Сублимация температура и время: Режимы термопереноса (температура — время) для сублимации

Режимы термопереноса (температура — время) для сублимации

Изображение	Заготовка/материал	t Цельсий	t Фаренгейт	Время, секунды	Бумага	Комментарии
	керамические и стеклянные кружки	180	356	165	Фотобумага матовая 120 гр Сублимационная бумага
	футболки для сублимации	180-200	356-392	35	Сублимационная бумага	Для увеличения насыщенности цветов можно увеличить температура на 10-15 градусов Цельсия
	Футболки Evolution	180	356	100	Сублимационная бумага
	металл под сублимацию металлические пластины	200	392	90	Сублимационная бумага	Контролировать перенос. После переноса бумага должна быть слегка бежевого оттенка
	паззл магнитный	200	392	60	Сублимационная бумага	Необходимо закреплять бумагу термоскотчем
	паззл картонный	200	392	120	Сублимационная бумага	Необходимо закреплять бумагу термоскотчем
	часы стеклянные под сублимацию доска для резки стеклянная	200	382	120	Сублимационная бумага	Печатать НЕ в зеркальном отражении. Перед нанесением прогреть доску в течение 30 сек.
	Тарелки керамические	190	374	4×40	Сублимационная бумага	1. прогреть дно 2. 4 подхода по 40 сек. 3. Поворачивать тарелку на 90 град. при каждом подходе
	Фотокамни	200	392	180	Сублимационная бумага для керамики	1. Прогреть камень в течение 10 сек 2. Накрыть камень теплопроводным силиконовым листом на 180 сек 3. Зажать камень на 40-60 сек без силиконового листа
	Брелоки (гос. номер)	180	356	50 с силиковым листом 120 без силиконового листа	Сублимационная бумага	При переносе рекомендуется использовать лист термостойкого силикона (толщиной не менее 2 мм)
	Пластик для сублимации	195	383	75	Сублимационная бумага	Необходимо закреплять бумагу термоскотчем Использовать силиконовый лист теплопроводный
	Кепки (бейсболки)	180	356	35	Термотрансферная бумага	Перед переносом прогладить заготовку кратковременным прижатием плиты
	Чехлы 2D для телефонов	200	382	90	Сублимационная бумага
	Подушки для сублимации	180-200	356-392	30-35	Сублимационная бумага
	Коврик для мыши	200	382	90	Сублимационная бумага
	Фляги спортивные и термосы	200	382	120 с силиковым листом 60 без силиконового листа	Сублимационная бумага
Материалы не для сублимации	Термотрансфер для светлых тканей	180	356	15-30	Термотрансферная бумага Обычные чернила для фотопечати	Печать в зеркальном отражении После переноса дать остыть 20 секунд
	Термотрансфер для темных тканей	180	356	15-30	Термотрансферная бумага Обычные чернила для фотопечати	1. Печать НЕ в зеркальном отражении 2. Отделить мягкий слой от подложки 3. После переноса дать остыть 2-5 минут 4. Обязательно использовать кальку для выпечки!
	Пленка FLEX	155	311	15	Пленка FLEX	Вырезать апликацию на плоттере в зеркальном отражении

Сублимация. Подробный обзор технологии и процесса переноса изображения

Сублимационная печать является одной из ключевых в рекламе. Она помогает легко перенести изображение (фотографию) в черно-белых или разноцветных красках на специальный материал (изделие). Обычно это заготовки металла, ткани, керамики, дерева, стекла и другие. На материал наносят сублимационное покрытие. Оно производится на фабрике из сублимационного лака. Это слой полиэстера.

Общие сведения о сублимации

Сублимация представляет собой процесс, когда вещество из твердого состояния переходит сразу в газообразное. Жидкое состояние минуется. Процесс возможен при нагреве материалов до температуры выше 100 градусов Цельсия. Впервые ее создали на ткани. Синтетика после нагрева превращается в рыхлую. Похоже на открытие пор. В них потом попадают чернила. Ткани из натуральных материалов так не делают. 

Детальный обзор сублимационного переноса рисунка на заготовленный материал

Для переноса изображения необходимо иметь следующие материалы и оборудование:

• термопресс;
• струйный принтер;
• сублимационные чернила;
• сублимационная бумага;
• термоскотч;
• заготовка.

Печать рисунка и выбор промежуточного носителя

Обратите внимание: изображение на специальной бумаге должно печататься в зеркальном отображении. Она мало впитывает чернил, благодаря своей плотности. На заготовку перейдет около 95% потраченных чернил при производстве. Минус сублимационной бумаги в том, что изображение может смазываться от касания руками. Ее можно заменить матовой фотобумагой, плотность которой будет не меньше 90-120 грамм на квадратный метр.

Крепление отпечатка к заготовке

На декорированное изделие нужно приложить отпечатанную бумагу. Рисунок должен находиться на стороне заготовки. Используем термоскотч для надежной фиксации. Он может выдержать высокую температуру и не отклеиться. Следы от клея также не оставляются на изделии. 

Перенос рисунка с помощью термопресса

Задаем на термопрессе температуру и время. Следим, чтобы был равномерный прижим пресса и заготовки. Ждем, пока термопресс прогреется до нужной температуры и ждем 20 минут. Теперь плита прогрета равномерно. Ставим заготовку в термопресс, хорошо зажимаем и оставляем для нанесения.

Процесс сублимации начался. Тут очень важно соблюдать все рекомендации по технологическому производству.

Готовое изделие

Время закончилось, и мы можем достать готовое изделие. Сублимационная бумага должна быть снята сразу. В противном случае изображение может размазаться.

Виды рекламной продукции

Технология сублимации применяется для изготовления сувенирной продукции, изделий для рекламы, создания красочной одежды.

Это далеко не весь список товаров, которые создают с помощью сублимационной печати.

Преимущества сублимационной печати

Среди достоинств сублимации выделяют:

• изображение на сувенирах не выцветает и имеет стойкость при частых стирках;
• четкость изображения фотографическая, можно печатать сложные разноцветные рисунки;
• не нужно промывать формы, используя токсичные растворы;
• можно заказывать крупные и мелкие тиражи;
• не требуется специальная подготовка от работников;
• печать возможна на разных поверхностях;
• можно получить сквозной двусторонний рисунок с помощью глубокого окрашивания ткани (флаги).

Недостатки технологии

Недостатки у сублимации также имеются:

1. Нужно иметь вытяжку, чтобы удалять неприятный запах. Он возникает при испарении чернил.
2. Используйте только светлые, однотонные ткани для получения контрастного рисунка. 
3. Текстиль должен иметь больше 60 процентов синтетики.
4. Есть возможность масштабирования.

Технология проста в использовании, поэтому ее можно применять и дома. Знания о Photoshop помогут нанести любой принт на футболку или кружку. Чтобы наладить процесс изготовления, нужно будет попробовать технологию на нескольких футболках и чашках. Как видите, сублимационная печать не зря одна из ключевых в рекламе. Ведь с ее помощью можно получить прекрасные яркие, стойкие к воздействиям принты. Синтетические ткани подходят для сублимации лучше всего. А вот для натуральных стоит использовать предварительную обработку праймером. Иначе изображение будет размытым. Сначала нужно выбрать материал, на который будет наноситься рисунок. После этого легче будет определиться с оборудованием для него. Хоть стоимость оборудования высокая, но сама печать стоит недорого. Поэтому можно осуществлять печать даже дома, оборудовав немного места для себя.

Подписывайтесь на наш блог!

Расскажем всё самое важное и интерсное!

Теги:
сублимация

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.

Режимы термопереноса (температура — время) для сублимации

Изображение	Заготовка/ материал	t Цельсий	t Фаренгейт	Время, секунды	Бумага	Комментарии
	керамические и стеклянные кружки	190	374	240	Сублимационная бумага Бумага матовая 120 гр/м2	Рекомендуем делать отступ от дна — 5мм
	синтетические ткани футболки полиэстер коврики и мягкие костеры	170	338	120	Сублимационная бумага Бумага матовая 120 гр/м2	Для увеличения насыщенности цветов можно увеличить температура на 10-15 градусов Цельсия
	металл под сублимацию металлические пластины	190	374	50-90	Сублимационная бумага	Контролировать перенос. После переноса бумага должна быть слегка бежевого оттенка
	металлические брелоки	190	374	20-30	Сублимационная бумага Бумага матовая 120 гр/м2
	пазл	170	338	180	Сублимационная бумага
	часы стеклянные под сублимацию доска для резки стеклянная	190	374	180	Сублимационная бумага	Печатать НЕ в зеркальном отражении
	Тарелки керамические	190	374	4×40	Сублимационная бумага	1. прогреть дно 2. 4 подхода по 40 сек. 3. Поворачивать тарелку на 90 град. при каждом подходе
	Костеры на пробковой основе	170	338	180	Сублимационная бумага	Не забудьте снять защитную пленку!
	Фотокамни	190	374	240+60	Сублимационная бумага для керамики! Бумага матовая 160 гр/м2!	1. Прогреть камень в течение 10 сек 2. Накрыть камень теплопроводным силиконовым листом на 240 сек 3. Зажать камень на 40-60 сек без силиконового листа
	Магниты под сублимацию	180	356	40	Сублимационная бумага	После переноса снять бумагу с заготовки и разгладить полимерный слой
	Пластик под сублимацию (КРОМЕ ПАЗЛОВ)	210	410	120	Сублимационная бумага Бумага для фотокамней
	Бейсболки синтетические	210	410	90	Сублимационная бумага
Материалы не для сублимации	Термотрансфер для светлых тканей	180	356	15-30	Термотрансферная бумага Обычные чернила для фотопечати	Печать в зеркальном отражении После переноса дать остыть 20 секунд
	Термотрансфер для темных тканей	180	356	15-30	Термотрансферная бумага Обычные чернила для фотопечати	1. Печать НЕ в зеркальном отражении 2. Отделить мягкий слой от подложки 3. После переноса дать остыть 2-5 минут 4. Обязательно использовать кальку для выпечки!
	Пленка FLEX	155	311	15	Пленка FLEX	Вырезать апликацию на плоттере НЕ в зеркальном отражении

Сублимация. Температурные режимы

ТАБЛИЦА РЕЖИМОВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СУВЕНИРНОЙ ПРОДУКЦИИ
Внимание, данные по температуре и времени необходимо корректировать под каждый пресс индивидуально, это связано с небольшой погрешностью термодатчиков!
№	Продукция	Т, °С	Время, сек.	Предупреждения
1	Кружки керамические	170-190	120-180	1) Не забывайте преобразовывать изображение в зеркальный вид.
				2) Отрегулируйте высоту и давление прижима до начала работ.
				3) Убедитесь, что бумага и кружка плотно прилегают друг к другу.
2	Тарелки керамические	180	100-120	1) Не забывайте преобразовывать изображение в зеркальный вид.
				2) Начинайте перенос изображения, когда пресс нагрелся до заданной температуры.
3	Плитка керамическая	180-185	150	1) Не забывайте преобразовывать изображение в зеркальный вид.
				2) Разместите, бумагу с изображением на силиконовой подложке пресса фотографией вверх, затем положите плитку лицевой стороной на бумагу.
4	Зажигалка	180-185	100-120	1) Не забывайте преобразовывать изображение в зеркальный вид.
				2) Возможность переноса изображения на две стороны.
5	Майки белые 75%-100% хлопок (при использовании термотрансферной бумаги для светлых тканей)	150	15	1) Не забывайте преобразовывать изображение в зеркальный вид.
				2) Используются чернила только на водной основе!
				3) Использование только для маек  (хлопок 75% -100%).
				4) После переноса снимайте термотрансферную бумагу с майки как можно быстрее.
6	Майки черные 75%-100% хлопок (при использовании термотрансферной бумаги для темных тканей)	150	15	1) Использование только для черных маек
				2) Используются чернила только на водной основе!
				3) Печатайте изображение НЕ В ЗЕРКАЛЬНОМ ВИДЕ.
				4) Снимите пленку с термотрансферной бумаги и разместите бумагу на майке лицом вверх.
				5)Поместите пленку на термотрансферную бумагу, убедитесь, что гладкая сторона пленки лежит лицом к изображению.
				6) После переноса снимайте термотрансферную бумагу с майки как можно быстрее.
7	Майки белые 100% синтетика или не более 40% хлопка (использовать сублимационные чернила), шарф	160-170	100-120	1) Использование для маек, где присутствует не более 40% хлопка
				2)  Не забывайте преобразовывать изображение в зеркальный вид.
8	Полотенце, прихватка, коврик для мыши, силиконовый костер	155	65	1) Проложить изделие белой бумагой с обоих сторон.
				2) Не забывайте преобразовывать изображение в зеркальный вид.
9	Пазл	180	90	1)Изображение при переносе должно быть в правильном размере.
				2) Не забывайте преобразовывать изображение в зеркальный вид.
10	Подушки и наволочки	180	120-140	1) Не забывайте преобразовывать изображение в зеркальный вид.
11	Пазл магнитный	125	300	1) Не забывайте преобразовывать изображение в зеркальный вид.
				2) Данные по температуре и времени указаны для бумаги InkTec
				3) Способ выкладывания для термопереноса: пазл магнитной стороной вниз, бумага, прокладка (например, 2 слоя тефлоновой ткани)
				4) Перед использованием необходимо остудить!
12	Кружка металлическая (автокружка)	180-185	100-120	1) Не забывайте преобразовывать изображение в зеркальный вид.
				2) Для некоторых артикулов время можно уменьшить до 80 секунд.
13	Металлические фляжка, термос	180	60	1) Размер изображения должен быть не более 10см
				2) При переносе нужно открыть фляжку и снять с нее пробку
				3) Давление прижима не должно быть большим, можно погнуть фляжку.
14	Кофейная кружка	180	30	1) Размер изображения должен быть не более 4,5см
				2) При переносе изображения старайтесь держать кружку посередине нагревательного элемента.
15	Кружки пластмассовые	150-160	40	1) Не забывайте преобразовывать изображение в зеркальный вид.
				2) Отрегулируйте высоту и давление прижима до начала работ.
				3) Убедитесь, что бумага и кружка плотно прилегают друг к другу.
				4) Обязательно условие: использование металлических форм (арт.10239,10240)!
16	Тарелки пластмассовые	150-160	40	1) Не забывайте преобразовывать изображение в зеркальный вид.
				2) Начинайте перенос изображения, когда пресс нагрелся до заданной температуры.
17	Тарелки металлические	190-200	60-90	1) Не забывайте преобразовывать изображение в зеркальный вид.
				2) Снимите защитную пленку с материала.
18	Стальные пластины (брелки, зеркала)	180-185	100-120	1) Не забывайте преобразовывать изображение в зеркальный вид.
				2) Снимите защитную пленку с материала.
19	Аллюминиевые пластины (металлические тарелки)	180-185	40-60	1) Не забывайте преобразовывать изображение в зеркальный вид.
				2) Снимите защитную пленку с материала.
Режимы для вакуумно-сублимационной машины
20	Чехлы для вакуумно-сублимационной машины Пластик	190-200	360-400	1) Время дано для прогретой до 190-200°С машины.
				2) Обязательное условие: использование металлических форм (арт.10911, 10912)!
21	Кружки керамические (силиконовый зажим)	200	540	Время дано для прогретой до 200°С машины и на изготовление 1 кружки
			720	Время дано для прогретой до 200°С машины, на изготовление 6-12 кружек
22	Кружки керамические (металлический зажим)	180	360	Время дано для прогретой до 180°С машины и на изготовление 1 кружки
23	Тарелки керамические	190-200	400-420	Время дано для непрогретой машины.
24	Фотокамень	200	480	Время дано для непрогретой машины.
25	Плитка керамическая	180	360	Время дано для непрогретой машины.
26	Рюмки стеклянные	195	420	1) Время дано для прогретой до 195°С машины (на 7 рюмок)
				2) Обязательное условие: использование пресс-формы (арт.8308)!
27	Изделия из металла: Брелки, зеркала, металлические пластины	190-200	180	Время дано для прогретой до 190-200°С машины.
28	Изделия из пластика: тарелки, кружки, пазлы	190-200	400-420	Время дано для прогретой до 190-200°С машины.
29	Изделия из стекла: фоторамки, часы	190	420	Время дано для прогретой до 190°С машины.
30	Изделия из силикона: костеры, коврики для мыши	170	180	Время дано для прогретой до 170°С машины.
31	Кружка Пивная	200	400-480	Время дано для прогретой до 200°С машины (от 1 до 7 кружек)

Как печатать на футболках для сублимации.

Рекомендации и советы по сублимационной печати на футболках.

Вопросы-Ответы:

   1.Возможна печать сублимацией на хлопке?
Сублимация – это переход молекул сублимационной краски из твёрдого состояния в газообразное под воздействием температуры и соединение с молекулами синтетики.
Так как в хлопке нет синтетических молекул, при переносе изображения картинка получится расплывчатой. Исказятся некоторые цвета и при стирке картинка смоется.

   2.Размер капли принтера, какие чернила лучше
Чернила бывают густые и жидкие. Сублимационные чернила InkTec относятся к жидкому виду чернил. Они идеально подойдут для принтеров Т50 и 1410. Либо другого принтера с каплей 1,5-2,0 пл. А к примеру чернила Durafos для указанных принтеров не подойдут, поскольку они густые и могут забить голову принтеру. Можно использовать любой принтер, который подходит для сублимационной печати, а чернила подобрать под него индивидуально.

   3.Можно ли на одном принтере использовать две СНПЧ
В принтер можно вставить как картриджи так и СНПЧ. Нас часто спрашивают – можно ли на одном принтере использовать две СНПЧ. Одну с сублимационными чернилами, другую с водными чернилами. Использовать две СНПЧ можно, так как оба вида чернил на водной основе. Единственное что нужно после замены чернил 4-6 раз сделать прочистку дюз. Вы с лёгкостью сможете печатать на водных чернилах, а когда нужно поставить СНПЧ с сублимационными чернилами. Но это не рентабельно. Ведь сублимационные чернила стоят не дешево и тратить их на постоянные прочистки просто не рационально. Рациональней будет купить отдельный принтер и печатать на нём только сублимационными чернилами.

   4.Можно ли печатать на серых футболках
Есть мнение, что методом сублимации можно печатать только на белых футболках. Это не так. На серых футболках для сублимации тоже можно печатать.

   5.Необходимо запомнить, что нужно накрывать футболку сверху (а лучше и снизу тоже) чистой белой офисной бумагой типа Lomond либо калькой. Так как краска раз за разом будет оставаться на бумаге, нужно периодически менять листы. Плюсом в прокладывании бумагой является то, что у Вас всегда будут чистые футболки.

   6. От каких параметров зависит яркость футболок? От режимов термопереноса? Давление, время, цветовая палитра принтера, тип бумаги?
 
От всех перечисленных параметров безусловно зависит качество отпечатанного изображения. Одним из главных параметров является яркость и сочность печати принтером. Если печать на принтере получается бледной, то и отпечаток на футболке не будет насыщенным. Например на принтере Epson T27 выходят очень яркие отпечатки, хоть и немного приглушенные из-за сублимационных чернил. Советуем Вам выбирать проверенные модели принтеров, а также опытным путём подобрать параметры переноса при которых конечный отпечаток на изделии будет ярким и насыщенным.

   7.Как переносить изображение на футболку.
 
Нужно взять две металлических линейки 30 и 40 см. Разложить футболки и прогреть её прессом около 5 секунд. Кладём на футболку просушенный сублимационный отпечаток. Сверху на отпечатке размещаем линейку. Металлическая линейка хорошо придерживает лист. При помощи второй линейки вымеряем расположение картинки на футболке. После выравнивания накрываем футболку вместе с отпечатком и линейкой бумагой формата А3 либо калькой.
Далее поверх листа А3 размещаем вторую линейку, так чтобы она не легла на линейку, которая расположена под листом. Нажимаем на линейку расположенную вверху. Теперь у нас крепко зафиксирован отпечаток на футболке и накрывающий его лист. Вытаскиваем линейку расположенную внизу и потом поднимаем вторую линейку находящуюся вверху.
Закрываем термопресс.
При использовании описанного метода расположения, отпечатанный рисунок не сдвинется на футболке.

    8.Можно ли отпечатать сразу много картинок и переносить их в течении месяца.
 
В принципе с отпечатком ничего не случится, главное его не поцарапать и не затереть. Чернила на отпечатке в сухом состоянии, поэтому при механическом воздействии отпечаток можно повредить. Мы советуем такие отпечатки использовать только на кружки и тарелки.

   9. Сколько времени футболка должна находиться под прессом?
 
Чем меньше по времени футболка располагается в прессе, тем лучше. Наиболее распространённые параметры переноса на футболки 190 С и 45 секунд. Также подойдут параметры 180 С и 90 секунд, однако если получится без потери в качестве увеличить температуру до 190 С и убавить время, то это будет отличный результат.

   10. В какой последовательность класть майку и бумагу и лист с картинкой под термопресс?
 
На резиновый коврик, который лежит на нижней плите кладём лист чистой бумаги, на него футболку, далее отпечаток (лицом к футболке) и сверху лист чистой бумаги.
Также можно использовать тефлоновый лист, которым накрывается весь «бутерброд» перед закрытием пресса.

    11. Какую температуру по фаренгейту и время выставлять, для сублимационных футболок и пазлов?
 
Для пересчёта из Фаренгейта в Цельсий можно воспользоваться любым сервисом в интернете.
Например. Параметры перевода на футболки 190 С (374 °F) и 45 сек.
На пазлы 190 С и 20+20 секунд.  Их нужно перевернуть через первые 20 сек.
Это параметры для магнитных пазлов, а для простых подходят параметры 180 С и 90 сек. без переворачивания.

   12.Сколько по времени и при какой температуре держать футболку? В наличии: футболки для сублимации хлопок/синтетика, бумага  для сублимации  Magic Trans 100гр/м2, краски InkTec для сублимации и стандартный плоский термопресс HP3804B 38*38 см, пневмоамортизатор
 
Средние параметры переноса 185-190оС и 45-90 секунд. Зависит от модели пресса и самих футболок.

   13.При распечатывании рисунка на сублимационной бумаге нужно ли вырезать сам рисунок или можно класть в пресс целиковый лист?
 
Печатаем рисунок в зеркальном отображении на сублимационной либо обычной матовой бумаге. Далее отпечатанный лист закрепляем на изделии (например на кружке либо футболке). Если нужно отрезаем лишние куски бумаги. После этого располагаем заготовку в прессе, по истечении заданного времени вынимаем, убираем лист. Изделие готово.
При сублимационной печати отпечатанное изображение переносится с бумаги на заготовку благодаря миграции частиц краски. Миграция происходит благодаря температурной обработке.
 
Переносится только отпечатанный рисунок. Бумагу после печати выбрасываем. Сублимационный метод печати возможен только на светлую синтетику. На хлопке сублимация не держится.

   14. Можно ли сначала распечатать 20 картинок подряд, а потом уже эти 20 штук пускать под термопресс? Или краска долго не живет на бумаге?
 
Для начала всё распечатываем на бумаге, а потом делаем термоперенос на футболки.

   15.Можно ли нанести сублимацию на чёрную футболку.

На тёмные и чёрные ткани сублимация не переносится. Рисунка просто не будет видно.

   16.Как угадать размер футболки на человека.
 
Нужно попросить заказчика, чтобы он померил размеры своей футболки желательно на ровной поверхности. Мерить нужно по ширине от одной области подмышек до другой и по высоте – от плечевого шва и до самого низа. По полученным данным можно будет подобрать вариант из футболок имеющихся в наличии.

   17. Методы переноса изображения на футболку
 
Наносить изображение на футболки можно методом сублимации, термотрансферного переноса при помощи термотрансферных плёнок, прямой печати на текстильном принтере.

   18. Какое оборудование необходимо иметь для качественного переноса изображений путем использования термопленки.
 
Для работы с термотрансферной плёнкой Вам понадобится оборудование:
— Компьютер с установленной программой CorelDraw (версия Х3 и выше), либо Art-Cut
  — Режущий плоттер
    — Термопресс

   19. При переносе изображений на футболки для сублимации стали появляться черные точки на чистых местах (там, где нет изображения). Как с этим бороться. После стирки пятна остаются.
 
Скорее всего это переносится не с отпечатка.
Для проверки нужно зажать в термопрессе футболку для сублимации из этой же партии без распечатки.
 
Есть вероятность, что это проявляются микроскопические остатки в виде пыли от цветных ниток, которые использовались при изготовлении на фабрике.
Краситель из этой «пыли» впитывается в волокна футболки. Удалить это практически не возможно.
 
Во избежание описанных проблем рекомендуем стирать футболки до печати.
 
Также есть вероятность, что это глюк при печати. Здесь уже нужно разбираться с принтером и макетом.
 
Печатать желательно с открытой крышкой, а лучше даже сделать воздухоотвод к сублимационному принтеру, чтобы микроскопические капли чернил не попадали на бумагу.
 
Желательно проверить исходный отпечаток, который использовался на качество. Также причиной может быть брак самой футболки. Можно попробовать запечь ее без использования отпечатка на бумаге, но обязательно нужно накрыть футболку чистым листом обычной офисной бумаги. После проделанной процедуры текстиль должен остаться белым.
 
Черные точки могут появляться и из-за остатков волокон, чернил и пыли, оседающих на плиту термопресса. В таком случае, надо чаще чистить поверхность плиты.. Хуже, если это проявляются микрокапли с отпечатка, В таком случае нужно прочистить весь принтер и в особенности печатающую головку и ролики захвата бумаги. Проведите чистой сухой салфеткой по неподвижным деталям принтера, возможно они тоже нуждаются в чистке.
 
 Возможно виной всему острые металлические шестеренки, которые протягивают бумагу через тракт принтера. Сублимационные чернила, налипают на острые кончики и не успевают засохнуть на бумаге и потом отлипают на чистые и сухие участки изделия.
Можно попробовать уменьшить скорость печати. В этом случае, печатающая голова принтера будет наносить краску за один проход, а возвратное движение будет делать в холостую, давая тем самым время на высыхание чернил.
 
 
В данном случае три варианта решения проблемы.
—       Проверить непосредственно картинку, так как  с неё  могут переносится точки.
—        Проблема в самих футболках. Нужно попробовать на других или постирать имеющуюся.
—        Почистить все оборудование. Особое внимание уделить печатающей головке и роликам захвата.

Практические советы мастерам сублимации | PAGBAC.RU

Набивать шишки на своих ошибках всегда больно. Особенно, когда ты вкладываешь деньги в расходные материалы, оборудование и продвижение своих услуг.

С сублимацией та же история. Бесчисленное количество футболок и кружек будет испорчено, если не набить руку. Или если не следовать советам, приведенным в данной статье.

Здесь не будет вводной части и «воды» с определением слова «сублимация», историей возникновения сублимации и рассказе о том, как печатаются футболки и какой у них состав ткани. Материал предназначен для людей, которые уже владеют термопрессом и фотопринтером с СНПЧ, заправленной сублимационной краской, и хотят постоянно улучшать качество своих услуг в сфере сублимации.

Бумага для сублимации

Содержание статьи

Одна из основных проблем бумаги для сублимации компании IST и других представителей индустрии — это передержка расходного материала на границе при растаможке без соблюдения должных условий хранения по температуре и влажности помещения. Это приводит к тому, что бумага получает хроническую «погнутость», которая не снимается скручиванием в противоположную сторону.

Храните бумагу под гнётом, поддерживая влажность в помещении

Скрученная бумага в долгой перспективе наносит вред печатной головке принтера, так как из-за вздутости бумаги печатная головка «шаркает» по ней. Это может нанести механические повреждения дюзам головки.

Помимо этого на сублимационной бумаге остаются мажущие следы от чернил, которые либо испортят бумагу либо конечное изделие (футболку или кружку, например), если Вы не обнаружите мажущее пятно вовремя.

вздутая бумага

Поэтому внимательно проверяйте бумагу при покупке. Не все продавцы расходных материалов для сублимации знают о подобной проблеме. Или делают вид, что не знают.

Процесс сублимационной печати

Далее перечислим полезные советы и приёмы, которые помогут избежать потерь качества при печати.

Приблизьте и проверьте файл на лишние артефакты

Если Вы подвергали фотографию серьёзным корректировкам в фоторедакторе, особенно, если пользовались ластиком в фотошопе, внимательно проверьте изображение на остатки нестертых «пятен».

Дело в том, что после печати эти артефакты могут быть не видны на сублимационной бумаге, но при нагреве и термопереносе яркость чернил увеличится в разы, и на конечном изделии Вы получите несмываемую кляксу — брак.

пятна на футболке при сублимации

Вкладывайте бумагу в футболки

Если не вкладывать листы обычной белой офисной бумаги в футболку, высока вероятность того, что изображение отпечатается на противоположной стороне изделия. Отстирать картинку со спины футболки будет уже невозможно.

Обрезайте бумагу по контуру или по краям при печати на футболках

Во время струйной печати на края бумаги могут попадать частицы краски, невидимые на листе. При переносе на футболку могут остаться черные углы от бумаги.

брак при печати сублимацией

Дайте бумаге с принтом высохнуть после печати на принтере

Существует два вида сублимационной бумаги:

1. Долгосохнущая бумага
2. Быстросохнущая бумага

Долгосохнущая бумага передает на изделие более яркие цвета, так как глубже впитывает чернила и с большей степенью их от себя отдает на изделие. Однако, если не дать ей подсохнуть, изображение может получиться с небольшими разводами и сторонними пятнами. Особенно это отражается на кружках. К бумаге этого типа можно отнести, например, сублимационную бумаги корейской компании IST.

Быстросохнущая бумага удобна тем, что переносить изображение на изделие можно сразу, но яркость конечного принта при этом будет меньше. Ее, конечно, можно увеличить путем более длительного прогрева изделия и более высокой температуры, но эффект скорее всего все равно будет ниже, чем при использовании долгосохнущей бумаги. Как правило быстросохнущей является noname китайская сублимационная бумага.

Мы рекомендуем использовать быстросохнущую бумагу для кружек и долгосохнущую бумагу для футболок.

Регулируйте силу прижима термопресса при печати на разных изделиях

Не секрет, что плотность футболки значительно отличается от плотности свитшота или толстовки. Даже между свитшотами возможно различие по плотности и качеству ткани. Отсюда и необходимость регулирования силы прижима плиты термопресса. В противном случае на одежде останутся заметные следы, которые потом непросто (а порой невозможно) прогладить или выстирать. При этом нужно помнить, что на ручных недорогих термопрессах сила прижима может увеличиваться сама собой при поворотах плиты из положения в положение — силу прижима плиты следует регулировать постоянно.

Также постарайтесь не подкладывать под плиту воротник: высока вероятность получить отпечаток воротника на задней части горловины изделия.

Не пытайтесь совмещать листы бумаги с двумя напечатанными половинками изображения

Не тратьте время. Вы никогда не добьетесь абсолютного совпадения двух половинок картинки. Если есть необходимость печатать, например, не А4, а А3-А2 изображения, лучше приобрести принтер соответствующего формата.

Однако, есть один лайфхак сублимации, который мы бы Вам не рекомендовали к использованию, но в безвыходной ситуации можно воспользоваться таким способом. Для успешного совмещения двух изображений Вам потребуются фигурные ножницы виде волны (такие можно приобрести в магазинах для рукоделий).

1. В настройках драйвера Вашего принтера найдите режим печати «внахлест». У большинства принтеров такой режим доступен в свойствах принтера — параметр «Многостраничность». Далее требуется выбрать печать плаката и указать его размер, выбрав режим «внахлест» и выбрав метки перекрытия. Также установите метки выравнивания, они Вам понадобятся при совмещении двух частей картинок.
2. С помощью фигурных ножниц аккуратно вырежете схожие части изображения, оставив метки совмещения. Волнообразный вырез необходим для того, чтобы снизить заметность стыка на конечном принте. Дело в том, что человеческий глаз не воспринимает подобного вида стык, если он сделан аккуратно.
3. Совместите два изображения с помощью стыковочных меток и склейте их скотчем, после чего не забудте обрезать все лишние стыковочные метки.
4. Совместите по меткам две картинки на самом изделии и закрепите их термоскотчем.

Данный метод подходит только для ниндзя сублимации. Мы не рекомендуем использовать его при изготовлении заказов для Ваших покупателей, но для расширения кругозора такие вещи полезно знать.

Советы при печати кружек сублимацией

Отдельно хотелось бы привести список жизненно необходимых знаний, которые понадобятся Вам при печати на кружках:

1. Покупайте качественные заготовки.
   Качество бланковых кружек — основа выполнения успешного заказа на кружки. Тут действительно работает правило «скупой платит дважды», так как из 100 дешевых кружек, в лучшем случае около 20 у вас могут выйти с браком.
2. После завершения процесса печати, вытащив кружку из термопресса, дайте ей остыть, не отклеивая бумагу от кружки. Этот совет обусловлен тем, что в нагретом до 200 °C состоянии верхний слой полиэфирного покрытия кружки нестабилен. При снятии бумаги «нагорячую» высок риск получить брак и искажение картинки даже на кружках высокого качества.
3. При больших тиражах используйте диспенсер для скотча. Этот небольшой инструмент ускорит процесс приклеивания бумаги с принтом к кружке во много раз.

При производстве тиража изделий проверяйте соответствие цветов

Постоянно контролируйте, что все изделия в тираже имеют одинаковую цветовую гамму. Иногда бывает, что в следствие постепенного засорения печатной головки в процессе длительной печати цветовая гамма отпечанных принтов подвергается перекосу и диспропорции. Замыленному взгляду это может быть незаметно. По итогу Вы получите претензию от заказчика. В такой ситуации нужно сделать прочистку принтера и дать ему 15 минут «отдохнуть».

проблемы с цветностью

Экспериментируйте с режимами печати и постоянно улучшайте качество своей продукции

Последний совет, который хотелось бы дать уважаемым мастерам сублимации — это постоянно искать пути улучшения качества печати. Всегда можно поэкспериментировать с температурным режимом, силой прижима, настройками печати, бумагой, обработкой изображения и так далее. В качестве мотивации и профессионального роста рекомендуем прочесть книгу Масааки Имаиа «Кайдзен. Ключ к успеху японских компаний» и в целом, проникнуться философией и концепцией Кайдзен, позволяющей достичь преимущества перед конкурентами в любой сфере производства.

График температуры и времени сублимации

В этой таблице времен и температур для сублимации продуктов
мы оставляем вам приблизительное время и температуру приблизительных для процесса сублимационной печати,
Следует отметить, что каждая пластина или термопресс для сублимации может различаться по температуре.
и тип степеней.Вы можете найти термопресс для шуб или термопресс для сублимации текстиля или ткани с помощью
градусов Фаренгейта или Цельсия в зависимости от модели и марки.

Вы можете найти в таблице или Вы можете найти в таблице или перечислить температуры и время для сублимации ткани,
кружки, волшебные кружки, одежда из полиэстера, сублимируемый коврик для мыши, полиэфирная лента для браслетов
это сублимируемая ткань, алюминиевые бутылки.

Границы | Важность сублимации снега на гималайском леднике

Введение

Сублимация снега — это потеря воды из снежного покрова в атмосферу из-за прямого фазового перехода снега в водяной пар.Сублимация может происходить на статической снежной поверхности и усиливается в условиях заноса и метели. Несколько исследований показали важность сублимации для водного баланса в Арктике (Box and Steffen, 2001), Антарктике (Van Den Broeke, 1997), канадских прериях (Pomeroy and Li, 2000) и альпийских районах (Wagnon et al. , 2003; Strasser et al., 2008; MacDonald et al., 2009, 2010; Bernhardt et al., 2012; Gascoin et al., 2013; Marks et al., 2013; Vionnet et al., 2014; Zhou et al. ., 2014).Потери снежной массы из-за сублимации оцениваются в пределах от 0,1 до 90% от общего количества снегопадов (Strasser et al., 2008; MacDonald et al., 2010; Groot Zwaaftink et al., 2013), в зависимости от подхода к модели, местоположения и период наблюдения. Например, сублимация из-за метели также в значительной степени неизвестна (например, Brun et al., 2013), что приводит к большому разнообразию оценок сублимации. На основании предыдущих исследований ожидается, что условия на большой высоте в Гималаях благоприятствуют сублимации, т.е.е., низкое атмосферное давление, высокая скорость ветра и сухой воздух (Wagnon et al., 2013). Однако темпы сублимации в высокогорных Гималаях остаются неустановленными, и значение сублимации для водного баланса на высотах неизвестно. Следовательно, количественная оценка скорости высотной сублимации имеет важное значение для улучшения нашего понимания водного баланса в водосборных бассейнах Гималаев.

Многие исследования основаны на моделировании сублимации и не имеют подтверждения прямыми наблюдениями (например, Bowling et al., 2004; Гордон и др., 2006; MacDonald et al., 2010; Groot Zwaaftink et al., 2013). Можно выделить два разных метода наблюдения сублимации. Первый — это гравиметрический метод, при котором вес части снежного покрова непрерывно отслеживается с помощью сублимационной ванны (Wagnon et al., 2003; Herrero and Polo, 2016). Для условий без талого снега уменьшение веса относят к сублимации. Однако ветровая эрозия снежного покрова также приводит к уменьшению веса снежного покрова, что может неправильно интерпретироваться как сублимация, что приводит к большим неточностям в измерениях.Второй метод — это метод вихревой ковариации (например, Litt et al., 2015; Sexstone et al., 2016; Radić et al., 2017), который обеспечивает «прямые» наблюдения турбулентных потоков, которые можно использовать для получения энергии массообмен между поверхностью снега и атмосферой (Molotch et al., 2007; Reba et al., 2012). Этот метод определяет турбулентные потоки на основе статистического анализа высокочастотных данных о вертикальной составляющей ветра, температуре воздуха и водяного пара. Полученные скрытые тепловые потоки могут быть преобразованы в скорости сублимации с использованием скрытой теплоты сублимации.Инструменты вихревой ковариации — это проверенный метод количественной оценки сублимации снега (Sexstone et al., 2016). Однако эти данные нуждаются в обширной постобработке для получения надежных турбулентных потоков (Reba et al., 2009). Этот метод основан на предположениях как о стационарности, так и о однородности потока, которые нарушаются на сложной местности, а также на устойчивых пограничных слоях, которые часто встречаются на покрытых снегом поверхностях. Тем не менее, измерения ковариации вихрей успешно использовались для количественной оценки сублимации снега на заснеженных поверхностях в сложных ландшафтах (Reba et al., 2012; Sexstone et al., 2016) из-за тщательной постобработки данных.

Сублимационные измерения дают оценку по балльной шкале, хотя было обнаружено, что она значительно варьируется в пространстве (например, Strasser et al., 2008). Турбулентные потоки имеют высокую пространственную изменчивость на сложной местности, которая в основном вызвана локальным потоком (Pohl et al., 2006; Gascoin et al., 2013; Mott et al., 2015). Параметризация была разработана по балльной шкале для количественной оценки сублимации. Эти параметризации можно использовать для моделирования и количественной оценки пространственно распределенной сублимации в региональном масштабе и масштабе водосбора, когда доступны метеорологические данные в космосе.Простые эмпирические отношения между сублимацией и номинальными метеорологическими переменными были разработаны ранее (Kuchment and Gelfan, 1996; Strasser et al., 2008). Однако эмпирические отношения часто зависят от региона и не могут быть перенесены между географическими регионами. Более сложный подход Пенмана-Монтейта комбинирует баланс энергии с уравнениями массопереноса и обычно используется для оценки суммарного испарения и сублимации снега (Nakai et al., 1994; Mahrt and Vickers, 2005; Wimmer et al., 2009; Ноулз и др., 2012). Другие методы оценки сублимации включают объемно-аэродинамический метод и метод аэродинамического профиля. Объемно-аэродинамический метод требует измерений метеорологических переменных на одном уровне измерения и параметров снежной поверхности, тогда как метод аэродинамического профиля требует измерений метеорологических переменных на нескольких уровнях. Объемно-аэродинамический метод обычно используется в моделях энергетического баланса для расчета турбулентных потоков между поверхностью и атмосферой, в которых модели вынуждены использовать либо распределенный метеорологический прогноз, либо данные повторного анализа вместо точечных измерений.Объемно-аэродинамический метод связан с неопределенностями, которые связаны с допущением о логарифмическом вертикальном профиле ветра и длинах шероховатостей (Fitzpatrick et al., 2017). Предположение о логарифмическом профиле ветра часто нарушается над покрытой снегом поверхностью, поскольку обычно очень стабильные атмосферные условия, такие как стокатный поток, подавляют турбулентные потоки. Для учета этого часто применяются поправки на стабильность (например, Radić et al., 2017; Schlögl et al., 2017). Было разработано множество поправок на стабильность, но длина Монина-Обухова L обычно применяется для учета изменения устойчивости (Фитцпатрик и др., 2017; Радич и др., 2017; Schlögl et al., 2017). Однако теория подобия Монина-Обухова предполагает стационарный горизонтально однородный поток и слой постоянного потока. Эти допущения часто нарушаются на сложной местности и над снежным покровом, что затрудняет применение объемно-аэродинамического метода на ледниках в сложной местности.

В данном исследовании наблюдения за ковариацией вихрей проводились над поверхностью заснеженного ледника в Непале на высоте 5350 м над уровнем моря (a.s.l) за 32-дневный период в октябре-ноябре 2016 г. С этими измерениями сравниваются три параметризации. Наиболее эффективная параметризация используется для получения сублимации в месте расположения системы вихревой ковариации для зимнего сезона 2016–2017 гг. Кроме того, суточная сублимация оценивается над ледником Яла в течение двух характерных дней, т. Е. Влажного и невлажного дня, с использованием ряда метеорологических станций и метеорологических полей с высоким разрешением, смоделированных с помощью модели исследования и прогнозирования погоды (WRF; Skamarock and Klemp, 2008) с целью оценить важность сублимации в высотном водном балансе и балансе массы ледников.

Область исследования

Это исследование проводилось на леднике Яла (рис. 1), леднике с чистым льдом, выходящем на юго-юго-запад. Ледник Яла расположен в центральных Гималаях Непала в долине Лангтанг и является частью системы реки Тришули. Площадь ледника Яла составляет приблизительно 1,5 км ² , а высота колеблется от 5120 до 5615 м над уровнем моря. Барал и др. (2014) рассчитали отрицательный баланс массы -0,89 м в.э. на 2011–2012 гг. по наблюдениям. За последние три десятилетия ледник Яла испытал отрицательный баланс массы из-за уменьшения площади накопления, перехода от снега к дождю и ускоренного таяния ледников в зоне абляции в результате потепления климата (Fujita and Nuimura, 2011).Климат характеризуется муссонными осадками в июне, июле и августе и нечастыми западными штормами, которые приносят снегопады зимой. От 68 до 89% годовых осадков выпадает во время муссонов (Immerzeel et al., 2014). Высота изотермы нулевого градуса колеблется от 6000 до 3500 м над ур. в сезон дождей и зимой соответственно на водосборе Лангтанг (Shea et al., 2015).

Рисунок 1 . Область исследования, включая очертание ледника Яла (голубой), контурные линии высот (темно-синий) и расположение трех микрометостанций (MM), ледника AWS Yala и базового лагеря AWS Yala (звезды).На врезке показано расположение ледника Яла в центральных Гималаях, Непал.

Данные и методы

Описание прибора и данных

Метеорологические данные были собраны в период с октября 2016 г. по апрель 2017 г. с помощью нескольких автоматических метеорологических станций (АМС), расположенных на леднике Яла или рядом с ним (рисунки 1, 2, таблица 1). AWS Yala Glacier и AWS Yala Base Camp, расположенные на леднике и за его пределами соответственно, регистрировали ежечасную коротковолновую и длинноволновую радиацию, температуру воздуха, относительную влажность, скорость ветра и направление ветра.В базовом лагере AWS Yala также было зафиксировано атмосферное давление. Кроме того, инфракрасный анализатор с открытым оптическим трактом и трехмерный анемометр (Campbell Scientific IRGASON) измерили трехмерные компоненты ветра, звуковую температуру и плотность водяного пара (система вихревой ковариации) на участке ледника AWS Яла. Эти измерения были записаны на частоте 10 Гц в зимний период 2016–2017 гг., Но доступные измерения были ограничены периодом с 15 октября по 17 ноября из-за поврежденной карты сбора данных. Помимо АМС, на леднике и за его пределами были установлены три небольшие метеорологические станции.Эти микрометеостанции регистрировали температуру воздуха, относительную влажность, атмосферное давление, скорость и направление ветра с интервалом в 15 минут. Плувиометр, расположенный примерно в 9 км к югу от ледника Яла, контролировал осадки.

Рисунок 2 . Фотографии (A) базовый лагерь AWS Yala, (B) микрометровая станция Yala Ridge и (C) AWS Yala Glacier, включая систему вихревой ковариации (фото: W. Immerzeel).

Таблица 1 .Описание метеорологических станций.

Получение скорости сублимации из измерений вихревой ковариации

Для получения надежных турбулентных потоков требуется постобработка данных ковариации вихрей (Reba et al., 2009). Неопределенности в потоках скрытого тепла и явного тепла, полученные методом ковариации вихрей над заснеженными поверхностями, по оценкам, колеблются от 10 до 20% (Sexstone et al., 2016). В этом исследовании постобработка выполнялась с использованием программного обеспечения EddyPro LI-COR (2016).Это состояло из нескольких шагов. Во-первых, была применена фильтрация направления ветра, чтобы исключить данные о ветре из-за системы ковариации вихрей. Во-вторых, планарное согласование наклона (Wilczak et al., 2001), коррекция плотности (Webb et al., 1980), удаление пиков / счетчиков (Vickers and Mahrt, 1997), коррекция эффектов фильтрации нижних частот (Massman, 2000) и к данным применялись детрендирование с использованием блочного усреднения. Затем качество данных было проверено на основе критериев, определенных Mauder and Foken (2004). Эти критерии проверяют предположение о стационарности, классифицируя данные как данные высокого, среднего или низкого качества.Данные низкого качества (16%) были исключены из расчета турбулентных потоков. Был выбран интервал усреднения потока 10 минут, который отвечал критериям стационарности (Vickers and Mahrt, 1997). 10-минутные турбулентные потоки были объединены в почасовые потоки, чтобы уменьшить ошибки выборки потоков (Vickers and Mahrt, 1997). Наконец, часовые потоки скрытой теплоты были преобразованы в сублимацию или испарение с использованием скрытой теплоты сублимации или скрытой теплоты испарения, соответственно. Разделение на сублимацию и испарение основывалось на температуре поверхности.Предполагается, что сублимация происходит, когда температура поверхности ниже 0 ° C, тогда как испарение происходит, когда температура поверхности равна 0 ° C. Кроме того, предполагается, что вся сублимация и испарение происходят со статической поверхности. После установки системы вихревой ковариации во второй половине дня произошло таяние снега, что привело к уплотнению поверхности снега и маловероятным условиям для метели.

Пробелы в данных не были заполнены, поскольку количество отсутствующих данных в одномесячном временном ряду было ограничено (2.5%). Кроме того, некоторые пробелы в данных возникают только во время выпадения осадков, когда предполагается, что сублимация снега незначительна из-за насыщения воздуха водяным паром.

Параметризация скрытого теплового потока

Существующие параметризации

Для моделирования поверхностного скрытого теплового потока используются разные методы. Три существующие параметризации для скрытого теплового потока были протестированы в сравнении с наблюдаемым скрытым тепловым потоком на леднике AWS Yala. Проверенные параметризации представляют собой объемный аэродинамический метод, уравнение Пенмана-Монтейта и эмпирическое соотношение, разработанное Кучментом и Гельфаном (1996).Эти параметризации были выбраны, поскольку они имеют переменную сложность и / или обычно применяются для расчета поверхностных скрытых тепловых потоков. Потоки энергии были преобразованы в потоки массы с использованием скрытой теплоты сублимации (2,838 МДж кг ^-1 ) или скрытой теплоты испарения л (2,501 МДж кг ^-1 ). Различные статистические показатели были рассчитаны для соответствия между почасовой моделированием и наблюдаемой сублимацией, чтобы оценить эффективность различных параметризаций.Эти меры включают систематическую ошибку, среднеквадратичную ошибку, эффективность Нэша-Сатклиффа и коэффициент корреляции. Протестированные параметризации описаны ниже.

Кучмент и Гельфан (1996) эмпирическое соотношение

Эмпирическое соотношение, разработанное Кучментом и Гельфаном (1996), а позднее принятое Штрассером и др. (2008), вычисляет скрытый тепловой поток LE (Вт · м ⁻² ) на основе скорости ветра u (мс ⁻¹ ; обычно на уровне 2 м) и разницы между фактическим давлением пара e _a (гПа) на уровне измерения и давление насыщения водяным паром на поверхности снега e _surf (гПа), уравнение (1):

LE = 32.82 (0,18 + 0,098u) (ea-esurf) (1)

Давление насыщенного пара e _sat (гПа) на поверхности и на уровне измерения было рассчитано с помощью соотношения Tetens (1930) между температурой воздуха и поверхности T _a / T _s (° C) и e _sat . Предполагалось, что поверхность снега насыщена, тогда как на уровне измерения e было получено из e _sat и измеренной относительной влажности RH (-). T _s был получен из наблюдаемого выходящего длинноволнового излучения и соотношения Стефана-Больцмана, предполагая коэффициент излучения 1,0 (Vionnet et al., 2012).

Уравнение Пенмана-Монтейта

Уравнение Пенмана-Монтейта обычно используется для расчета суммарного испарения, но в нескольких исследованиях это уравнение также применялось для оценки сублимации (Nakai et al., 1994; Mahrt and Vickers, 2005; Wimmer et al., 2009; Knowles et al., 2012). Уравнение 2 дает уравнение Пенмана-Монтейта:

LE = Δ (Rn-G) + ρa cpra (esurf- ea) Δ + γ (1 + rsra) (2)

Где Δ (кПа ° C ⁻¹ ) — градиент кривой давления насыщенного пара, R _n (МДж) — чистое излучение, G (МДж) — тепловой поток грунта, ρ _a (кг · м ⁻³ ) — плотность воздуха, c _p (МДж кг ⁻¹ ) — удельная теплоемкость сухого воздуха при постоянном давлении, γ (кПа ° C ⁻¹ ) — психометрическая константа, а r _a и r _s (sm ⁻¹ ) — аэродинамическое и поверхностное сопротивление соответственно.Махрт и Викерс (2005) показали, что G играет незначительную роль в объяснении дисперсии наблюдаемой сублимации над заснеженной поверхностью. Следовательно, G предполагается равным нулю. r _s также устанавливается равным нулю, так как сублимация рассчитывается на поверхности снега, и устьица листа не оказывает сопротивления. r _a был установлен на 400 с м ^-1 , и это значение обсуждается в разделе «Производительность параметризации».

Объемно-аэродинамический метод

Предыдущие сравнения наблюдаемой вихревой ковариации потока скрытого тепла над покрытыми снегом поверхностями с различными параметризациями показывают, что метод объемной аэродинамики работает хорошо (Reba et al., 2012; Sexstone et al., 2016). Объемно-аэродинамический метод, принятый Litt et al. (2015) был использован здесь для оценки турбулентных потоков. Он состоит из набора из четырех уравнений (3–6), которые решают длину Монина-Обухова L _* (м) с итерационным процессом:

LE = ρaLk2u (qa-qs) (ln (zvz0) -ψm (zvL *)) (ln (zqzq0) -ψq (zqL *)) (3)
H = ρacpk2u (Ta-Ts) (ln (zvz0) -ψm (zvL *)) (ln (ztzt0) -ψh (ztL *)) (4)
L * = -Tv u * 3 кг (Hρacp + 0.61LE) (5)
u * = k u ln (zvz0) -ψm (zv-z0L *) (6)

Где H (Вт · м ⁻² ) — явный тепловой поток, u _* (мс ⁻¹ ) — скорость трения, k (0,4) — постоянная Кармана, T _v (K) — виртуальная температура воздуха, z _v , z _t и z _q (м) скорость ветра, температура и уровни измерения влажности, соответственно, q _s и q _a (кг кг ^-1 ) представляют собой удельную влажность на поверхности снега и уровень измерения соответственно, и были рассчитаны с наблюдаемой температурой и относительная влажность. z ₀ , z _{t 0} , z _{q 0} (м) — длины шероховатости для импульса, явного тепла и влажности соответственно. z _{t 0} и z _{q 0} обычно на один или два порядка меньше, чем z ₀ (Смитс и др., 1998; Каллен и др., 2007; Radić et al., 2017). Длины шероховатости использовались для оптимизации соответствия между смоделированными и наблюдаемыми скрытыми тепловыми потоками. z _t и z _q были вынуждены быть на порядок меньше, чем z ₀ в процедуре оптимизации. После оптимизации за счет минимизации среднеквадратичной ошибки между моделируемой и наблюдаемой сублимацией значения z ₀ , z _t и z _q составили 0,013 м, 0,0013 м и 0,0013 м. соответственно. ψ _m , ψ _h и ψ _q являются поправками на стабильность для переноса количества движения, тепла и пара соответственно.Эти поправки на стабильность были определены согласно Paulson (1970) и Webb (1970), Equations (7-10):

Если zL * <0:

ψm = 2ln (1 + x2) + ln (1 + x22) -2tan-1 (x) + π2 (7)
ψh = ψq = 2ln (1 + x22) (8)

Если 0

ψm = ψh = ψq = -5 zL * (9)

Если zL *> 1:

ψm = ψh = ψq = -5 (ln (zL *) + 1) (10)

Где x определяется как x = (1-16zL *) 1/4.

Оценка метеорологических факторов сублимации

Перед тестированием различных описанных выше параметризаций сначала оценили, какие метеорологические переменные «движут» сублимацией на леднике Яла.Линейные регрессии и множественные линейные регрессии были применены к сублимации, полученной с помощью ковариации завихрений, и к метеорологическим переменным, наблюдаемым за час, измеренным на леднике AWS Яла, чтобы определить, какие переменные имеют наибольшее влияние на скорость сублимации. Чтобы выяснить, требуются ли измерения на леднике для прогнозирования сублимации на леднике, линейные и множественные линейные регрессии были также применены к почасовым метеорологическим данным, измеренным в базовом лагере AWS Yala за пределами ледника. На основе этих оценок была установлена ​​связь между сублимацией и метеорологическими наблюдениями, которые управляют процессом.Связь оценивалась с использованием коэффициента детерминации ( R ² ) регрессий. Кроме того, перекрестная проверка использовалась для оценки соответствия связи между сублимацией и различными метеорологическими переменными. Для перекрестной проверки одно измерение сублимации было опущено перед применением линейной и множественной линейной регрессии к набору данных с измерениями сублимации и метеорологических переменных. Эту процедуру повторяли для всех сублимационных измерений.

Пространственное и сезонное моделирование сублимации снега

Самая эффективная параметризация сублимации была использована для моделирования сезонной сублимации (15 октября 2016–20 апреля 2017 г.) в месте расположения системы вихревой ковариации. Кроме того, эта параметризация использовалась для моделирования пространственного распределения сублимации над ледником Яла для двух характерных дней с низкой и высокой атмосферной влажностью, т.е. 12 ноября 2016 г. и 1 января 2017 г. соответственно. Для моделирования пространственной изменчивости требуются распределенные поля метеорологических переменных.Наблюдения за поверхностью и высоты станций использовались для оценки температуры, которую можно надежно экстраполировать с использованием наблюдаемых значений градиента температуры (Immerzeel et al., 2014). Другие метеорологические переменные были оценены с использованием моделирования WRF с высоким разрешением для двух характерных дней.

Суточные отклонения температуры были получены на основе линейной регрессии посредством наблюдений за температурой воздуха на двух АМС и трех микрометеорологических станциях. Температура воздуха была экстраполирована с ледника AWS Yala на весь ледник с использованием 8-метровой цифровой модели рельефа (Noh and Howat, 2015) и полученных значений градиента температуры.Следовательно, моделирование сублимации имеет пространственное разрешение 8 м.

Пространственные распределения скорости ветра, влажности и температуры поверхности были основаны на моделировании WRF. Коллиер и Иммерзил (2015) успешно применили WRF на сложной местности и смоделировали пространственное распределение осадков на водосборе Лангтанг в Непале. Рай и др. (2017) использовали WRF в режиме моделирования больших вихрей для моделирования турбулентности над сложной местностью с очень высоким пространственным разрешением (30 м), что показало хорошее согласие с наблюдениями.Для этого исследования настройки WRF в значительной степени основывались на настройках, принятых Коллиером и Иммерзилом (2015). WRF использовался в режиме моделирования больших вихрей и вложен в более крупную область для обеспечения моделирования с высоким разрешением (30 м) для ледника Яла. Поля WRF были уменьшены до разрешения 8 м с использованием метода интерполяции кубическим сплайном. Подробная информация о конфигурациях WRF приведена в дополнительном материале. Запустить WRF в течение всего зимнего периода с вычислительной точки зрения было невозможно. Следовательно, WRF работал в течение двух характерных дней; (i) ясное небо, низкая атмосферная влажность и (ii) пасмурная, высокая атмосферная влажность.Пороговое значение для влажного или невлажного дня было установлено на 60%. 12 ноября 2016 г. и 1 января 2017 г. были выбраны в качестве двух репрезентативных дней для невлажного и влажного дня соответственно. Затем почасовые пространственные модели для обоих дней были масштабированы с помощью метеорологических наблюдений с трех станций на леднике. Были рассчитаны почасовые соотношения между полевыми наблюдениями и метеорологическими полями WRF в месте расположения трех метеорологических станций на леднике. Среднее отношение использовалось для масштабирования метеорологических полей WRF.Однако температура поверхности измеряется только в одном месте на леднике, и поэтому пространственные характеристики температуры поверхности были масштабированы на основе одного наблюдения.

Результаты

Наблюдаемый баланс энергии поверхности, метеорология и сублимация

На AWS Yala Glacier все радиационные компоненты и турбулентные потоки были измерены с 15 октября по 17 ноября 2016 г. (рис. 3). Этот период состоит в основном из дней с ясным небом с сильным суточным графиком приходящей и уходящей коротковолновой радиации.Также наблюдалась суточная картина уходящей длинноволновой радиации из-за потепления и охлаждения снежного покрова днем ​​и ночью. Входящее длинноволновое излучение выше в течение первых 5 дней по сравнению с полным временным рядом, что вызвано высокой влажностью атмосферы. В эти влажные дни поток скрытого тепла приблизительно равен нулю, тогда как поток скрытого тепла в засушливые дни демонстрирует четкий суточный цикл с пиком в начале дня (рис. 3). Потоки как явного, так и скрытого тепла меньше радиационных составляющих, со среднесуточными значениями 5.5 и −31,6 Вт · м ⁻² соответственно. Баланс поверхностной энергии положительный на каждый день временного ряда (Рисунок 3).

Рисунок 3 . Временные ряды наблюдаемых турбулентных потоков и радиационных составляющих на леднике AWS Yala. Турбулентные потоки положительны для потоков, направленных из атмосферы на поверхность снега, и отрицательны для потоков, направленных от поверхности в атмосферу.

За 32-дневный период наблюдаемая кумулятивная потеря воды из-за сублимации составляет 31.6 мм, тогда как осаждение в ночное время незначительно (1,3 мм). Скорость сублимации примерно равна нулю в первые 5 дней временного ряда, тогда как суточная кумулятивная сублимация колеблется от примерно 1,0 до 1,5 мм в дни ^-1 в дни с четким суточным циклом. В дни с низкой атмосферной влажностью максимальная суточная скорость сублимации колеблется от 0,1 до 0,27 мм ч ^-1 . На рисунке 4 показаны наблюдаемая скорость сублимации, скорость ветра и фактическое давление пара для характерных влажных и невлажных дней, что показывает, что более высокие скорости сублимации совпадают с более высокими скоростями ветра и что высокое давление пара у поверхности ограничивает сублимацию.

Рисунок 4 . Наблюдаемая и смоделированная скорость сублимации (черный), скорость ветра (синий) и фактическое давление пара (красный) на леднике AWS Яла за 21 октября и 12 ноября 2016 г. с относительно низкой (<1,0 мм день ⁻¹ ) и высокой скоростью сублимации (> 1,0 мм день ⁻¹ ). EC относится к измерениям ковариации вихрей. Bulk, PM и KG относятся к моделированной сублимации с помощью объемно-аэродинамического метода, уравнения Пенмана-Монтейта и эмпирического соотношения Kuchment and Gelfan (1996), соответственно.

На рис. 5 показаны метеорологические данные, наблюдаемые на леднике AWS Яла в зимний сезон 2016–2017 гг. Среднемесячная температура воздуха снижается с октября по январь с самыми низкими наблюдаемыми температурами (-13,8 ° C) в январе. Весной температура воздуха снова повышается. Среднемесячные значения скорости ветра в зимний период существенно не меняются. Среднемесячная относительная влажность самая низкая в ноябре и декабре, тогда как в октябре и апреле она составляет примерно 60%.

Рисунок 5 .Месячные значения температуры воздуха, относительной влажности и скорости ветра, наблюдавшиеся на леднике AWS Яла в зимний сезон 2016–2017 гг. Столбики показывают ежемесячную кумулятивную сублимацию, смоделированную с помощью объемной аэродинамики, для 15 октября 2016–20 апреля 2017 г.

Параметризация скрытого теплового потока и важность различных метеорологических переменных

Чтобы изучить влияние метеорологических переменных на скорость сублимации, мы сначала исключили ночные наблюдения (когда сублимация и осаждение незначительны) и периоды, когда температура поверхности равна 0 ° C.Температура воздуха и температура поверхности не показывают четкой связи со скоростью сублимации (рис. 6). При низких температурах воздуха скорость сублимации практически равна нулю, а при более высоких температурах воздуха диапазон скоростей сублимации увеличивается. Вероятно, это связано с низкой скоростью ветра, совпадающей с низкими температурами (Рисунок 6). Чистая радиация не показывает сильной связи со скоростью сублимации. Однако, когда чистая радиация становится отрицательной (с полудня до раннего утра), темпы сублимации снижаются.Относительная влажность показывает два кластера, связанных со скоростью сублимации: условия, близкие к насыщению (относительная влажность> 90%), имеют очень низкие скорости сублимации, но при более низких значениях относительной влажности существует слабо положительная связь между относительной влажностью и скоростью сублимации. Дефицит давления пара (D; кПа) и скорость ветра демонстрируют четкую положительную связь со скоростью сублимации. Дефицит давления пара определяется как разница между e _a на уровне измерения и e _surf .

Рисунок 6 . Графики разброса метеорологических переменных в зависимости от скорости сублимации, наблюдаемые на AWS Yala Glacier. Цвет точек данных соответствует наблюдаемой скорости ветра.

Результаты линейной и множественной линейной регрессии показывают, что скорость ветра и дефицит давления пара являются лучшими предикторами сублимации (таблица 2). Линейные регрессии через дефицит скорости ветра и давления пара объясняют 54 и 48% общей дисперсии сублимации, соответственно, на основе наблюдений на леднике.61 и 38% общей дисперсии объясняются наблюдениями за скоростью внеледникового ветра и дефицитом давления пара. В целом, сублимацию лучше предсказать с помощью метеорологических переменных, измеренных на леднике, чем вне ледника, но различия невелики (таблица 2). Сочетание скорости ветра, дефицита давления пара и температуры воздуха дает наивысший коэффициент детерминации для регрессии и перекрестной проверки на основе метеорологических данных по ледникам и объясняет 80% общей дисперсии сублимации.

Таблица 2 . Результаты различных линейных регрессий и множественных линейных регрессий по метеорологическим данным и скорости сублимации, наблюдаемые на леднике AWS Yala (на леднике) и в базовом лагере AWS Yala (вне ледника).

Три параметризации были использованы для расчета сублимации в месте расположения башни вихревой ковариации с использованием данных AWS на леднике (рис. 7). Существуют значительные различия между характеристиками различных параметризаций.Параметризация Пенмана-Монтейта дает сильный суточный цикл сублимации для каждого дня, но не фиксирует низкие скорости сублимации в течение первых дней временного ряда при высокой относительной влажности (рис. 4). Кроме того, наблюдаемый дневной пик скорости сублимации для параметризации Пенмана-Монтейта неизменно является слишком ранним. В отличие от этой параметризации эмпирическое соотношение Кучмента и Гельфана (1996) приводит к правильному времени пика сублимации (рис. 4).Однако сублимация сильно недооценивается (рис. 7). Объемно-аэродинамический метод предлагает улучшенную оценку сублимации, но все же немного занижает почасовые ставки и общие суммы сублимации. Расчетная кумулятивная сублимация составляет 16,4, 43,0 и 28,6 мм с помощью эмпирического соотношения Кучмента и Гельфана (1996), параметризации Пенмана-Монтейта и метода объемной аэродинамики, соответственно, для периода времени с 15 октября по 17 ноября. За этот период наблюдаемая кумулятивная сублимация составляет 32 мм.

Рисунок 7 . Диаграммы разброса наблюдаемой и моделируемой сублимации для различных параметризаций. R, NSE, BIAS и RMSE относятся к коэффициенту корреляции, эффективности Нэша-Сатклиффа, смещению и среднеквадратичной ошибке соответственно.

Были рассчитаны различные статистические показатели соответствия между моделируемой и наблюдаемой сублимацией, чтобы оценить эффективность различных параметризаций (рис. 7). Объемно-аэродинамический метод имеет наименьшее смещение (−0.0034 мм h ^-1 ), наименьшую среднеквадратичную ошибку (0,033 мм h ^-1 ) и самую высокую эффективность Нэша-Сатклиффа (0,76). Поэтому эта параметризация была использована для моделирования пространственно распределенной сублимации на леднике Яла.

Для более детального изучения характеристик модели были оценены невязки сублимации для объемно-аэродинамического метода. Остатки не показывают никакой связи со скоростью ветра, дефицитом давления пара и температурой воздуха (Рисунок 8). Однако объемно-аэродинамический метод переоценивает скорость сублимации утром, тогда как он немного занижает сублимацию днем ​​(рис. 8).

Рисунок 8 . Остатки сублимации (наблюдаемые – смоделированные) для объемно-аэродинамического метода в зависимости от наблюдаемой скорости ветра, дефицита давления пара, температуры воздуха и времени суток.

Пространственное распределение сублимации и сезонная оценка сублимации в месте расположения системы вихревой ковариации

Пространственные поля скорости ветра, фактического давления пара, температуры поверхности и температуры воздуха необходимы для пространственного моделирования сублимации.На рис. 9 показаны среднесуточные метеорологические поля для влажных и невлажных дней. Пространственные поля для влажного и невлажного дня показывают обе самые высокие скорости ветра вблизи хребта (Рисунок 9). В оба дня скорость ветра увеличивается с увеличением высоты, а скорость ветра относительно выше на северо-восточной стороне ледника. Фактическое давление пара и температура поверхности также имеют тенденцию к снижению с увеличением высоты (Рисунок 9). Скорость ветра и температура поверхности ниже во влажный день по сравнению с не влажным днем, тогда как фактическое давление пара выше.Ежечасные поля WRF масштабировались с помощью ежечасных метеорологических наблюдений на трех станциях на леднике для моделирования сублимации с помощью объемно-аэродинамического метода. Средний масштабный коэффициент для обоих дней составляет 1,87 и 1,28 для скорости ветра и фактического давления пара соответственно. Температура поверхности в среднем исправлена ​​на -1,53 ° C. Кумулятивная суточная сублимация, смоделированная для всего ледника, варьируется от 0,0 до 1,2 мм для влажных и невлажных дней, с более высокими суммарными сублимациями на больших высотах (рис. 9).Кумулятивная сублимация наиболее высока у хребта, где возникают наибольшие скорости ветра.

Рисунок 9 . Ежедневная кумулятивная сублимация, смоделированная с помощью объемно-аэродинамического метода, и среднесуточные поля WRF скорости ветра (10 м), фактического давления пара и температуры поверхности (2 м) для влажного дня (1 января 2017 г.) и невлажного дня (12 ноября 2016 г.) на леднике Яла. Черные линии представляют собой горизонтальные линии высот.

Смоделированные кумулятивные сублимации и испарения на леднике AWS Яла составляют 125 и 9 мм соответственно для 15 октября 2016–20 апреля 2017 года.На рис. 5 показано моделирование месячной сублимации объемным аэродинамическим методом для зимнего сезона 2016–2017 гг. Кумулятивная сублимация наиболее высока в ноябре (27,8 мм) и декабре (24,0 мм), тогда как в январе кумулятивная сублимация относительно низка (12,6 мм). Наблюдаемый кумулятивный снегопад составляет 484 мм на плювиометре Гянджа Ла, расположенном в 9 км к югу от ледника Яла на высоте 4962 м, в период с 1 октября 2016 года по 1 сентября 2017 года. Согласно Wolff et al., Измерения осадков были скорректированы с учетом недобора.(2015). Снегопад на леднике AWS Яла был получен на основе осадков в Гянджа Ла и наблюдаемой температуры воздуха на леднике AWS Яла, чтобы отличить снегопад от дождя. В результате этого метода в районе ледника AWS Yala выпало 634 мм снега. Доля снегопада, возвращаемого в атмосферу за счет сублимации и испарения, составляет 21%.

Обсуждение

Наблюдаемый баланс поверхностной энергии и сублимация

Наблюдаемый баланс поверхностной энергии на леднике AWS Яла положительный в каждый день временного ряда.Теоретически этот избыток энергии приведет к таянию снега. Простой расчет показывает, что избыток энергии приводит к таянию снега примерно 505 мм (в.э.) за период измерения. Однако, основываясь на наблюдаемых изменениях высоты снежной поверхности на леднике AWS Яла (-0,20 м) и предполагаемой плотности снега 350 кг м ⁻³ , фактическое таяние оценивается примерно в 70 мм. Это несоответствие, вероятно, объясняется таянием под давлением, вызывающим погружение башни в лед, что снижает измеренное опускание поверхности, даже несмотря на то, что мы пытались исключить погружение, закрыв концы башни.Если предположить, что опускания не произошло, завышенная оценка снеготаяния потенциально может быть объяснена рядом других факторов. При оценке таяния, основанной на балансе поверхностной энергии, предполагается, что вся талая вода истощает снежный покров, в то время как она может удерживаться и потенциально повторно замерзает в снежном покрове. Расплав повторно замороженной талой воды требует дополнительной энергии и может частично объяснить избыток энергии. Другими объяснениями могут быть холодность снежного покрова и тепловой поток из снежного покрова в ледниковый лед или наоборот, но эти процессы могут лишь частично объяснить избыток энергии.Помимо объяснений, основанных на процессе, ошибки измерения могут частично объяснить избыток энергии. Мы наблюдали конденсацию в направленном вниз датчике излучения, что потенциально приводит к недооценке исходящего коротковолнового излучения. Более того, полученные турбулентные потоки также являются неопределенными, что также может повлиять на закрытие энергетического баланса. Эти неопределенности турбулентных потоков ранее количественно оценивались как примерно 10-20% над покрытыми снегом поверхностями (Sexstone et al., 2016).

Пик скорости сублимации приходится на полдень (рис. 3), что совпадает с данными Reba et al. (2012) и Sexstone et al. (2016), и они также увеличиваются с увеличением скорости ветра (Рисунок 6). Положительная чистая радиация в дневное время приводит к увеличению турбулентности в поверхностном пограничном слое (Wagnon et al., 2003) и более высокой скорости сублимации. Однако сублимация сильно снижается в дни с высокой влажностью воздуха. Высокая влажность препятствует сублимации, поскольку атмосфера насыщена, а градиенты давления водяного пара у поверхности слабые.В дни с низкой атмосферной влажностью скорость ветра обычно выше. Более высокие скорости ветра приводят к образованию хорошо перемешанного слоя над поверхностью снега и устойчивым градиентам давления пара, которые поддерживают сублимацию. Основной движущей силой сублимации является коротковолновое излучение, и вскоре после того, как ледник освещен солнцем, сублимация усиливается, что обусловлено начальным дефицитом давления пара. Когда скорость ветра увеличивается, сублимация еще больше усиливается, и пик как сублимации, так и ветра составляет около 13.00 часов дня.

Наблюдаемая среднесуточная скорость сублимации (1,0 мм в день ^-1 ) и максимальная часовая скорость сублимации (0,27 мм в час ^-1 ) являются высокими по сравнению с другими исследованиями, в которых сублимация измерялась с помощью системы вихревой ковариации. Реба и др. (2012) наблюдали скорость сублимации в диапазоне от 0,37 до 0,53 мм в день ^-1 и от 0,17 до 0,28 мм в день ^-1 для открытого и защищенного участка соответственно в горах Овайхи, США. Скорость сублимации 0,05–0,23 мм в день ^–1 наблюдалась Stössel et al.(2010) в Швейцарских Альпах. В Сьерра-Неваде, Испания, наблюдались максимальные скорости сублимации 0,11 мм ч ^-1 (Herrero and Polo, 2016). Sexstone et al. (2016) наблюдали среднюю скорость сублимации 0,33–0,36 мм в день ^–1 в Скалистых горах Колорадо, США. Однако Каллен и др. (2007) наблюдали высокие скорости сублимации 1,4 мм в день ^-1 на вершине Килиманджаро (5794 м над уровнем моря), Танзания, в течение 2-дневной кампании измерений. Кроме того, высокие темпы сублимации наблюдались в Андах на большой высоте.Wagnon et al. (2003) наблюдали скорость сублимации в диапазоне от 0,7 до 1,2 мм в день ^-1 в течение нескольких дней зимой в 1999, 2001 и 2002 годах с поддоном для сублимации на высоте 6340 м над уровнем моря. Litt et al. (2015) наблюдали скрытый тепловой поток -34 Вт м ^-2 в течение 42-дневного периода на тропическом леднике в Боливии на высоте 5080 м над уровнем моря, что сопоставимо с тем, что мы наблюдали на леднике Яла (-31,6 Вт м ⁻² ). Благоприятные климатические условия на большой высоте, то есть низкое атмосферное давление, высокая скорость ветра и низкое давление пара у поверхности, подтверждают более высокие скорости сублимации, наблюдаемые в нашем исследовании и исследованиях Каллена и др.(2007), Litt et al. (2015) и Wagnon et al. (2003).

Выполнение параметризации

Объемно-аэродинамический метод в данном исследовании недооценивает скрытый тепловой поток (рис. 7), тогда как Фитцпатрик и др. (2017) и Radić et al. (2017) показали завышение турбулентных потоков с помощью объемно-аэродинамического метода, так как предположения теории подобия Монина-Обухова могут быть неверными для сильно стабильной атмосферы во время стокового потока (Fitzpatrick et al., 2017).Radić et al. (2017) показали, что комбинация метода объемной аэродинамики с катабатической моделью дала наилучшие результаты на леднике умеренного климата в горах Британской Колумбии, Канада. Тем не менее, сток в основном происходит ночью на леднике Яла, что исключается из анализа, так как сублимация незначительна. Поэтому мы исключили метод Radić et al. (2017) из нашего исследования, и мы предположили, что теория Монина-Обухова применима для нашего конкретного приложения. Настроенные значения шероховатости ( z ₀ = 0.013 м, z _t = 0,0013 м и z _q = 0,0013 м) относительно высоки, но находятся в пределах диапазона, описанного в литературе для снежных поверхностей (Brock et al. ., 2006; Каллен и др., 2007; Радич и др., 2017). Остатки для метода объемной аэродинамики не показывают связи с метеорологическими переменными (рис. 8), а только показывают связь со временем суток. Рано утром сублимация переоценивается, а днем ​​занижается.Завышение оценок утром можно объяснить стабильными атмосферными условиями, которые возникают рано утром. Моделирование тепловых потоков с помощью метода объемной аэродинамики в целом чувствительно к выбранным поправкам на устойчивость, и эти поправки могут привести к дополнительным ошибкам по сравнению с наблюдениями за вихревой ковариацией (Schlögl et al., 2017).

Расхождения между наблюдаемой и смоделированной сублимацией пика по уравнению Пенмана-Монтейта объясняются условиями на большой высоте.Это уравнение определяется двумя членами: чистым дефицитом излучения и давлением пара. Чистое излучение обычно достигает пика раньше, чем скорость сублимации, что указывает на то, что уравнение Пенмана-Монтейта сильнее обусловлено чистым излучением, чем дефицитом давления пара. Это прямой результат плотности воздуха, которая составляет примерно половину плотности воздуха на этой высоте по сравнению с уровнем моря. Плотность воздуха — это коэффициент, умноженный на дефицит давления пара, что уменьшает вес этого члена для расчета сублимации.Чистая радиация является отрицательной во второй половине дня, что приводит к осаждению, а не к сублимации, и поэтому мы пропустили эти значения на Рисунке 7. Низкие характеристики также могут быть частично объяснены неопределенностями относительно наблюдаемой чистой радиации (раздел Наблюдаемая поверхностная энергия Баланс, метеорология и сублимация), так как он сильно зависит от этой переменной. Для калибровки использовалось аэродинамическое сопротивление ( r _a ) в уравнении Пенмана-Монтейта.Значения r _a для сублимации снега сильно различаются в литературе, и отношения между скоростью ветра и r _a использовались для оценки r _a на поверхности снега ( Nakai et al., 1994; Wimmer et al., 2009; Knowles et al., 2012). Однако все эти соотношения не дали удовлетворительных результатов. Nakai et al. (1994) перевернули уравнение Пенмана-Монтейта, чтобы получить r _a из измеренных значений сублимации и скорости ветра.Подобный подход был протестирован, но не было обнаружено никакой связи между r _a и скоростью ветра. Наконец, константа r _a , равная 400 с м ^-1 , дала наилучшие результаты после минимизации среднеквадратичной ошибки между наблюдаемой и предсказанной сублимацией.

Эмпирическое соотношение Кучмента и Гельфана (1996) сильно недооценивает сублимацию, что указывает на то, что это эмпирическое соотношение не может быть перенесено между регионами.Использование эмпирической зависимости часто зависит от региона или даже ледника из-за различных климатических и топографических условий в других географических регионах и ледниках. Однако линейные регрессии и множественные линейные регрессии показывают, что сублимацию на леднике AWS Yala можно прогнозировать с разумной точностью по скорости ветра и дефициту давления пара (таблица 2). Интересно, что внеледниковые метеорологические данные имеют почти такие же предсказательные возможности, как и данные на ледниках. Это показывает, что станции вне ледников могут использоваться для прогнозирования потоков сублимации / скрытого тепла на леднике, что является ценным, поскольку AWS обычно расположены вне ледников.

Пространственное распределение сублимации и сезонной сублимации в месте расположения системы вихревой ковариации

Пространственно распределенная сублимация сильно связана с изменениями скорости ветра в космосе (рис. 9). Вблизи хребта скорость ветра обычно высока (Рисунок 9), что приводит к высоким суммам суточной сублимации. Это свидетельствует о высокой пространственной изменчивости сублимации на леднике Яла. Влажный день показывает более низкие суммы сублимации, чем невлажный день, поскольку высокая влажность приводит к меньшим градиентам приповерхностного давления пара, что приводит к более низкой скорости сублимации.Температура поверхности во влажный день ниже по сравнению с не влажным днем ​​(Рисунок 9). В дни с высокой влажностью наблюдаемая чистая радиация ниже, чем в дни с низкой влажностью, что приводит к меньшему нагреву поверхности снега. В дни с высокой влажностью часто присутствует облачный покров, который уменьшает приходящую коротковолновую радиацию и, следовательно, уменьшает чистую коротковолновую радиацию. Хотя чистая длинноволновая радиация больше во влажные дни, коротковолновая радиация преобладает над чистой радиацией, что приводит к меньшему нагреванию поверхности и, следовательно, к более холодным снежным поверхностям в дни с высокой влажностью.Это происходит регулярно на леднике Яла во влажные дни и снижает градиенты давления пара у поверхности.

Итоги сублимации могут значительно отличаться при экстраполяции на весь зимний сезон, а качество оценок сублимации в значительной степени зависит от качества полей WRF (см. Дополнительные материалы). Например, скорости ветра обычно переоцениваются по сравнению с гребнями с использованием атмосферного моделирования с очень высоким разрешением (например, Mott and Lehning, 2010; Vionnet et al., 2017). Это могло привести к завышению наших итогов сублимации вблизи хребта. Используемый метод масштабирования, в котором средний коэффициент масштабирования вычисляется между полями WRF и наблюдениями in situ , не учитывает сложную и потенциальную нелинейность системы, которая может увеличить неопределенность.

Месячная кумулятивная сублимация показывает большие временные изменения (Рисунок 5). Месячная сублимация наиболее высока в октябре и декабре, когда относительная влажность самая низкая.Сухой воздух усиливает сублимацию, поскольку приводит к крутому приповерхностному градиенту давления пара. Напротив, в январе месячная сублимация относительно низкая, когда относительная влажность также невысока. Вероятно, это объясняется самыми низкими температурами на поверхности в январе по сравнению с другими месяцами. Температура холодной поверхности приводит к более низкому давлению насыщенного пара на поверхности, уменьшая градиент давления пара у поверхности и, следовательно, сублимацию.

Доля снега, возвращаемого в атмосферу в результате сублимации и испарения (21%) в районе ледника AWS Яла, является значительной.Сублимация в месте расположения ледника AWS Яла равна моделируемой сублимации, усредненной по всему леднику. Это указывает на то, что сезонные оценки сублимации на леднике AWS Яла могут быть репрезентативными для ледника Яла. Смоделированные поля сублимации демонстрируют высокую пространственную изменчивость, где общие сублимации примерно в 1,7 раза выше у гребня ледника Яла и в 0,8 раза меньше в нижней части ледника Яла по сравнению с местоположением ледника Яла AWS.Это показывает, что фракции снегопада, возвращенные в атмосферу, также могут иметь высокую пространственную изменчивость. Вероятно, что доля выше в местах, подверженных воздействию ветра, например, на гребне. Тем не менее, совокупный зимний снегопад имеет неопределенности, которые связаны с (i) недостаточным уловом снегопада плювиометром, (ii) фактической точкой снега-дождя и (iii) пространственной изменчивостью осадков. Коллиер и Иммерзил (2015) с помощью моделирования WRF показали, что в месте расположения плювиометра, использованного в этом исследовании, снегопад составляет 1.В 5 раз больше, чем на леднике Яла. Это указывало бы на еще более высокую важность сублимации для водного баланса. Несмотря на то, что кумулятивный зимний снегопад является неопределенным, наши результаты показывают, что сублимация (и испарение) является важным компонентом водного баланса. Поэтому крайне важно включить этот компонент в будущие гидрологические исследования и исследования баланса массы. Необходимо провести исследования, чтобы оценить важность высотной сублимации как в водосборном, так и в региональном масштабе. Объемно-аэродинамический метод может, например, быть реализован в существующих гидрологических моделях и применяться в более крупном масштабе либо с помощью моделирования WRF, либо сети метеорологического мониторинга, либо их комбинации.

Это исследование дает количественную оценку только сублимации поверхностного снега, в то время как сублимация сублимационной метели также может играть важную роль. В литературе сообщалось о широком диапазоне скорости сублимации метель. Это разнообразие является результатом различных климатических регионов и настройки модели метелей (Groot Zwaaftink et al., 2013). Например, сообщалось, что сублимация взвешенных частиц на несколько факторов выше, чем сублимация поверхности, поскольку существует большая вентиляция и подача сухого воздуха (Strasser et al., 2008; MacDonald et al., 2010; Vionnet et al., 2014). Однако большинство моделей не включают обратную связь по температуре и влажности и, следовательно, не имеют самоограничивающегося процесса сублимации метель (Groot Zwaaftink et al., 2011; Vionnet et al., 2014). Моделирование сублимации сублимационной метели выходит за рамки данного исследования и могло привести к недооценке сублимации в этом исследовании. Таким образом, будущие исследования должны быть сосредоточены на количественной оценке возникновения метелей и соответствующих темпов сублимации в Гималаях.

Выводы

Эксперимент по вихревой ковариации был проведен для измерения сублимации снега на леднике Яла на высоте 5350 м над уровнем моря. Измерения вихревой ковариации показывают, что совокупная сублимация составляет 32 мм за 32-дневный период. Средняя скорость сублимации 1,0 мм в день относительно высока и может быть объяснена благоприятными условиями на большой высоте, то есть низким атмосферным давлением, высокой скоростью ветра и низким давлением пара у поверхности. Выполнение параметризации разной сложности (т.е., уравнение Пенмана-Монтейта, объемно-аэродинамический метод и эмпирическое соотношение) были проверены в сравнении с измерениями. Объемно-аэродинамический метод превзошел другие параметризации и использовался для моделирования сублимации в месте расположения вихревой ковариационной системы с 15 октября 2016 года по 20 апреля 2017 года. Моделируемые кумулятивные сублимации и испарения составляют 125 и 9 мм соответственно, что составляет 21%. годового снегопада. Кроме того, пространственная изменчивость сублимации моделировалась объемно-аэродинамическим методом для влажного и невлажного дня.Требуемые метеорологические поля были получены в результате моделирования WRF и полевых наблюдений. Сублимация в месте расположения системы вихревой ковариации равна смоделированной сублимации, усредненной по всему леднику, и поэтому является репрезентативной для сезонной сублимации на леднике Яла. Пространственные модели сублимации тесно связаны с моделированными моделями скорости ветра. Сумма сублимации в невлажный день в 1,7 раза выше вблизи хребта и в 0,8 раза ниже в нижней части ледника Яла по сравнению с местоположением системы вихревой ковариации.Это показывает, что доля снега, возвращаемого в атмосферу из-за сублимации, может быть намного выше вблизи хребта, который более подвержен ветру. В этом исследовании количественно оценивается только поверхностная сублимация, и будущие исследования должны быть сосредоточены на включении сублимации метель, так как это может увеличить оценку сублимации. Мы пришли к выводу, что сублимация является важным компонентом водного баланса и баланса массы ледников; будущие гидрологические исследования и исследования баланса массы в Гималаях больше не могут игнорировать этот компонент.

Авторские взносы

ES написал первоначальную версию рукописи. ML, JFS, PB, JMS, MB и WI прокомментировали первоначальную рукопись и помогли улучшить эту версию. ES разработала методологию с участием WI, MB и ML. ES выполнил анализ при поддержке WI, ML и JFS. PB выполнил моделирование WRF. Все авторы участвовали в полевых исследованиях осенью 2016 г. или весной 2017 г. или и тем, и другим.

Финансирование

Этот проект поддержан финансированием Европейского исследовательского совета (ERC) в рамках программы исследований и инноваций Европейского Союза Horizon 2020 (соглашение о гранте No.676819) и исследовательской программой VIDI с номером проекта 016.161.308, финансируемой Нидерландской организацией научных исследований (NWO). Это исследование также было поддержано за счет основных фондов Международного центра комплексного развития горных районов (ICIMOD; предоставлено правительствами Афганистана, Австралии, Австрии, Бангладеш, Бутана, Китая, Индии, Мьянмы, Непала, Норвегии, Пакистана, Швейцарии и Объединенное Королевство). Взгляды и интерпретации в этой публикации принадлежат авторам и не обязательно принадлежат ICIMOD.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Рецензент VV объявил о совместной принадлежности, без сотрудничества, с одним из авторов, JS, редактору во время рецензирования.

Благодарности

Мы благодарны Норвежскому управлению водных ресурсов и энергетики (NVE) за предоставление данных об осадках в Гянджа Ла.Мы благодарим четырех рецензентов за их конструктивные комментарии, которые помогли улучшить рукопись.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/feart.2018.00108/full#supplementary-material

Список литературы

Барал, П., Каястха, Р. Б., Иммерзил, В. В., Прадхананга, Н. С., Бхаттарай, Б. К., Шахи, С. и др. (2014). Предварительные результаты наблюдений за балансом массы ледника Яла и анализ градиентов температуры и осадков в долине Лангтанг, Непал. Ann. Глациол . 55, 9–14. DOI: 10.3189 / 2014AoG66A106

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бернхардт М., Шульц К., Листон Г. Э. и Зенгл Г. (2012). Влияние процессов бокового перераспределения снега на таяние и сублимацию снега в альпийских регионах. J. Hydrol. 424–425, 196–206. DOI: 10.1016 / j.jhydrol.2012.01.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Боулинг, Л. С., Помрой, Дж. У., и Леттенмайер, Д. П. (2004).Параметризация сублимации метелей в макромасштабной гидрологической модели. J. Hydrometeorol. 5, 745–762. DOI: 10.1175 / 1525-7541 (2004) 005 <0745: POBSIA> 2.0.CO; 2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Box, J. E., and Steffen, K. (2001). Сублимация на ледниковом покрове Гренландии по наблюдениям автоматических станций. J.Geophys. Res . 106, 33965–33981. DOI: 10.1029 / 2001JD

9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Брок, Б.У., Уиллис И. К. и Шарп М. Дж. (2006). Измерение и параметризация вариаций длины аэродинамической шероховатости на леднике Верхний д’Аролла, Швейцария. Дж. Глациол . 52, 281–297. DOI: 10.3189 / 172756506781828746

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Брун Э., Вионнет В., Бун А., Дечарм Б., Пингс Ю., Валетт Р. и др. (2013). Моделирование локальной высоты, массы и плотности снега в Северной Евразии с использованием подробной модели снежного покрова и метеорологических реанализов. Ж. Гидрометеорология . 14, 203–219. DOI: 10.1175 / JHM-D-12-012.1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Коллиер, Э., и Иммерзил, В. У. (2015). Моделирование динамики атмосферы в Непальских Гималаях с высоким разрешением. J. Geophys. Res. Атмос . 120, 9882–9896. DOI: 10.1002 / 2015JD023266

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каллен, Н. Дж., Мёльг, Т., Касер, Г., Штеффен, К., и Харди, Д. Р. (2007). Валидация модели энергетического баланса на вершине Килиманджаро, Танзания, с использованием данных вихревой ковариации. Ann. Глациол . 46, 227–233. DOI: 10.3189 / 172756407782871224

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Программное обеспечение EddyPro LI-COR (2016). EddyPro . Линкольн, NE: LI-COR, Inc; Инфраструктура для измерений Европейского консорциума углеродного цикла.

Фитцпатрик, Н., Радич, В., и Менунос, Б. (2017). Замыкание баланса поверхностной энергии и параметризация турбулентного потока на горном леднике средних широт, горы Перселл, Канада. Фронт.Науки о Земле . 5:67. DOI: 10.3389 / feart.2017.00067

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Gascoin, S., Lhermitte, S., Kinnard, C., Bortels, K., and Liston, G.E. (2013). Воздействие ветра на снежный покров в Паскуа-Лама, засушливые анды Чили, нареч. Водные ресурсы . 55, 25–39. DOI: 10.1016 / j.advwatres.2012.11.013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гордон, М., Саймон, К., и Тейлор, П. (2006). О прогнозах высоты снежного покрова с использованием канадской схемы земной поверхности, включая параметризацию сублимации метель. Atmos. Ocean 44, 239–255. DOI: 10.3137 / АО.440303

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Groot Zwaaftink, C. D., Löwe, H., Mott, R., Bavay, M., and Lehning, M. (2011). Сублимация снежного заноса: трехмерная модель высокого разрешения с обратной связью по температуре и влажности. J. Geophys. Res. Атмос . 116, 1–14. DOI: 10.1029 / 2011JD015754

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Groot Zwaaftink, C.D., Mott, R., and Lehning, M. (2013).Сезонное моделирование сублимации снежного покрова в альпийской местности. Водные ресурсы. Res . 49, 1581–1590. DOI: 10.1002 / wrcr.20137

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Херреро Дж. И Поло М. Дж. (2016). Испарение из снега в средиземноморских горах Сьерра-Невада (Испания). Криосфера 10, 2981–2998. DOI: 10.5194 / TC-10-2981-2016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Иммерзил, В. В., Петерсен, Л., Рагеттли, С., и Ф. Пелличчиотти (2014). Важность наблюдаемых градиентов температуры воздуха и осадков

3.4 Решение энергетических проблем, связанных с фазовыми изменениями и изменениями температуры

3.4 Решение энергетических проблем, связанных с фазовыми изменениями и изменениями температуры

Когда облачная капля испаряется, энергия для ее испарения должна исходить откуда-то, потому что энергия сохраняется в соответствии с законом термодинамики 1 ^st . Он может поступать из какого-либо внешнего источника, такого как солнце, в результате химических реакций или из воздуха, который теряет часть энергии и, таким образом, охлаждает.Таким образом, изменения температуры и фазовые изменения связаны, хотя мы можем думать о фазовых изменениях как происходящие при постоянной температуре. Энергия, связанная с фазовыми изменениями, влияет на большую часть нашей погоды, особенно на суровые погодные условия, такие как ураганы и глубокая конвекция. Мы можем количественно оценить изменения температуры, возникающие в результате фазовых переходов, если у нас есть небольшая информация о массе воздуха, массе и фазах воды.

На предыдущем уроке мы говорили, что все изменения внутренней энергии связаны с изменением температуры.Но фазовые изменения воды представляют собой еще один способ изменить энергию системы, содержащей воду, сдвигающую фазу. Итак, часто нам нужно учитывать как изменение температуры, так и изменение фазы, когда мы пытаемся выяснить, что происходит при нагревании или охлаждении.

Для атмосферных процессов мы увидели, что мы должны использовать удельную теплоемкость при постоянном давлении, чтобы выяснить, каково изменение температуры при нагревании или охлаждении воздушной массы. Таким образом, нагрев равен изменению температуры, умноженному на удельную теплоемкость при постоянном давлении, умноженную на массу воздуха.Для сухого воздуха мы обозначаем удельную теплоемкость при постоянном давлении как c _pd . Для водяного пара мы обозначаем удельную теплоемкость при постоянном давлении как c _pv . Так, например, энергия, необходимая для изменения температуры для участка сухого воздуха, составляет c _pd м ΔT = c _pd ρV ΔT , где c _pd — удельная теплоемкость для сухого воздуха при постоянном давлении. .Если у нас влажный воздух, то нам нужно знать массу сухого воздуха и массу водяного пара, вычислить теплоемкость каждого из них, а затем сложить эти теплоемкости.

Для жидкостей и твердых тел удельная теплоемкость при постоянном объеме и удельная теплоемкость при постоянном давлении примерно одинаковы, поэтому у нас есть только один для жидкой воды ( c _w ) и один для льда ( c _i ).

Для фазовых переходов изменение температуры отсутствует.Фазовые изменения происходят при постоянной температуре. Таким образом, чтобы вычислить энергию, которая должна быть добавлена ​​или удалена, чтобы вызвать фазовый переход, нам нужно только знать, что такое фазовое изменение (таяние / замерзание, сублимация / осаждение, испарение / конденсация) и массу воды, которая меняет фазу. . Так, например, энергия, необходимая для таяния льда, составляет л _f м _лед .

Таяние сосулек. Энергия для фазового перехода от льда к жидкой воде поступает из воздуха, который должен быть теплее замерзания.

В следующих таблицах приведены числа и суммированы все возможные процессы с использованием сухого воздуха и воды в трех ее формах.

Материя: определение и пять состояний материи

Материя — это «вещество», из которого состоит Вселенная. Все, что занимает пространство и имеет массу, является материей.

Вся материя состоит из атомов , которые, в свою очередь, состоят из протонов, нейтронов и электронов.

Согласно данным Вашингтонского государственного университета , атомы объединяются в молекулы, которые являются строительными блоками для всех типов материи. И атомы, и молекулы удерживаются вместе с помощью формы потенциальной энергии, называемой химической энергией. В отличие от кинетической энергии , которая представляет собой энергию движущегося объекта, потенциальная энергия — это энергия, запасенная в объекте.

Пять фаз материи

Существует четыре естественных состояния материи: твердые тела, жидкости, газы и плазма. Пятое состояние — это искусственные конденсаты Бозе-Эйнштейна.

Твердые тела

В твердом теле частицы плотно упакованы вместе, поэтому они мало двигаются. Электроны каждого атома постоянно находятся в движении, поэтому атомы имеют небольшую вибрацию, но они зафиксированы в своем положении. Из-за этого частицы в твердом теле имеют очень низкую кинетическую энергию.

Твердые вещества имеют определенную форму, а также массу и объем и не соответствуют форме контейнера, в который они помещены. Твердые вещества также имеют высокую плотность, что означает, что частицы плотно упакованы вместе.

Жидкости

В жидкости частицы плотнее упакованы, чем в твердом теле, и могут обтекать друг друга, придавая жидкости неопределенную форму. Таким образом, жидкость будет соответствовать форме емкости.

Как и твердые тела, жидкости (большинство из которых имеет более низкую плотность, чем твердые) невероятно трудно сжимать.

Газы

В газе частицы имеют большое пространство между собой и обладают высокой кинетической энергией. У газа нет определенной формы или объема. Если не ограничены, частицы газа будут распространяться бесконечно; если он ограничен, газ расширится, чтобы заполнить свой контейнер. Когда газ подвергается давлению за счет уменьшения объема контейнера, пространство между частицами уменьшается, и газ сжимается.

Плазма

Плазма не является обычным состоянием материи здесь, на Земле, но, по данным лаборатории Джефферсона , это может быть наиболее распространенное состояние материи во Вселенной. Звезды — это, по сути, перегретые шары плазмы.

Плазма состоит из сильно заряженных частиц с чрезвычайно высокой кинетической энергией. Благородные газы (гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон) часто используются для создания светящихся знаков с помощью электричества для ионизации их до состояния плазмы.

Конденсат Бозе-Эйнштейна

Конденсат Бозе-Эйнштейна (BEC) был создан учеными в 1995 году. Используя комбинацию лазеров и магнитов, Эрик Корнелл и Карл Вейман, ученые Объединенного института лабораторной астрофизики ( JILA) в Боулдере, штат Колорадо, охладил образец рубидия с точностью до нескольких градусов от абсолютного нуля. При этой чрезвычайно низкой температуре движение молекул почти прекращается. Поскольку кинетическая энергия почти не передается от одного атома к другому, атомы начинают слипаться.Больше нет тысяч отдельных атомов, есть только один «суператом».

BEC используется для изучения квантовой механики на макроскопическом уровне. Кажется, что свет замедляется при прохождении через BEC, что позволяет ученым изучать парадокс частицы / волны. БЭК также обладает многими свойствами сверхтекучей жидкости или жидкости, которая течет без трения. BEC также используются для моделирования условий, которые могут существовать в черных дырах.

Прохождение фазы

Добавление или удаление энергии из материи вызывает физические изменения, когда материя перемещается из одного состояния в другое.Например, добавление тепловой энергии (тепла) к жидкой воде превращает ее в пар или пар (газ). А удаление энергии из жидкой воды превращает ее в лед (твердое тело). Физические изменения также могут быть вызваны движением и давлением.

Плавление и замораживание

Когда твердое тело нагревается, его частицы начинают вибрировать быстрее и отдаляться друг от друга. Когда вещество достигает определенного сочетания температуры и давления, его точка плавления , твердое вещество начинает плавиться и превращаться в жидкость.

Когда два состояния вещества, например твердое и жидкое, находятся при равновесной температуре и давлении, дополнительное тепло, добавленное в систему, не приведет к увеличению общей температуры вещества, пока весь образец не достигнет одинакового физического состояния. Например, если вы положите лед в стакан с водой и оставите его при комнатной температуре, лед и вода в конечном итоге достигнут одинаковой температуры. Поскольку лед тает от тепла, исходящего от воды, он будет оставаться при нуле градусов по Цельсию, пока не растает весь кубик льда, а затем продолжит нагреваться.

Когда тепло отводится от жидкости, ее частицы замедляются и начинают оседать в одном месте внутри вещества. Когда вещество достигает достаточно прохладной температуры при определенном давлении, точке замерзания, жидкость становится твердой.

Большинство жидкостей сжимаются при замерзании. Вода, однако, расширяется, когда замерзает в лед, заставляя молекулы раздвигаться дальше и уменьшать плотность, поэтому лед плавает поверх воды .

Добавление дополнительных веществ, таких как соль в воду, может изменить температуру плавления и замерзания.Например, добавление соли в снег снизит температуру замерзания воды на дорогах, что сделает его более безопасным для водителей.

Существует также точка, известная как тройная точка , где твердые тела, жидкости и газы существуют одновременно. Вода, например, существует во всех трех состояниях при температуре 273,16 Кельвина и давлении 611,2 Па.

Большинство жидкостей сжимаются при замерзании, но вода расширяется, делая ее менее плотной, когда она становится льдом. Эта уникальная характеристика позволяет льду плавать в воде, как этот массивный айсберг в Антарктиде.(Изображение предоставлено NASA / Operation Icebridge)

Сублимация

Когда твердое тело превращается непосредственно в газ, минуя жидкую фазу, этот процесс известен как сублимация. Это может происходить либо при быстром повышении температуры образца выше точки кипения (мгновенное испарение), либо при «лиофилизации» вещества путем охлаждения в условиях вакуума, так что вода в веществе подвергается сублимации и удаляется пример. Некоторые летучие вещества, например, замороженный диоксид углерода или сухой лед, подвергаются сублимации при комнатной температуре и давлении .

Испарение

Испарение — это превращение жидкости в газ, которое может происходить либо при испарении, либо при кипении.

Поскольку частицы жидкости находятся в постоянном движении, они часто сталкиваются друг с другом. Каждое столкновение также вызывает передачу энергии, и когда достаточно энергии передается частицам вблизи поверхности, они могут быть полностью выбиты от образца в виде свободных частиц газа. Жидкости охлаждаются по мере испарения, потому что энергия, передаваемая поверхностным молекулам, вызывающая их утечку, уносится ими.

Жидкость закипает, когда к жидкости добавляется достаточно тепла, чтобы вызвать образование пузырьков пара под поверхностью. Эта точка кипения — это температура и давление, при которых жидкость становится газом.

Конденсация и осаждение

Конденсация происходит, когда газ теряет энергию и объединяется с образованием жидкости. Например, водяной пар конденсируется в жидкую воду .

Осаждение происходит, когда газ превращается непосредственно в твердое тело, минуя жидкую фазу.Водяной пар превращается в лед или иней, когда воздух, соприкасающийся с твердым телом, например травинкой, холоднее, чем остальной воздух.

Дополнительные ресурсы:

Эта статья была обновлена ​​21 августа 2019 г. автором Live Science Рэйчел Росс.

Влияет ли высота на температуру?

Как высота влияет на температуру? Есть ли простой способ оценить температуру на вершине, если я знаю температуру у основания? Как и многое другое в метеорологии, справедливо будет сказать, что вы можете «отчасти» оценить температуру на вершине, записав температуру у подножия горы.Но прежде чем перейти к цифрам, важно помнить, что температура может варьироваться по ряду различных причин: тень, солнце, близлежащие здания (или их отсутствие) и инверсии (более холодный воздух опускается в долины, потому что он более тяжелый, чем теплый) все влияют на температуру.

Помимо этих предостережений, вот информация о температуре и высоте над уровнем моря. Если с неба не падает снег (или дождь) и вы не в облаке, то температура снижается примерно на 5,4 ° F на каждые 1000 футов подъема.Говоря математическим языком, это 9,8 ° C на 1000 метров. Однако, если вы находитесь в облаке или идет снег / дождь, температура снижается примерно на 3,3 ° F на каждые 1000 футов подъема. Это означает, что изменение составляет 6 ° C на 1000 метров.

Непонятно? Я знаю. Итак, вот удобная диаграмма для визуализации снижения температуры с повышением:

Как высота влияет на температуру?

А теперь о ботанической части. Атмосферное давление — это просто вес воздуха, давящего на вас сверху.По мере увеличения высоты над вами становится меньше воздуха, поэтому давление уменьшается. При понижении давления молекулы воздуха расширяются (т.е. воздух расширяется) и температура понижается. Если влажность составляет 100 процентов (потому что идет снег), температура снижается медленнее с высотой.

Пример на снегу

Итак, давайте применим всю эту теорию к работе. Допустим, вы просыпаетесь на любимом курорте в Колорадо, а идет сильный снег. Если температура у основания составляет 20 ° F, а вершина находится примерно на 3000 футов выше, тогда вы можете оценить, что температура наверху будет примерно 10 ° F (изменение высоты 3000 футов на 3.3 ° F на 1000 футов соответствует снижению температуры примерно на 10 ° F).

Или, возможно, вы находитесь на вершине горы в солнечный, но очень холодный день с температурой около 5 ° F на вершине. Сейчас ранний полдень, и хотя, когда вы начали день на базе, было холодно, теперь вы думаете, что было бы весело спуститься на дно, чтобы выпить напиток и посидеть на солнышке. Но будет ли там достаточно тепло? Конечно!

Поскольку расстояние между вершиной и основанием горы составляет около 5 000 футов, температура в базовой деревне должна быть примерно на 27 ° F выше, чем на вершине (изменение высоты 5 000 футов на 5.4 ° F на 1000 футов соответствует повышению температуры примерно на 27 ° F). Таким образом, температура на базе должна быть около 32 ° F, и на солнце после хорошего дня на холме это идеальная с научной точки зрения температура, чтобы насладиться напитком на открытом воздухе.

Просто помните, что температура изменяется на 9,8 ° C / 1000 метров (5,4 ° F / 1000 футов), если засушливая погода, и 3,3 ° F / 1000 футов (6 ° C / 1000 метров), если идет снег.

Вопросы и ответы о сублимационном покрытии, стр. 2

Задолго до того, как Amazon или Google создали finish.com.
А до Интернета была горячая линия по отделочным технологиям BBS.
На этом сайте вы получите много отзывов по 60 000 тем, связанных с отделкой.
Поиск по сайту
ГлавнаяЧасто задаваемые вопросыПредложено
книг

FORUM
актуальные темы

60000 тем вопросов и ответов — образование, алоха и развлечения

тема 46505 стр.2

<Пред. страница Следующая страница>

Обсуждение началось в
2007 г., но до 2020 г.

25 октября 2014 г.

В.УВАЖАЕМЫЙ Сэр,
МЫ ЯВЛЯЕМСЯ КОМПАНИЕЙ ПО ПОКРЫТИЮ, ПРОИЗВОДСТВУЮЩЕЙ ФОТОБУМАГИ ДЛЯ СТРУЙНЫХ ФОТОГРАФИЙ, ИМЕЕМ ДВЕ ЛИНИИ ПОКРЫТИЯ И БУДЕМ НУЖНЫ ПОКРЫВАТЬ БУМАГУ, ИСПОЛЬЗУЕМУЮ ДЛЯ ПЕЧАТИ, И ПОСЛЕДУЮЩЕГО ТЕПЛООБМЕНА ТЕКСТИЛЯ И КРУЖКА.
МОЖЕТ ЛИ ЛИБО СОДЕЙСТВОВАТЬ МНЕ ПО ФОРМУЛАМ И НАЗВАНИЮ ХИМИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА, БУДУЩЕГО ИСПОЛЬЗОВАТЬСЯ ДЛЯ БУМАЖНЫХ ПОКРЫТИЙ?
ТЕПЛЫЕ ОТНОШЕНИЯ
P.K. SARIN

Прем кумар зарин
— Дели Индия

7 ноября 2014 г.

В. Уважаемый господин,

Меня зовут Бриджеш из Индии. Хочу:

1.Как создать кружку с покрытием?
2. Какой материал покрытия используется вокруг чашки?
3. Какие материалы используются в этом покрытии? Расскажите, пожалуйста, как создать этот материал. Название материалов и их процент смешивания.

Бриджеш Раджпут
— Бахадургарх, Харьяна, Индия

22 декабря 2014 г.

В. Уважаемый сэр,
У меня есть простые чашки, но я хочу сделать их сублимируемыми для передачи изображений. Как мне это сделать?
Спасибо.

babar zaman
— дера исмаил хан, пакистан

декабрь 2014

А.Привет, Бриджеш; Привет, Бабар.
Я не хочу никого отговаривать от попытки ответить вам, но 20 сообщений в этой теме предшествовали вашей, и это только одна из более чем 40 тем, посвященных сублимационным покрытиям только на этом сайте. Итак, тема обширна. Если вопрос ограничивается тем, какое покрытие нанести на кружки, чтобы они впитали сублимированные газы, тогда можно использовать полиэфирные покрытия, будь то однокомпонентные запеченные или двухкомпонентные реакционные покрытия, но помните, что вам нужна еда. безопасное покрытие.Многие компании предлагают полиэфирные покрытия специально для сублимации. Если вы разрабатываете рецептуры покрытий, это должно быть началом. Удачи.

С уважением,

Тед Муни, P.E.
finish.com — Пайн-Бич, Нью-Джерси
Стремление к жизни Алоха

5 февраля 2015 г.

В. Я заинтересован в печати теплопередачи на 100% хлопчатобумажной ткани, пожалуйста, помогите мне найти самый дешевый и быстрый способ сделать это. Большое спасибо. Пока

vinay kumar
VINAY — Газиабад, Индия

16 марта 2015 г.

В.Я только начинаю заниматься сублимацией красителей как домашний бизнес, чтобы пополнить свой доход. Вы сказали, что очень важно потратить деньги на качественное покрытие, и это имеет смысл. Правильно ли я понял, что можно успешно использовать вспомогательные чернила на основе красителя, кроме пилы? Меня предостерегали от использования других красок, но я хотел бы знать, можно ли их использовать и получить качественные продукты. Это резко снизит затраты на запуск. Спасибо!

Юнис Александер
— Пауэл, Теннесси, США

19 апреля 2015

А.Лак для авто использую с активатором. Я наношу 2 тонких слоя, которые наносятся распылением, а затем сушу в духовке в течение 12 минут при температуре 385 ° F. Отлично работает с металлом.

Кенни Мур
— Салем, штат Индиана, США,

, 24 апреля 2015 г.

A. Я купил принтер Epson XP-310 в Walmart за 59 долларов США. Я купил пустые многоразовые картриджи на Amazon.com вместе с сублимационными чернилами. Хотя принтер сказал бы, что чернила не настоящие, когда я добавил сублимационные чернила, он все равно печатал очень хорошо. Я купил 400 листов сублимационной бумаги в Dyepress.Я использую духовку при 400 ° F в течение 15 минут.

Кэтлин Макферсон
K&A Customize Printing — Риджеланд, Миссисипи, США

4 сентября 2015

В. У меня есть сублимационный принтер, чернила, бумага и термопресс. Могу ли я сублимировать вещи, которые не продаются как сублимируемые? Например — кусок дерева. Нужно ли мне покрыть его прозрачным слоем или чем-то подобным, прежде чем я смогу на него нанести? Какая рекомендуемая температура и время для дерева? Спасибо за любую помощь!

Кэрри Бус
— Тупело, Миссисипи, США

12 сентября 2015

А.Обычно все сводится к исследованиям и рассуждениям, не так ли? Я также только сейчас начинаю заниматься сублимационной плиткой и другой керамикой. Предложение использовать прозрачное покрытие имело для меня смысл, поэтому я решил сделать это простым способом и самостоятельно провести исследование.

Существует три основных вида автомобильных лаков. Есть аэрозольный баллончик (АКРИЛОВЫЙ), который вы покупаете в Walmart (на который я бы особо не надеялся), прозрачный лак на основе УРЕТАНА, который смешивается из двух частей, смолы и отвердителя (три, если считать редуктор) и прозрачное покрытие на основе полиэфира (не полиуретана), в котором также используются восстановитель и отвердитель.Из трех уретан МОЖЕТ сублимироваться или нет. Я просто не знаю.
Полиэстер — это по определению то, что нужно сублимировать. Это делает очень прочное полиэфирное покрытие, используемое для автомобильных и морских применений, где износ является нормой. Конечно, это не то, что вам нужно для одежды, но оно должно подходить для любой твердой основы, такой как керамика, фарфор, металл, ДВП, дерево, камень и т.д. . Есть также интересный продукт под названием «DOLPHIN GLAZE Self-Leveling Polyester Finishing», который вы можете получить на Amazon.
Я считаю, что гелькоут, используемый для стекловолокна, также представляет собой полиэфирный компаунд, который нужно будет наносить кистью или каким-либо аппликатором.
Опять же, я не эксперт. Я только сейчас готовлюсь попробовать кое-что из этого. Я просто передаю то, что узнал из своих исследований. Еще мне нужно попробовать Dyepress. Что меня беспокоит в Dyepress, так это то, что он основан на воде, и, прежде всего, работая по дереву, я знаю, что полиэфирные смолы и вода не очень хорошо уживаются. Я также слышал сообщения о прилипании антиадгезионной бумаги к объектам, покрытым красителем.Я попробую и посмотрим.
Профессиональные люди будут использовать профессиональные продукты, и мои деньги идут на полиэфирный лак, о котором профессионалы не хотят, чтобы вы знали. Я дам вам знать, что узнаю, когда попробую, или, если кто-то попытается, передам информацию.

Питер ДеБрук
— Грир Южная Каролина, США

1 октября 2015 г.

Питер,
Я нашел ваш пост очень полезным! Спасибо, что поделились. Как прошли ваши испытания?
Мы изучаем сублимацию на дереве.
Спасибо!

Янтарь Мишель
знаков — Техас США

Октябрь 2015 г.

А. Привет, Кэрри. Я никогда не занимался сублимацией и могу ответить только на основании своих книжных знаний, но, возможно, даже это лучше, чем вопрос без ответа 🙂

Идея сублимации заключается в том, что чернила на бумаге сублимируются (превращаются в газ, а не в жидкость), когда вы ее нагреваете. Если бумагу прижать к субстрату, который может ее впитать, это произойдет.