Атмосферные осадки и их образование

Осадки выпадают не с каждой облака. Обязательным условием образования осадков является одновременное наличие в воздухе воды в твердом, жидком и газообразном состояниях, бывает в смешанных облаках. Это происходит только тогда, когда облако поднимается вверх и охлаждается. Поэтому по происхождению различают конвективные, фронтальные и орографические осадки.

Конвективные осадки характерны для жаркого пояса, где в течение года происходит интенсивный нагрев, испарение воды, преобладает восходящее движение теплого и влажного воздуха. Летом нередко такие процессы происходят и в умеренном поясе.

Фронтальные осадки образуются при встрече двух воздушных масс с разными температурами и другими физическими свойствами. Типичные фронтальные осадки наблюдаются в умеренном и холодном поясах.

Орографические осадки выпадают на наветренных склонах гор, особенно высоких, поскольку они также заставляют воздух пи дийматися вверх. Потеряв влагу и опускаясь, минуя горная цепь, оно снова опускается и прогревается, а относительная влажность снижается, удаляясь от состояния насыщения.

По характеру выпадения различают: ливневые осадки (интенсивные, непродолжительные, выпадающие на небольшой площади) обложные осадки (средней интенсивности, равномерные, длительные - могут продолжаться целые сутки, часто выпадают на большой площади); осадки, моросящие (характеризуются будто взвешенными в воздухе мелкими капельками).

Измерение количества осадков

Количество осадков измеряется толщиной слоя воды в миллиметрах, который мог бы образоваться в результате их выпадение на горизонтальную поверхность при отсутствии испарения и просачивания в почву. Для измерения количества осадков используют дождемер (металлический цилиндр высотой 40 см и площадью поперечного сечения 500 см2 с вставленной диафрагмой "для предотвращения испарения). Осадкомер отличается от дождемер специальной защитой. Твердые осадки (снег, град, крупа) предварительно растапливают. Количество воды, попавшей в дождемер, измеряют с помощью стеклянной цилиндрического сосуда, площадь дна которой в 10 раз меньше площади дна дождемер. Итак, когда слой воды, слитой с дождемер, на дне сосуда равна 20 мм, то это означает, что на поверхность Земли выпал слой воды высотой 2 мм.

Все измерения количества осадков заключают за каждый месяц и выводят месячную, а затем годовое количество осадков. Чем продолжительнее является наблюдение, тем точнее можно рассчитать среднемесячную и, соответственно, среднегодовую нормы осадков для этого места наблюдений. Линии на карте, соединяющие точки с одинаковым количеством осадков в миллиметрах за определенный период времени (например, год), называются изогиета.

Распределение осадков на поверхности земного шара

Географическое распространение осадков по земной поверхности зависит от совокупного действия многих факторов: температуры, испарения, влажности воздуха, облачности, атмосферного давления, господствующих ветров, распределения суши и моря, океанических течений. Важнейшим среди них является температура воздуха, от которой зависит интенсивность испарения и величина испаряемости воздуха (количество влаги в миллиметрах слоя воды, которое может испариться в определенном месте за год).

В "холодных широтах испарения незначительное, имела испаряемость, так как холодный воздух может содержать малое содержание водяного пара. И хотя относительная влажность воздуха может быть достаточно высокой, но при конденсации малого количества пары выпадает мизерное количество осадков. В жарком поясе наблюдается противоположное явление: большое испарение и большая испаряемость, а, следовательно, и абсолютная влажность воздуха вызывают выпадение значительного количества осадков. Следовательно, атмосферные осадки распределяются зонально.

В экваториальном поясе выпадает наибольшее количество осадков - 1000-2000 мм и более, поскольку там круглый год наблюдаются высокие температуры, большое испарение и преобладают восходящие потоки воздуха.

В тропических широтах количество осадков уменьшается до 300-500 мм, а во внутренних пустынных областях материков - их меньше 100 мм. Причиной этого является господство здесь высокого давления и нисходящих потоков воздуха, при этом нагреваются и удаляются от состояния насыщения. Здесь только на восточных побережьях материков, которые ома

щихся теплыми течениями, выпадают обильные осадки, особенно летом.

В умеренных широтах количество осадков вновь увеличивается до 500-1000 м. Больше всего их выпадает на западных побережьях материков, поскольку там в течение года преобладают западные ветры со стороны океанов. Большем количестве осадков здесь также способствуют теплые течения и горный рельеф.

В полярных районах количество осадков составляет всего 100-200 мм, что обусловлено малым содержанием влаги в воздухе, несмотря на большую облачность.

Однако количество выпадающих осадков, еще не определяет условий увлажнения. Характер увлажнения выражают коэффициентом увлажнения - отношением количества осадков к испаряемости за тот же период. То есть К = О / В, где К - коэффициент увлажнения, О - количество осадков, В - величина испаряемости. Если К = 1, то увлажнение достотне, К> 1 - избыточное, К <1 - недостаточное, а К <0,3 - бедное. Коэффициент увлажнения определяет тип природно-растительных зон: при избыточном и достаточном увлажнении и достаточный, количества тепла произрастают леса; недостаточное, близкий к единице, увлажнение характерно для лесостепи, саванн; несколько больше 0,3 - луговых и сухих степей; бедное - для полупустынь и пустынь.

Количество выпавших осадков – одна из важнейших характеристик погоды, наряду с температурой воздуха, и, конечно, зная её для определённой местности, можно прогнозировать погоду на будущее, можно даже отслеживать изменения климата, если таковые имеют место быть. Но как измерить осадки?

Со снегом всё более или менее просто: берём линейку, погружаем её в снег до земли – и получаем количество выпавших осадков в миллиметрах. А вот с дождём такой номер не проходит! Ведь вода сразу же впитывается в почву, а та, что не впиталась (скажем, попала на асфальт), сравнительно быстро испаряется, так что точных результатов мы таким образом не получим, даже если дело дошло до наводнения… как же измерить количество дождя?

Для этого существуют специальные приборы.

Один из них – дождемер. По сути дела, это нечто вроде ведра, только очень большое – площадью 5 квадратных метров. Дождевая вода поступает в такой сосуд через конусообразную воронку – чтобы ветер не искажал результаты измерения, надувая в сосуд дополнительную воду, или наоборот – выдувая её оттуда. Такая конструкция устанавливается на метеоплощадке на высоте 2 метра. Раз в день собранную дождевую воду из дождемера сливают в градуированный сосуд и измеряют в миллиметрах. Каждый миллиметр – это литр осадков на квадратный метр.

Дождемеры ещё бывают почвенные, которые закапываются в грунт вровень с ним, а также полевые – это градуированные стеклянные сосуды, которые ставят на сельскохозяйственных полях.

Но не всегда и не везде можно проверить результаты раз в сутки! В тайге, в тундре, в горах и прочих труднодоступных местах приходится проверять результаты раз в неделю, а то и в десять дней – за это время вода может испариться – и результат окажется искажённым. Для работы в таких экстремальных условиях существуют суммарные осадкомеры. По конструкции он мало отличается от обычного дождемера, но когда его устанавливают, в него заливают вазелиновое масло. В результате, когда в сосуд набирается вода, вазелиновое масло всплывает, покрывая её поверхность тонким слоем, который не даёт воде испаряться, сохраняя её для измерения.

Впрочем, определить количество осадков можно и не приближаясь непосредственно к прибору, если это радиоосадкомер. Его ёмкость для сбора осадков установлена таким образом, что заполняясь, она переворачивается, вода из неё сливается, и это приводит в действие механизм, включающий радиопередатчик. Его радиосигнал регистрируют на ближайшей метеостанции, или же он поступает на метеорологический спутник.

Ещё один прибор, используемый метеорологами для измерения количества дождя – это плювиограф. Дождевая вода набирается в сосуд площадью 5 квадратных метров. Дно у сосуда конусообразное, и в неё имеются отверстия, в которые вода сливается и через трубу попадает в камеру. В камере находится полый поплавок, соединённый с металлическим стержнем. В верхней части стержня укреплена стрелка, на которую насажено перо, а рядом с камерой расположен барабан с бумажной лентой. Вода, накапливающаяся в камере, поднимает поплавок, он приводит в движении стержень со стрелкой, и перо чертит на ленте кривую, по которой и определяют уровень 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.

Популярная метеорология и климатология

1 миллиметр осадков - это 1 литр на квадратный метр
(единицы измерения дождя аномального и снега аномального)

Прогноз погоды, метеоновости: рекордные осадки, экстремальные осадки, снежный ад

Снегопад, зима - за сутки выпадает 10-15 сантиметров снега. В чём измеряется снег? В двух величинах - в увеличении толщины снежного покрова и в миллиметрах воды. Если навалило 15 сантиметров снега, то это всего 7,5 литров воды (килограммов) на квадратный метр.

Толщина снега (высота снега) для средних широт в 1-1,5 метров не является чем-то удивительным, снег до 2-4 метров в горах - это норма осадков для умеренного климатического пояса.

Навалило снега измеряется снегомерными рейками в сантиметрах и метрах, а содержание воды в снеге - снег просто топят и измеряют объём получившейся от таяния воды.

Снегопад в 10-20 сантиметров снега не является чем-то экстремальным, выпало 10-20 сантиметров за ночь - это прошёл обычный снегопад.

Свежевыпавший снега имеет плотность всего около 50 кг/кубометр, при метели плотность снега - до 120-180 килограмма на кубометр. Хорошо слежавшийся снег имеет плотность до 0,5 (тонны на кубометр).

Снег на крышах успешно держится при скатах крутизной и в 60 градусов, ветер его навевает и пришлёпывает. Но может сойти лавиной. Так что еще неизвестно, какая крыша лучше - плоская или крутая. Снеговая нагрузка на крыше (снег страмбован ветром!) вполне может быть 0,5 тонны на квадратный метр (1 метр по вертикали ). Поэтому обрушение крыши под снегом - старых крыш или новых крыш (на которых хорошо поэкономили - подменили материалы), балконов не является редкостью.

Метео-новости: "выпасть до 10-15 мм осадков, более четверти январской нормы. Прирост снежного покрова может составить 7-15 см."
10 миллиметров осадков - это слой воды, если растопить выпавший снег. Свежевыпавший снег в 20 раз рыхлее воды (в 20 раз меньше плотность), следовательно, прогноз погоды обещает 20-30 пушистого снега, если без ветра. Прирост снежного покрова в прогнозе погоды 2 раза меньше? Это с учетом того, что снег слегка притрамбует ветром.

Прогноз погоды, метеоновости: рекордный ливень, гроза, затяжные экстремальные осадки, аномальные дожди

Измерение осадков - дождемер, осадкомер, плювиограф.

Миллиметры осадков - это количество высота воды, если бы она никуда не утекала. Например, если после дождя воды прибавилось на 1 сантиметр, то осадков выпало 10 миллиметров. То есть, дождь налил воды 10 литров на квадратный метр. Это средний сильный дождь, ничего экстремального.

Но вот когда почва уже не может впитывать воду или еще не оттаяла, а стекать некуда, то тогда в низких местах жди подтопления.

Наблюдения за осадками, примеры осадков

Зима осадки, фото

Место: 10 километров от Варны (Болгария)

Лето осадки, фото

Место: город Бургас на Чёрном море, Болгария

Еще статьи по теме
Причины стихийных бедствий