Вода, выпавшая на поверхность Земли в форме дождя, снега, града или осаждающаяся на предметы в виде конденсата как иней или роса, называется атмосферными осадками. Осадки могут быть обложными, связанными с теплыми фронтами, или ливневыми, связанными с холодными фронтами.
Появление дождя обусловлено слиянием мелких капелек воды в облаке в более крупные, которые превозмогая силу тяжести, падают на Землю. В том случае, если в облаке содержатся мелкие частицы твердых тел (пылинки), процесс конденсации протекает быстрее, так как они выступают ядрами конденсации.При отрицательных температурах конденсация водяного пара в облаке приводит к выпадению снега. Если снежинки из верхних пластов облака попадают в нижние с более высокой температурой, где содержится большое количество холодных капель воды, то снежинки соединяются с водой, теряя форму и превращаясь в снежные комочки диаметром до 3 мм.
Образование осадков
Град образуется в облаках вертикального развития, характерными чертами которых является наличие положительных температур в нижнем слое и отрицательных – в верхнем. В данном случае шаровидные снежные комочки с восходящими воздушными потоками поднимаются в верхние участки облака с более низкими температурами и застывают с образованием шаровидных льдинок – градин. Затем под действием силы тяжести градины падают на Землю. Они обычно неодинаковы по размеру и могут быть величиной диаметра от горошины до яйца курицы.
Виды атмосферных осадков
Такие виды осадков, как роса, иней, изморозь, гололед, туман, образуются в приземных слоях атмосферы за счет конденсации водяного пара на предметах. Роса появляется при более высоких температурах, иней и изморозь – при отрицательных. При чрезмерной концентрации водяных паров в приземном атмосферном слое появляется туман. Если туман смешивается с пылью и грязью в промышленных городах, он называется смогом.
Измерение осадков производят по толщине слоя воды в миллиметрах. На нашей планете, в среднем, выпадает примерно 1000 мм осадков в год. Для измерения количества осадков используют такой прибор, как осадкомер. В течение многих лет ведутся наблюдения за количеством выпадающих осадков в разных регионах планеты, благодаря чему были установлены общие закономерности распределения их по земной поверхности.
Максимальное количество осадков наблюдается в экваториальном поясе (до 2000 мм в год), минимальное – в тропиках и полярных областях (200-250 мм в год). В умеренном поясе среднегодовое количество осадков составляет 500-600 мм в год.
В каждом климатическом поясе также отмечается неравномерность в выпадении осадков. Это объясняется особенностями рельефа определенной местности и преобладающим направлением ветра. К примеру, на западных окраинах Скандинавского горного массива выпадает 1000 мм в год, а на восточных – более чем в два раза меньше. Выявлены участки суши, на которых почти полностью отсутствуют осадки. Это пустыни Атакама, центральные области Сахары. В этих регионах среднегодовой уровень осадков составляет менее 50 мм. Огромное количество осадков отмечается в южных районах Гималаев, в Центральной Африке (до 10000 мм в год).
Таким образом, определяющими чертами климата данной местности являются среднемесячное, сезонное, среднегодовое количество осадков, их распределение по поверхности Земли, интенсивность. Эти особенности климата оказывают существенное влияние на многие отрасли хозяйства человека, в том числе сельское.
Похожие материалы:
Атмосферные осадки — вода в жидком или твердом состоянии, выпадающая из облаков или осаждающаяся непосредственно из воздуха на поверхность Земли. К ним относятся:
Дождь . Мельчайшие капельки воды, диаметром от 0,05 до 0,1 мм, из которых состоят облака, сливаясь друг с другом, постепенно увеличиваются, становятся тяжелыми и падают на землю в виде дождя. Чем сильнее восходящие струи воздуха от нагретой солнцем поверхности, тем крупнее должны быть падающие капли. Поэтому летом, когда приземный воздух нагрет землей и стремительно поднимаются вверх, выпадает обычно дождь в виде крупных капель, а весной и осенью - моросящие дожди. Если дождь выпадает из слоистых облаков, то такой дождь является обложным, а если из кунево-дождевых - ливневым. От дождя необходимо отличать морось. Этот вид осадков обычно выпадает из слоистых облаков. Размер капель значительно меньше дождевых. Скорость их падения столь мала, что они кажутся взвешенными в воздухе.
Снег . Он образуется в том случае, когда облако находится в воздухе с температурой ниже 0°. Снег состоит из кристалликов различных форм. Больше всего снега выпадает на склонах Рейнир (штат , ) - в среднем ежегодно 14,6 м. Этого достаточно, чтобы засыпать 6-этажный дом.
Град . Он возникает при сильных восходящих потоках воздуха в теплое время года. Капельки воды, попадая на большую высоту с потоками воздуха, замерзают, и на них слоями начинают нарастать ледяные кристаллики. Капли тяжелеют и начинают опускаться вниз. При падении они увеличиваются в размерах от слияния с каплями переохлажденной воды. Иногда град достигает размера куриного яйца, обычно с различными слоями по плотности. Как правило, град выпадает из мощных кучево-дождевых облаков при или ливне. Частота выпадения града различна: в умеренных широтах он бывает 10-15 раз в год, на суше, где значительно более мощные восходящие потоки, - 80-160 раз в год. Над океанами град выпадает реже. Град приносит большой материальный ущерб: уничтожает посевы, виноградники, а если градины отличаются крупным размером, то он может вызвать и разрушение домов, гибель людей. В нашей стране были разработаны методы определения градоопасных облаков и созданы службы борьбы с градом. Опасные облака «расстреливают» специальными химическими веществами.
Дождь, снег, град называют гидрометеоритами. Кроме них к атмосферным осадкам относятся и такие, которые осаждаются непосредственно из воздуха. К ним относятся роса, туман, иней и др.
Роса (лат. ros - влага, жидкость) - атмосферный осадок в виде капелек воды, осаждающихся на поверхности земли и наземных предметах при охлаждении воздуха. В этом случае водяной пар, охлаждаясь, переходит из состояния в жидкое и оседает. Чаще всего роса наблюдается ночью, вечером или рано утром.
Туман (тюрк, мрак) - это скопление мелких водяных капель или ледяных кристаллов в нижней части тропосферы, как правило, у поверхности земли. снижают видимость иногда до нескольких метров. Различают по происхождению туманы адвективные (в связи с охлаждением теплого влажного воздуха над более холодной поверхностью суши или воды) и радиационные (образующиеся в результате охлаждения земной поверхности). В ряде районов Земли часто бывают туманы на побережьях в местах прохождения холодных течений. Например, в на побережье располагается Атакама. Вдоль побережья проходит холодное Перуанское течение. Его холодные глубинные воды способствуют образованию туманов, из которых на побережье оседает морось - единственный источник влаги в пустыне Атакама.
Осадки измеряются толщиной слоя выпавшей воды в миллиметрах. В среднем на земном шаре выпадает около 1000 мм осадков в год, а в пустынях и в высоких широтах - менее 250 мм в год.
На метеорологических станциях измерение количества осадков производится осадкомерами (до 1950-х годов использовались дождемеры), а интенсивность жидких осадков измеряется плювиографами. Для больших площадей интенсивность осадков оценивается приближённо с помощью метеорологических радиолокаторов.
Многолетнее, среднемесячное, сезонное, годовое количество осадков, их распределение по земной поверхности, годовой и суточный ход, повторяемость, интенсивность являются определяющими характеристиками климата , имеющими существенное значение для сельского хозяйства и многих других отраслей народного хозяйства.
Классификация осадков
Осадки, выпадающие на земную поверхность
Характеризуются монотонностью выпадения без значительных колебаний интенсивности. Начинаются и прекращаются постепенно. Длительность непрерывного выпадения составляет обычно несколько часов (а иногда 1-2 суток), но в отдельных случаях слабые осадки могут длиться полчаса-час. Выпадают обычно из слоисто-дождевых или высоко-слоистых облаков; при этом в большинстве случаев облачность сплошная (10 баллов) и лишь изредка значительная (7-9 баллов, - обычно в начале или конце периода выпадения осадков). Иногда слабые кратковременные (полчаса-час) обложные осадки отмечаются из слоистых , слоисто-кучевых , высоко-кучевых облаков, при этом количество облаков составляет 7-10 баллов. В морозную погоду (температура воздуха ниже −10…−15°) слабый снег может выпадать из малооблачного неба.
Осадки, образующиеся на поверхности земли и на предметах
Роса - капельки воды, образующиеся на поверхности земли, растениях, предметах, крышах зданий и автомобилей в результате конденсации содержащегося в воздухе водяного пара при положительной температуре воздуха и почвы, малооблачном небе и слабом ветре. Чаще всего наблюдается в ночные и ранние утренние часы, может сопровождаться дымкой или туманом. Обильная роса может вызвать измеримое количество осадков (до 0,5 мм за ночь), стекание на землю воды с крыш.
Иней - белый кристаллический осадок, образующийся на поверхности земли, траве, предметах, крышах зданий и автомобилей, снежном покрове в результате десублимации содержащегося в воздухе водяного пара при отрицательной температуре почвы, малооблачном небе и слабом ветре. Наблюдается в вечерние, ночные и утренние часы, может сопровождаться дымкой или туманом. По сути дела это аналог росы, образующийся при отрицательной температуре. На ветках деревьев, проводах иней отлагается слабо (в отличие от изморози) - на проводе гололёдного станка (диаметр 5 мм) толщина отложения инея не превышает 3 мм.
Кристаллическая изморозь - белый кристаллический осадок, состоящий из мелких тонкоструктурных блестящих частиц льда, образующийся в результате десублимации содержащегося в воздухе водяного пара на ветвях деревьев и проводах в виде пушистых гирлянд (легко осыпающихся при встряхивании). Наблюдается в малооблачную (ясно, или облака верхнего и среднего яруса, или разорванно-слоистые) морозную погоду (температура воздуха ниже −10…−15°), при дымке или тумане (а иногда и без них) при слабом ветре или штиле . Отложение изморози происходит, как правило, в течение нескольких часов ночью, днём она постепенно осыпается под воздействием солнечных лучей, однако в облачную погоду и в тени может сохраняться в течение всего дня. На поверхности предметов, крышах зданий и автомобилей изморозь отлагается очень слабо (в отличие от инея). Впрочем, нередко изморозь сопровождается инеем.
Зернистая изморозь - белый рыхлый снеговидный осадок, образующийся в результате оседания мелких капелек переохлаждённого тумана на ветвях деревьев и проводах в облачную туманную погоду (в любое время суток) при температуре воздуха от нуля до −10° и умеренном или сильном ветре. При укрупнении капель тумана может перейти в гололёд, а при понижении температуры воздуха в сочетании с ослаблением ветра и уменьшением количества облачности в ночное время - в кристаллическую изморозь. Нарастание зернистой изморози продолжается столько, сколько длится туман и ветер (обычно несколько часов, а иногда и несколько суток). Сохранение отложившейся зернистой изморози может продолжаться несколько суток.
Гололёд - слой плотного стекловидного льда (гладкого или слегка бугристого), образующийся на растениях, проводах, предметах, поверхности земли в результате намерзания частиц осадков (переохлаждённой мороси, переохлаждённого дождя, ледяного дождя, ледяной крупы, иногда дождя со снегом) при соприкосновении с поверхностью, имеющей отрицательную температуру. Наблюдается при температуре воздуха чаще всего от нуля до −10° (иногда до −15°), а при резком потеплении (когда земля и предметы ещё сохраняют отрицательную температуру) - при температуре воздуха 0…+3°. Сильно затрудняет передвижение людей, животных, транспорта, может приводить к обрывам проводов и обламыванию ветвей деревьев (а иногда и к массовому падению деревьев и мачт линий электропередач). Нарастание гололёда продолжается столько, сколько длятся переохлаждённые осадки (обычно несколько часов, а иногда при мороси и тумане - несколько суток). Сохранение отложившегося гололёда может продолжаться несколько суток.
Гололедица - слой бугристого льда или обледеневшего снега, образующийся на поверхности земли вследствие замерзания талой воды, когда после оттепели происходит понижение температуры воздуха и почвы (переход к отрицательным значениям температуры). В отличие от гололёда, гололедица наблюдается только на земной поверхности, чаще всего на дорогах, тротуарах и тропинках. Сохранение образовавшейся гололедицы может продолжаться много дней подряд, пока она не будет покрыта сверху свежевыпавшим снежным покровом или не растает полностью в результате интенсивного повышения температуры воздуха и почвы.
В понимании обычного человека, атмосферные осадки – это дождь или снег. На самом деле, видов гораздо больше и все они, так или иначе, встречаются на протяжении года. Среди них есть весьма необычные явления, которые приводят к красивым эффектам. Какие же осадки бывают?
Дождь
Дождь – это падение капель воды с неба на землю в результате ее конденсации из воздуха. В процессе испарения вода собирается в облака, которые позже превращаются в тучи. В определенный момент мельчайшие капельки пара увеличиваются, переходя в размеры дождевых капель. Под собственным весом, они падают на поверхность земли.
Дожди бывают обложными, ливневыми и моросящими. Обложной дождь наблюдается в течение длительного времени, отличается плавным началом и окончанием. Интенсивность падения капель на протяжении дождя практически не меняется.
Ливневым дождям свойственна кратковременность и большой размер капель. Они могут достигать пяти миллиметров в диаметре. Моросящий дождик имеет капли, диаметром менее 1 мм. Это практически туман, который висит над поверхностью земли.
Снег
Снег – это выпадение замерзшей воды, в виде хлопьев или смерзшихся кристаллов. По-другому, снег именуется сухими остатками, так как падая на холодную поверхность снежинки не оставляют влажных следов.
В большинстве случаев сильные снегопады развиваются постепенно. Им присущи плавность и отсутствие резкого изменения интенсивности выпадения. В сильный мороз возможна ситуация появления снега из, казалось бы, чистого неба. В таком случае, снежинки образуются в тончайшем облачном слое, который практически не виден глазу. Такой снегопад всегда очень легкий, так как для большого снежного заряда требуются соответствующие тучи.
Дождь со снегом
Это классический вид осадков в осеннее и весеннее время. Характеризуется одновременным выпадением, как капель дождя, так и снежинок. Происходит это из-за небольших колебаний температуры воздуха в районе 0 градусов. В разных слоях тучи получается различная температура, отличается она и на пути к земле. В результате, часть капель смерзается в снеговые хлопья, а часть долетает в жидком состоянии.
Град
Градом называют кусочки льда, в который, при определенных условиях, превращается вода, перед падением на землю. Размер градин колеблется в диапазоне от 2 до 50 миллиметров. Данное явление возникает летом, при температуре воздуха выше +10 градусов и сопровождается сильным дождем с грозой. Выпадение крупных градин может нанести урон транспорту, растительности, зданиям и человеку.
Снежная крупа
Снежной крупой называют сухие осадки в виде плотных смерзшихся снеговых крупинок. От обычного снега они отличаются высокой плотностью, маленькими размерами (до 4 миллиметров) и практически круглой формой. Подобная крупа появляется при температурах около 0 градусов, при этом может сопровождаться дождем или настоящим снегом.
Роса
Капельки росы, также считаются осадками, однако они не падают с неба, а появляются на различных поверхностях в результате конденсации из воздуха. Для появления росы требуется положительная температура, повышенная влажность, отсутствие сильного ветра. Обильная роса может приводить к потекам воды по поверхностям зданий, сооружений, кузовам транспорта.
Иней
Это «зимняя роса». Иней представляет собой воду, конденсировавшуюся из воздуха, но при этом минувшую стадию жидкого состояния. Выглядит как множество белых кристаллов, покрывающих, как правило, горизонтальные поверхности.
Изморозь
Представляет собой вид инея, но появляется не на горизонтальных поверхностях, а тонких и длинных предметах. Как правило, изморозью во влажную и морозную погоду покрываются зонтичные растения, провода линий электропередач, ветви деревьев.
Гололед
Гололедом называют слой льда на любых горизонтальных поверхностях, который появляется в результате охлаждения тумана, мороси, выпадения дождя или мокрого снега при последующем опускании температуры в диапазон ниже 0 градусов. В результате нарастания льда могут обрушаться слабые конструкции, рваться провода линий электропередач.
Гололедица — частный случай гололеда, образующийся только на поверхности земли. Чаще всего, образуется после оттепели и последующего понижения температуры.
Ледяные иглы
Это еще один вид осадков, который представляет собой мельчайшие кристаллы, парящие в воздухе. Ледяные иглы являются, пожалуй, одним из самых красивых зимних атмосферных явлений, так как часто приводят к различным световым эффектам. Они образуются при температуре воздуха ниже -15 градусов и преломляют в своей структуре проходящий свет. Результатом этого становятся гало вокруг солнца или красивые световые «столбы», простирающиеся от уличных фонарей в ясное морозное небо.
Атмосферные осадки — вода в жидком или твердом состоянии, выпадающая из облаков или осаждающаяся из воздуха на земную поверхность.
Дождь
При определенных условиях облачные капли начинают сливаться в более крупные и тяжелые. Они уже не могут удерживаться в атмосфере и падают на землю в виде дождя.
Град
Бывает, что летом воздух быстро поднимается вверх, подхватывает дождевые тучи и несет их на высоту, где температура ниже 0°. Дождевые капли замерзают и выпадают в виде града (рис. 1).
Рис. 1. Происхождение града
Снег
В зимнее время в умеренных и высоких широтах осадки выпадают в виде снега. Облака в это время состоят не из капелек воды, а из мельчайших кристалликов — иголочек, которые, соединяясь вместе, образуют снежинки.
Роса и иней
Осадки, выпадающие на земную поверхность не только из облаков, но и непосредственно из воздуха, — это роса и иней.
Количество выпавших осадков измеряется осадкомером или дождемером (рис. 2).
Рис. 2. Строение дождемера: 1 — наружный корпус; 2 — воронка; 3 — емкость для сбора волы; 4 — мерный резервуар
Классификация и виды осадков
Осадки различают по характеру выпадения, по происхождению, по физическому состоянию, сезонам выпадения и т. д. (рис. 3).
По характеру выпадения осадки бывают ливневыми, обложными и моросящими. Ливневые осадки - интенсивные, непродолжительные, захватывают небольшую площадь. Обложные осадки - средней интенсивности, равномерные, длительные (могут продолжаться сутками, захватывая большие территории). Моросящие осадки - мелкокапельные осадки, выпадающие на незначительной территории.
По происхождению различают осадки:
- конвективные - характерны для жаркого пояса, где интенсивны нагрев и испарение, но нередко бывают и в умеренном поясе;
- фронтальные - образуются при встрече двух воздушных масс с разной температурой и выпадают из более теплого воздуха. Характерны для умеренных и холодных поясов;
- орографические - выпадают на наветренных склонах гор. Они очень обильны, если воздух идет со стороны теплого моря и обладает большой абсолютной и относительной влажностью.
Рис. 3. Виды осадков
Сравнив на климатической карте годовое количество атмосферных осадков на Амазонской низменности и в пустыне Сахара, можно убедиться в неравномерном их распределении (рис. 4). Чем это объясняется?
Осадки приносят влажные воздушные массы, формирующиеся над океаном. Это хорошо видно на примере территорий с муссонным климатом. Летний муссон приносит с океана много влаги. И над сушей идут продолжительные дожди, как на Тихоокеанском побережье Евразии.
Постоянные ветры также играют большую роль в распределении осадков. Так, пассаты, дующие с континента, приносят сухой воздух на север Африки, где расположена самая обширная пустыня мира — Сахара. Западные ветры приносят в Европу дожди с Атлантического океана.
Рис. 4. Среднегодовое распределение осадков на суше Земли
Как вы уже знаете, морские течения влияют на осадки в прибрежных частях материков: теплые течения способствуют их появлению (Мозамбикское течение у восточных берегов Африки, Гольфстрим у берегов Европы), холодные, наоборот, препятствуют выпадению осадков (Перуанское течение у западных берегов Южной Америки).
Рельеф также влияет на распределение осадков, например, Гималайские горы не пропускают на север влажные ветры, дующие с Индийского океана. Поэтому на их южных склонах иногда выпадает за год до 20 000 мм осадков. Влажные воздушные массы, поднимаясь по склонам гор (восходящие токи воздуха), охлаждаются, насыщаются, и из них выпадают осадки. Территория же севернее Гималайских гор напоминает пустыню: там выпадает всего 200 мм осадков в год.
Существует зависимость между поясами и количеством осадков. У экватора — в поясе низкого давления — постоянно нагретый воздух; поднимаясь вверх, он охлаждается и насыщается. Поэтому в области экватора образуется много облаков и идут обильные дожди. Много осадков выпадает и в других областях земного шара, где господствует низ- кос давление. При этом большое значение имеет температура воздуха: чем она ниже, тем меньше выпадает осадков.
В поясах высокого давления преобладают нисходящие воздушные токи. Воздух, опускаясь, нагревается и утрачивает свойства состояния насыщения. Поэтому на широтах 25-30° осадки выпадают редко и в малом количестве. В областях высокого давления у полюсов также выпадает мало осадков.
Абсолютный максимум осадков зарегистрирован на о. Гавайи (Тихий океан) — 11 684 мм/год и в Черапунджи (Индия) — 11 600 мм/год. Абсолютный минимум - в пустыне Атакама и в Ливийской пустыне — менее 50 мм/год; иногда осадки годами вообще не выпадают.
Характеристикой увлажнения территории служит коэффициент увлажнения — отношением годового количества осадков и испаряемости за тот же период. Коэффициент увлажнения обозначают буквой К, годовое количество осадков — буквой О, а испаряемость — И; тогда К = О: И.
Чем меньше коэффициент увлажнения, тем суше климат. Если годовое количество осадков примерно равно испаряемости, то коэффициент увлажнения близок к единице. В этом случае увлажнение считается достаточным. Если показатель увлажнения больше единицы, то увлажнение избыточное, меньше единицы - недостаточное. При коэффициенте увлажнения менее 0,3 увлажнение считается скудным . К зонам с достаточным увлажнением относятся лесостепи и степи, к зонам с недостаточным увлажнением — пустыни.