Атмосферные осадки. Схема и виды атмосферных осадков

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.

Не каждое облако несёт в себе осадки , ведь для образования обаков обязательным условием является наличие воды в трех состояниях: газообразном, жидком и твердом, характерных для смешанных облаков. Выпадение осадков происходит только тогда, когда облако начнёт подниматься выше и охлаждаться. По происхождению, осадки подразделяют на такие виды: конвективные, фронтальные и орографические.

Конвективный тип осадков характерен для жарких климатических зон, в которых на протяжении года проходит интенсивное нагревание, вследствие чего вода испаряется. В это время преобладает восходящее движение влажного и теплого воздуха. Такие процессы можно наблюдать летом в умеренных поясах.

Фронтальные осадки образуются в случае встречи двух воздушных масс разных температур и других факторов. Фронтальные осадки наблюдаются в умеренном и холодном поясах.

Орографические осадки характерны для наветренных горных склонов, заставляющих воздух подниматься выше. При потере влаги воздух опускается, минуя горную цепь, но после прогревается, а относительная влажность удаляется от состояния насыщения.

По характеру выпадения осадки подразделяют на ливневые (непродолжительные, но интенсивные осадки на небольшой области), обложные (длительные и равномерные осадки средней интенсивности, охватывающие довольно большую область) и моросящие (им характерны мелкие и небольшое количество осадков ).

Измерение количества осадков.

Количество осадков определяют путем измерения толщины миллиметрового слоя воды, образующегося в результате их выпадения на горизонтальную поверхность и дальнейшего просачивания в почву. Для того, чтобы измерить количество осадков задействуют металлический цилиндр с установленной диафрагмой - дождемер, а также осадкомер, имеющий специальную защиту. Осадки твердого типа предварительно растапливаются, а полученное количество воды измеряют цилиндрическим сосудом, площадь дна которого в десять раз меньше дна дождемера. Когда слой воды в сосуде достигает цифры в 20 мм, это будет означать то, что выпавший на Землю слой составляет 2 м 2 мм в высоту.

1 - Дождемер, устанавливаемый на метеоплощадке для измерения жидких осадков;
2 - Почвенный дождемер, вкапывается вровень с грунтом, там также внутри установлено ведро для сбора осадков;
3 - Полевой дождемер - стеклянный высокий стакан с делениями, для оценки осадков на с/х полях;
4 - Осадкомер - для сбора жидких и твёрдых осадков (снег, крупа…);
5 - Плювиограф - самописец количества жидких осадков;
6 - Суммарный Осадкомер - для сбора осадков за большой период (неделю, 10 дней,...) в труднодоступных местах;
7 - Радиоосадкомер.

Все измерения учитываются за конкретный месяц для выведения месячных показателей, а впоследствии и годовых. Чем продолжительней наблюдение, тем точнее будет рассчитано количество осадков за разные промежутки времени для конкретного места наблюдений. Те линии на карте, точки которых соединяют с одинаковым количеством осадков в миллиметрах, называются изогиетами и указывают количество осадков за определенный промежуток времени (как например за год).

Распределение осадков на поверхности Земли.

На географическое положение осадков по земной поверхности влияет множество факторов: температура, испарение, влажность, облачность, атмосферное давление, океанические течения, ветер и расположение суши и моря. Температура является главенствующим фактором, так как влияет на интенсивность испарения и количество влаги.

В холодных широтах уровень испарения незначителен, поскольку воздух в этих широтах содержит очень мало водяного пара. Несмотря на то, что относительная влажность может быть достаточно высокой, при конденсации пара в любом случае будет мало осадков. В теплых краях наблюдается противоположная ситуация, в которой при большом уровне испарения наблюдается огромное количество осадков . Именно потому атмосферные осадки принято распределять зонально.

Наибольшее количество осадков (1000-2000 мм и более) наблюдается в экваториальном поясе, где круглый год высокие температуры, большое испарение и преобладание восходящих потоков воздуха.

В тропических широтах количество осадков меньше - от 300 до 500 мм, а в пустынных материковых областях меньше 100 мм. Причиной тому послужило господство высокого давления в сочетании с нисходящими потоками. Для восточных побережий, которые омываются теплыми течениями характерно большое количество осадков, в особенности летом.

В умеренных широтах число осадков возрастает до 500-1000 мм и наибольшее число осадков припадает на западные побережья, с преобладающими западными ветрами со стороны океанов. Огромное количество осадков также вызвано теплым течением и присутствием горного рельефа.

В полярных зонах количество осадков довольно низкое - от 100 до 200 мм. Это обусловлено пониженной влажностью в воздухе, но при этом с большой облачностью.

Количество выпадающих осадков не всегда определяет условия увлажнения. Характер увлажнения выражается с помощью коэффициента увлажнения - соотношения количества осадков к испаряемости за одинаковый период - К = О / В, где - коэффициент увлажнения, О - годовое количество осадков, а B является величиной испаряемости. В случае, если K=1, то увлажнение достаточное, если больше - избыточное, а если меньше - недостаточное. Увлажнение подразумевает тот или иной тип природных зон: при избыточном и достаточном увлажнении могут произрастать леса, недостаточное и близкое к единице увлажнение характерно для лесостепей и саванн, низкие и более близкие к нулю показатели подразумевают степи, пустыни и полупустыни.

Среднегодовое количество осадков составляет важную часть климатических данных — тех, которые записаны с помощью различных методов.

Осадки (чаще всего включают в себя снег, град, дождь со снегом, и другие виды воды, падающие на землю) измеряются в единицах в течение определенного периода времени.

В Соединенных Штатах, осадки обычно представлены в дюймах в 24-часовой период. Это означает, что если выпадает один дюйм дождя в 24-часовой период, и вода не впитывается в землю и не течёт вниз, после шторма, то был бы слой в один дюйм воды, покрывающий землю.

Для Низкотехнологичных методов измерения осадков используется контейнер с плоским дном и прямыми сторонами (например, цилиндр кофе). В то время как цилиндр может помочь вам определить, является ли выпавший осадок в один или два дюйма дождя, им трудно измерить небольшое количество осадков.

Наблюдатели погоды используют более сложные инструменты, известные как датчики дождя и чаевые ведра для более точного измерения осадков. Дождь датчики имеют широкие отверстия в верхней части для осадков. Дождь направляется в узкую трубку, в одну десятую диаметра верхней части горловины. Поскольку труба тоньше, чем верхняя часть воронки, единицы измерения дальше друг от друга, чем они были бы на линейке и возможны точные измерения на одну сотую (1/100 или 0,01) дюйма. Когда показатель менее чем 0,01 дюйма дождя, эта сумма называется «след» дождя.

Снабжённое датчиком ведро, записывает показания осадков на вращающемся барабане или в электронном виде. Она имеет воронку, как простой дождемер, но воронки приводят к двум крошечным «вёдрам». Два ведра сбалансированы, и каждый имеет 0,01 дюймовый объем воды. Когда ведро заполняется, его дно опорожняется, в то время как другое ведро наполняется дождевой водой. Каждый кончик ведра вызывает устройство для записи увеличения 0,01 дюйма дождя.

Снегопад измеряется двумя способами. Во-первых, это простое измерение слоя снега на земле палкой, отмеченной единицами измерения. Вторым измерением определяет эквивалентное количество воды на единицу снега. Чтобы получить этот коэффициент, снег должен быть собран и растоплен в воду. Как правило, 10 дюймов снега производит один дюйм воды. Однако, это может относится к свободному, пушистому снегу, хотя всего 2-4 дюйма влажного, уплотненного снега может дать дюйм воды.

Ветер, здания, деревья, рельеф и другие факторы могут изменять количество выпадающих осадков, и такой снегопад, как правило, измеряется от препятствий. Тридцатилетнее среднее годовое количество осадков используется для определения среднегодового количества осадков для конкретного места.

Возможно, будет полезно почитать: