1,16 0,59 02 0,16 0,14 19 1,73 0,81 0,32 0,16 0,16 0,15 106 1,08 0,38 0,15 0,15 0,16 0,15 0,96 0,60 0,17 0,15