Атмосферные осадки

«Влажность. Осадки»

Водяной пар в атмосфере.

В атмосфере всегда имеется некоторое количество влаги в виде водяного пара, испарившегося с поверхности океанов, озер, рек, почвы и т. д. Испарение зависит от температуры воздуха, ветра (даже слабый ветер увеличивает испарение раза в 3, т. к. все время уносит насыщенный водяными парами воздух и приносит новые порции сухого), характера рельефа, растительного покрова, цвета почвы.

Различают испаряемость – количество воды, которое могло бы испариться при данных условиях в единицу времени, и испарение – действительно испарившееся количество воды. В пустыне испаряемость велика, а испарение незначительно.

Насыщение воздуха. При каждой конкретной температуре воздух может принимать водяные пары до известного предела (до насыщения). Чем выше температура, тем большее количество воды может содержать воздух. Если охлаждать ненасыщенный воздух, он постепенно будет приближаться к точке насыщения. Температура, при которой данный ненасыщенный воздух переходит к насыщению, называется точкой росы. Если насыщенный воздух охлаждать дальше, то в нем начнется сгущение избыточных водяных паров. Влага начнет конденсироваться, образуются облака, затем выпадают осадки.

Следовательно, для характеристики погоды необходимо знать относительную влажность воздуха – процентное соотношение количества водяных паров, содержащихся в воздухе, к тому количеству, которое он может содержать при насыщении.

Абсолютная влажность – количество водяного пара в граммах, находящегося в данный момент в 1 м3 воздуха.

Атмосферные осадки и их образование.

Атмосферные осадки – вода в жидком или твердом состоянии, выпадающая с облаков. Облаками называются скопления взвешенных в атмосфере продуктов конденсации водяного пара – капелек воды или кристалликов льда. В зависимости от сочетания температуры и степени увлажнения образуются капельки или кристаллики разной формы и величины. Мелкие капельки плавают в воздухе, более крупные начинают падать в виде мороси (измороси) или мелкого дождя. При низких температурах образуются снежинки.

Схема образования осадков такова: воздух охлаждается (чаще при подъеме вверх), приближается к насыщению, водяные пары конденсируются, образуются осадки.

Измерение количества осадков происходит с помощью дождемера – металлического ведра цилиндрической формы высотой 40 см и площадью сечения 500 см2. Все измерения количества осадков суммируются за каждый месяц, и выводят месячное, а затем годовое количество осадков.

Факторы, влияющие на количество осадков

Количество осадков на территории зависит от:

• температуры воздуха (влияет на испарение и влагоемкость воздуха);
• морских течений (над поверхностью теплых течений воздух нагревается и насыщается влагой; когда он переносится в соседние, более холодные области, из него легко выделяются осадки. Над холодными течениями происходит противоположный процесс: испарение над ними небольшое; когда малонасыщенный влагой воздух поступает на более теплую подстилающую поверхность, он расширяется, насыщенность его влагой уменьшается, и осадки в нем не образуются);
• циркуляции атмосферы (там, где воздух перемещается с моря на сушу, осадков больше);
• высоты места и направления горных хребтов (горы принуждают насыщеные влагой воздушные массы подниматься вверх, где вследствие охлаждения происходит конденсация водяного пара и образование осадков; на наветренных склонах гор осадков больше).

Еще немного о формировании осадков

Схема выпадения и осаждения — одна, и она основывается на постоянном круговороте жидкости в природе. Поговорим об этом более подробно. Стартует все с того, что солнечные лучи греют нашу планету. Под воздействием тепла массы вод, которые присутствуют в водоемах, образуются в парообразное состояние, соединяясь с воздушными массами.Процессы образования пара в большем или меньшем количестве происходят на протяжении суток, не прекращаясь. Количество образования пара зависит от широты места, а также от того, насколько интенсивно греет солнце. Затем влажные воздушные массы нагреваются и по знакомым физическим законам уходят вверх. Поднявшись на особую высоту, воздух становится холодным, а влага, присутствующая в нем, формируются в мини-капли или в ледяные кристаллики. Дальше — конденсируется, и именно из этих составляющих сформированы облака.Отправившаяся на поверхность земли жидкость со временем опять пополняет водоемы. Затем цикл идет по кругу.

Туманы.

Туманом называется конденсация водяного пара в приземном слое воздуха, при которой горизонтальная видимость предметов становится менее 0,6 кбт. Разреженный туман, при котором горизонтальная видимость от 6 кбт до 6 миль, называется дымкой По условиям образования туманы разделяют на три типа радиационные, образующиеся вследствие ночного охлаждения земной поверхности, адвективные, возникающие при надвижении теплой массы воздуха на холодную подстилающую поверхность; туманы испарения, образующиеся в холодное время года над теплой водной поверхностью.

Радиационные туманы возникают в прибрежной полосе моря и на берегу в низких и сырых местах, расстилаясь белой пеленой; после восхода солнца такие туманы рассеиваются.

Туманы адвекции и испарения отличаются от радиационных большой продолжительностью существования и огромными размерами распространения. Над океанами и морями они наблюдаются как в прибрежных, так и в открытых районах.

Для предсказания предстоящей погоды наибольшее значение имеют радиационные туманы.

Поземный радиационный туман (невысокий туман до 2 м), образующийся после захода солнца и рассеивающийся только после его восхода, признак, что антициклональная погода со штилями и слабыми ветрами продлится 12 часов и более.

Поземный радиационный туман, образующийся после захода солнца и рассеивающийся до его восхода, признак перехода к циклональной погоде в ближайшие 6-12 часов.

Сплошной радиационный туман (туман, при котором не видно неба), образующийся после захода солнца при штиле или слабом ветре и рассеивающийся утром или до полудня, признак того, что антициклональная погода продержится 12 часов и более.

Сплошной туман, образующийся в любое время суток при умеренном ветре на море, часто появляющийся в виде надвигающейся по ветру стены, признак, что такая погода продлится 6 часов и более.

Нередко за ночь долины заполняются мощным слоем плотного тумана, который утром приподнимается, превращается в низкие слоистые облака и постепенно рассеивается. Иногда утром из облаков выпадают моросящие осадки. Такой туман признак сохранения тихой антициклональной погоды на сутки и более.

На этом описание атмосферных осадков на прогноз погоды в яхтинге закончим. А в следующей статье рассмотрим различные световые явления в атмосфере.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Водяной пар и облака: виды и образование облаков Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspБиосфера: распределение организмов и их воздействие на оболочки

Обложные осадки

Длительные (от нескольких часов до суток и более) атмосферные осадки в виде дождя (обложной дождь) или снега (обложной снег), выпадающие на значительной площади с достаточно равномерной интенсивностью из слоисто-дождевых и высоко-слоистых облаков на теплом фронте. Обложные осадки хорошо увлажняют почву.

Дождь
— жидкие осадки в виде капель диаметром от 0.5 до 5 мм. Отдельные капли дождя оставляют на поверхности воды след в виде расходящегося круга, а на поверхности сухих предметов — в виде мокрого пятна.

Переохлаждённый дождь
— жидкие осадки в виде капель диаметром от 0.5 до 5 мм, выпадающие при отрицательной температуре воздуха (чаще всего 0…-10°, иногда до -15°) — падая на предметы, капли смерзаются и образуется гололёд. Переохлажденный дождь образуется, когда падающие снежинки попадают в слой теплого воздуха, глубокий достаточно для того, чтобы снежинки полностью растаяли и превратились в капельки дождя. По мере того, как эти капельки продолжают падать, они проходят тонкий слой холодного воздуха над поверхностью земли и их температура становится ниже температуры замерзания. Тем не менее, сами капли не замерзают, поэтому это явление назвали переохлаждением (или образованием «переохлажденных капель»).

Ледяной дождь
— твердые осадки, выпадающие при отрицательной температуре воздуха (чаще всего 0…-10°, иногда до -15°) в виде твёрдых прозрачных шариков льда диаметром 1-3 мм. Образуются при замерзании капель дождя, когда они падают сквозь нижний слой воздуха с отрицательной температурой. Внутри шариков находится незамёрзшая вода — падая на предметы, шарики разбиваются на скорлупки, вода вытекает и образуется гололёд.

Снег
— твердые осадки, выпадающие (чаще всего при отрицательной температуре воздуха) в виде снежных кристаллов (снежинок) или хлопьев. При слабом снеге горизонтальная видимость (если нет других явлений — дымки, тумана и т. п.) составляет 4-10 км, при умеренном 1-3 км, при сильном снеге — менее 1000 м (при этом усиление снегопада происходит постепенно, так что значения видимости 1-2 км и менее наблюдаются не ранее чем через час после начала снегопада). В морозную погоду (температура воздуха ниже -10…-15°) слабый снег может выпадать из малооблачного неба. Отдельно отмечается явление мокрый снег — смешанные осадки, выпадающие при положительной температуре воздуха в виде хлопьев тающего снега.

Дождь со снегом
— смешанные осадки, выпадающие (чаще всего при положительной температуре воздуха) в виде смеси капель и снежинок.

Какие бывают осадки?

Осадки, образующиеся из облаков в твердом или жидком качестве, вода или формируемые из воздуха массы на поверхность планеты попадают в следующих видах.

Дождевые осадки

При особых условиях облачные капельки объединяются в наиболее объемные и увеличиваются в массе. Они не в состоянии удерживаться в атмосферном слое и отправляются на поверхность планеты. Это явление и называется дождем.
Рис. 1. Схема круговорота воды в природе

Град

При сильнейших восходящих потоках воздушных масс в теплую погоду весной, летом формируются градинки. Капли, проникая на значительную высоту с массами воздуха, застывают под действием сниженного температурного режима, и на них нарастает лед. Капельки становятся тяжелее и уходят на поверхность планеты. При полете вниз они становятся все больше и больше от соединения с капельками охлажденной жидкости. Градины бывают разного размера — от пары миллиметров и соизмеримыми с целым куриным яйцом. Плотность градинок может быть разной.Обычно осадки наблюдаются из мощнейших кучевых туч, когда идет ливневый дождь.Частота разная:

• В умеренном климате может идти до 15 раз за 12 месяцев;
• У экваторной зоны на суше, где наиболее мощнейшие восходящие потоки, — до 150 раз ежегодно.
• Над океанической местностью град увидеть практически невозможно.

Данный вид осадков способен испортить ценные вещи: убивает растительные культуры, а если градины очень большие, то они могут деформировать кровлю строений, авто и даже привести к человеческой смерти.

Снежные массы

Зимой на территории России, а также многих Европейских стран, идет снег. Облака в этот период состоят не из капель жидкости, а из мини-кристаллов — микро-иголок, которые, объединяясь вместе, формируют снежинки. Вышеописанные осадки именуются гидрометеоритами. Помимо них, в природе можно наблюдать и такие, которые образуются прямо из воздушных масс.
Рис. 2. Виды атмосферных осадков

Другие виды осадков

Это следующие разновидности осадков:

1. Роса (от латинского — влага, жидкость). Осаждается в качестве капель, заметить которые можно на растениях и прочих предметах, когда температура воздуха опускается. В такой ситуации пар, становясь холоднее, переходит из газа в жидкости и осаждается. Обычно росу можно видеть в ночное, вечернее или утреннее время.
2. Туман. Это объединение мельчайших капелек или кристалликов льда внизу тропосферы, обычно у поверхности. Туманность сокращает видимость часто до 1-2 метров. Туманность бывает адвективной (когда охлаждается теплый влажный воздух над наиболее прохладной поверхностью земли или водоема) и радиационной (происходит из-за охлаждения грунта). В определенных областях туманность наблюдается часто — это береговая линия в областях холодных течений. К примеру, на юге американской территории, на тихоокеанском берегу и в пустынной местности Атакама. Здесь идет ледяное Перуанское течение. Холод от глубинных вод приводит к формированию туманности, из которой на берегу можно видеть морось — исключительный источник влаги в пустынной местности.
3. Изморозь. Оседает в качестве рыхлых кристалликов льда, которые нарастают на растительной культуре и прочих предметах. Случается это из-за намерзания капелек охлажденного тумана. Можно наблюдать изморозь в тихую морозную погоду, когда водяной пар переходит в состояние кристаллизации из-за снижения температурного режима в атмосфере.
4. Иней. Тончайший слой кристалликов льда, которые формируются в ночное время, когда ясно, холодно, спокойно. Заметить иней можно на грунте, растениях и предметах с низкой температурой, причем наиболее низкой, чем температурный режим в атмосфере. Кристаллики инея, как и кристаллики изморози, формируются благодаря сублимации парообразной воды.

Осадки, образующиеся на поверхности земли

Некоторые виды осадков не выпадают сверху, а образуются непосредственно в самом нижнем слое атмосферы, контактирующем с поверхностью земли. В общей сумме осадков они занимают небольшой процент, но тоже учитываются метеорологами.

– Иней – кристаллики льда, намерзающие ранним утром на выступающих предметах и поверхности грунта, если ночная температура опускается ниже нуля.

– Роса – капли воды, конденсирующиеся в теплое время года в результате ночного охлаждения воздуха. Роса выпадает на растениях, выступающих предметах, камнях, стенах домов и т.д.

– Изморозь – ледяные кристаллики, образующиеся зимой при температуре от – 10 до – 15 градусов на ветках деревьев, проводах в виде пушистой бахромы. Появляется в ночное время и исчезает днем.

– Гололёд и гололедица- намерзание ледяного слоя на поверхности земли, деревьях, стенах строений и т.д. в результате быстрого охлаждения воздуха во время или после дождя со снегом и ледяного дождя.
Все виды атмосферных осадков образуются в результате конденсации воды, испарившейся с поверхности планеты. Самым мощным «источником» осадков служит поверхность морей и океанов, суша дает не более 14% всей атмосферной влаги.

Виды атмосферных осадков

Условно разделить виды осадков можно на основании агрегатного состояния воды, в котором она попадает на Землю. Принципиально это возможно всего в двух вариантах – твердой и жидкой форме.

Исходя из этого, классификация выглядит следующим образом:

• жидкие (дождь и роса),
• твердые (снег, град и иней).

Разберемся, что представляет собой каждый из видов таких осадков.

Самый распространенный вид осадков – дождь (относится к конвективным осадкам). Это явление формируется под воздействием лучистой энергии Солнца, которое нагревает влагу, находящуюся на поверхности Земли, и испаряет ее.

Попадая в верхние слои атмосферы, которые заметно холоднее, вода конденсируется, образуя скопление мельчайших капель. Как только количество конденсата достигает большой массы, то вода проливается на землю в виде обильного дождя.

Виды дождя разделяются в зависимости от размера капель, что, в свою очередь, связано с потоками и температурой воздуха.

Разновидность дождей формируется так если воздух теплый, то он формирует более крупные капли, а если холодный, то можно наблюдать моросящий слабый дождь (переохлажденный дождь). При понижении температуры выпадает дождь со снегом.

Другой, связанный с конденсацией процесс, – это выпадение росы. Это физическое явление основано на том, что в определенном объеме воздуха может находиться строго определенное количество пара при данной температуре.

Пока предельный объем пара не достигнут, конденсация не происходит, но как только количество превышает нужное значение, происходит выпадение в жидкое состояние излишков. Это мы можем наблюдать ранним утром на улице, взглянув на росу, цветы и другие твердые предметы.

Другой распространенный вид осадков – это снег. Принципиально, его формирование похоже на формирование дождя, однако отличается дождь от снега тем, что при выпадении на землю, капли значительно охлаждаются воздушными струями, которые имеют отрицательную температуру, и происходит формирование микроскопических ледяных кристаллов.

Поскольку процесс формирования снежинок происходит в воздухе и под воздействием различной температуры, то это обуславливает большое количество форм и кристаллов снежинок.

Если температура очень низкая, то формируется обложной снег, если ближе к нулю, то ливневой снег. Мокрый снег формируется при температуре чуть выше нуля.

Одно из опасных атмосферных явлений – это град. Его образование происходит преимущественно летом, когда разогретые потоки воздуха уносят парообразную влагу в верхние слои атмосферы, где, переохлаждаясь, вода замерзает, образуя ледяные кусочки.

Они не успевают растаять при полете до земной поверхности и часто являются причиной уничтожения урожая или повреждения строений.

Конденсация воды из пара возможна и зимой. В основном, это происходит из-за очень низкого показателя относительной влажности воздуха.

При этом, учитывая отрицательную температуру, сконденсировавшаяся влага тут же замерзает на твердых поверхностях, образуя иней.

§ 27. Атмосферные осадки

Вспомните

В какие сезоны года в вашей местности бывают дожди? В какие — снегопады?

Что такое атмосферные осадки. Осадки выпадают на землю из атмосферы. Они бывают жидкие (дождь), твердые (снег, град, крупа) и смешанные (снег с дождем).

Вся вода в жидком или твердом состоянии, выпадающая на землю из атмосферы, называется атмосферными осадками.

Наиболее интенсивные осадки выпадают из облаков при быстром подъеме вверх теплого и влажного воздуха (рис. 93).

Рис. 93. Причины образования осадков

Небольшая доля влаги приходится на осадки, образующиеся непосредственно на холодной земной поверхности при соприкосновении с ней влажного воздуха. Ночью земная поверхность и воздух над ней быстро остывают. Воздух не может удержать в себе весь водяной пар. На почве, траве, наземных предметах и строениях появляется роса, а весной и осенью — иней.

Как измеряют количество осадков. Атмосферные осадки очень важны для человеческой деятельности, особенно для ведения сельского хозяйства. Количество осадков определяют с помощью приборов — осадкомеров (рис. 94).

Рис. 94. Осадкомер: 7 — ведро; 2 — воронка; 3 — защита от ветра

О количестве осадков судят по высоте слоя воды, накопившейся в осадкомере. Высоту слоя воды измеряют в миллиметрах. Твердые осадки предварительно растапливают.

В Москве выпадает 580 мм осадков в год. Это означает, что на территории Москвы за год образовался бы слой воды толщиной 580 мм (58 см), если бы выпавшие осадки не стекали, не впитывались в землю и не испарялись.

Регулярные измерения позволяют определять количество осадков, выпавших за сутки, месяц или год. Годовое количество осадков и их распределение по месяцам отражают на специальных диаграммах, где месячное количество осадков показано столбиками разной высоты (рис. 95).

По рисунку объясните различные причины образования осадков.

Рис. 95. Диаграммы количества осадков по многолетним данным

Используя рисунок, сравните среднегодовое количество осадков в Алжире и во Владивостоке. Одинаково ли распределяются осадки по месяцам?

Как распределяются осадки. Осадки выпадают на поверхность Земли очень неравномерно (рис. 96).

Рис. 96. Среднегодовое количество осадков на поверхности Земли

Рассмотрите рисунок и расскажите о чередовании поясов с разным годовым количеством осадков.

В распределении осадков в целом наблюдаются изменения по направлению от экватора к полюсам. В широкой полосе вдоль экватора выпадает их наибольшее количество — свыше 2000 мм в год.

В тропических широтах осадков очень мало — в среднем 250—300 мм, а в умеренных широтах их опять становится больше. При дальнейшем приближении к полюсам количество осадков вновь убывает до 250 мм в год и меньше.

Больше всего осадков на Земле выпадает на южных склонах Гималаев (12 660 мм) и в Тихом океане на Гавайских островах (12 500 мм). Нагорной метеорологической станции Черапунджи (Гималаи) в 1861 г. было зарегистрировано рекордное количество осадков — 23 000 мм (23 м!). Самые сухие районы — это тропические пустыни Африки и Южной Америки. Здесь есть места, где осадков выпадает меньше 1 мм в год.

Вопросы и задания

1. Назовите виды атмосферных осадков.
2. Почему столкновение теплого и холодного воздуха приводит к возникновению осадков?
3. Как можно объяснить, что близ экватора осадков очень много?
4. Какое количество осадков выпадает за год в вашей местности?

Количество осадков на Земле

Атмосферные осадки, выпадающие на Земле, распределяются неравномерно. На объем осадков оказывают влияние географического положения, удалённость от уровня моря, среднегодовая температура, направление движения воздушных масс и ветров, морские течения и так далее. Ниже представлена карта распределение атмосферных осадков на нашей планете.

Одним из самых больших заблуждений является то, что на количества выпадающих атмосферных осадков непосредственное влияние оказывает приближенность к морю. Часто люди говорят, что чем ближе к морю, тем больше осадков. Для того чтобы развеять этот миф взгляните на рисунок ниже.

Для рассмотрения берём 3 города: Владивосток в России, Аден в Йемене, Абердин в Великобритании. Все города находятся на берегу океана. Однако если рассмотреть количество осадков, которые выпадают в год, то можно увидеть, что в Абердине осадки распределены примерно равномерно в течение всего года, во Владивостоке осадки в основном выпадают летом, а в Адене осадков практически нет. Связанно это с направлениями ветров, которые господствуют в этих районах. Так, если мы будем рассматривать Абердин, то здесь и зимой и летом дует Западный ветер, который несет с собой влажный Атлантический воздух. Во Владивостоке господствуют пассаты, когда летом на сушу идет прохладный и влажный Тихоокеанский воздух, а а зимой осадков практически нет из-за того что воздух идет с континентальной суши. Что касается йеменского Адена, то и зимой и летом здесь господствуют северные ветра, которые несут с собой минимальное количество влаги.

Климат

Многолетний режим погоды – это климат. Значительное влияние на него оказывает количество солнечного тепла, поступающего на поверхность Земли. Показатель этот зависит от высоты Солнца в полдень – географической широты. Самое большое количество солнечного тепла поступает на экватор, к полюсам это значение уменьшается.

Также важнейшим фактором, оказывающим влияние на погоду, является взаимная расположенность суши и моря, которая позволяет выделить морской и континентальный типы климата.

Морской (океанический) климат характерен для океанов, островов и прибрежных частей материков. Этому типу присущи малые годовые суточные колебания температур воздуха и значительное количество атмосферных осадков.

Континентальный климат характеризует материковые зоны. Показатель континентальности материка зависит от среднегодовых колебаний температуры воздуха.

Еще одним фактором, влияющим на погодные условия, можно назвать морские течения. Такая зависимость проявляется в изменении температуры воздушных масс. Имеют свой характер также и климатические осадки вблизи океана.

Именно температура воздуха – следующий фактор, влияние которого на погоду и климат трудно переоценить. Изменения термальных условий создают динамику показателей воздушного давления, формируя зоны высокого и низкого атмосферного давления. Указанными зонами переносятся воздушные массы. Разная природа встречающихся воздушных масс образует которому характерны облачность, осадки, увеличение скорости ветра и изменение температуры.

Комплексное взаимодействие вышеперечисленных факторов формирует на определенных территориях типы погодных условий.

Выделяют такие типы климата: экваториальный, тропический муссонный, тропический сухой, средиземноморский, субтропический сухой, умеренный морской, умеренный континентальный, умеренный муссонный, субарктический, арктический или антарктический.

Какие бывают осадки

Из атмосферы вода попадает на поверхность земли в двух состояниях: жидком и твердом. Из-за этой особенности все виды осадков делятся на:

1. Жидкие. К ним относятся дожди, роса.
2. Твердые – это снег, град, иней.

Существует квалификация видов осадков по форме. Так выделяют дождь каплями от 0.5 и более мм. Все что меньше 0.5 мм относится к мороси. Снег – кристаллы льда с шестью углами, а вот круглые твердые осадки – это крупа. Она представляет собой округлой формы ядра разного диаметра, которые легко сжимаются в руке. Чаще всего такие осадки выпадают при температуре близкой к нулю.

Большой интерес ученых вызывает град и ледяная крупа. Эти два вида осадков трудно раздавить пальцами. Крупа имеет обледеневшую поверхность, при падении она ударяется об землю и отскакивают. Град – крупный лед, который может достигать в диаметре восьми и более сантиметров. Обычно этот вид осадков формируется в кучево-дождевых облаках.