Вода в атмосфере

Начальным источником атмосферной влаги служит Мировой океан, с поверхности которого вода испаряется.

  • Часть ее конденсируется в облаках и выпадает в виде в виде осадков тут же на океане, завершая малый влагооборот.
  • Другая часть испарившейся влаги в виде водяного пара переносится на сушу, где так же конденсируется в облаках и выпадает в виде жидких или твердых осадков, просачивается в грунт, стекает в реках в океан и расходуется растениями и животными. Это звено влагооборота не замкнуто, поскольку большую часть водяного пара растения в процессе фотосинтеза разлагают на водород и кислород, а меньшую связывают, безвозвратно исключая ее из водообмена.

Испарение заключается в переходе воды из жидкой или твердой фазы в газообразную и в поступлении водяного пара в атмосферу.

Испарение – процесс прежде всего энергетический. Он зависит от

  • количества тепловой энергии, которая может быть затрачена на данной поверхности в единицу времени. На океанах на испарение затрачивается до 90% энергии солнечной радиации.
  • влагоемкости воздуха, степень его сухости или влажности. Количественно она характеризуется дефицитом влажности, который в свою очередь зависит от температуры воздуха и в меньшей степени от ветра.

Разумеется, испарение может происходить только при наличииводы. На суше это условие имеется далеко не везде и не всегда: аридным зонам свойствен дефицит влаги, в гумидных зонахвлагиможет не хватать в отдельные периоды. В связи с этим в метеорологии выработано понятие об испаряемости.

Испарение принадлежит к числу важнейших процессов географической оболочки.

  • На него расходуется большая часть солнечноготепла.
  • Скрытая теплота парообразования, выделяющаяся при конденсации влаги, нагревает атмосферу, и этот источник тепла для атмосферы является основным.
  • Испарившаяся влага поступает на материки и обеспечивает их осадками.
  • При фазовых переходах воды происходит поглощение или выделение тепла, а при циркуляции атмосферы оно перераспределяется.
  • Один из видов испарения – транспирация – участвует в биологических процессах и образовании биологической массы.

Испаряемость – это максимально возможное испарение при данных метеорологических условиях, не лимитированное запасами влаги.

Климатическое и, особенно, биофизическое значение испаряемости заключается в том, что она показывает иссушающую способность воздуха: чем больше можетиспариться при ограниченных запасах влаги в почве, тем ярче выражена засушливость.

В одних местах это приводит к появлению пустынь, в других – вызывает временные засухи, в-третьих, где испаряемость ничтожна, создаются условия переувлажнения.

  • В Северной Европе испарение близко к своему верхнему пределу – испаряемости – около 100 мм в год.
  • В зонесухих степей Юго-Востока Европы, а также в аридных областях средиземноморских субтропиков испаряемость достигает 1200 – 1300мм, адействительное испарение вследствие недостатка влаги составляет только 300 мм. Дефицит влаги – разница между осадками ииспаряемостью в аридных зонах составляет примерно 600–800 мм.
  • Максимальная испаряемость, естественно, в пустынях, особенно в Сахаре. В центральных ее частях она превышает4500 мм.Испарение, ограниченное ничтожным количеством осадков, не превышает 100 мм в год. Здесь на испарение расходуются не только осадки, но и подземная вода, стекающая с Атласских гор и из бассейна Центральной Африки. Разница между потенциаль­ным (4500 мм) и фактическим (около 100 мм) испарением выражает степень сухости Сахары.
  • Наибольшее испарение (около 1 200 мм) происходит на заболоченных низинах Центральной Африки – в бассейне озера Чад и Верхнего Нила. Растения, обеспеченные здесь теплом и влагой, дают наибольший на Земле прирост растительной массы. В экваториальной Африке испаряетсяза год слой воды в 1000мм.

Испаряемость и испарение отражают и режим осадков, и режим тепла. Соотношение прихода и расхода атмосферной влаги называется атмосферным увлажнением.

Влажность воздуха

Водяной пар обладает только ему присущим свойством, резко отличающим его от других газов атмосферы: его количественное содержание, или влажность воздуха, зависит от температуры воздушной массы.

В 1 кг воздуха может содержаться при температуре 27 0 С 23 г пара, при 0 ° – 4 г, при – 33°С — 0,2 г.В то время как при понижении температуры воздушной массы основные газы – кислород и азот только уплотняются, молекулы их сближаются и замедляют движение, водяной пар выпадает, количество его уменьшается (в приведенном примере в 115 раз). Влажность воздуха характеризуется несколькими показателями.

Абсолютная влажность –количество водяного пара в граммах, содержащегося в 1 м3 воздуха.

Абсолютная влажность повышается с ростом температуры воздуха, поскольку чем теплее воздушная масса, тем больше она может содержать пара.

Относительная влажностьотношение в процентах фактического насыщения к максимально возможному при данной температуре. С охлаждением воздуха абсолютная влажность падает, поскольку уменьшается его влагоемкость.

Температура, при которой воздух становится насыщенным, называется точкой росы.

Дальнейшее охлаждение воздуха приводит к конденсации влаги.

В среднем влажность воздуха, приходящего с океана, равна 80%. Если внутри материков она падает до 40%, осадки уже не образуются. Однако при подъеме воздушных масс по склонам гор температура их понижается, влажность повышается, достигает 100% и начинается конденсация.

Половина всей влаги тропосферы сосредоточена в нижнем полуторакилометровом слое. Большая часть второй половины не поднимается выше 5 км. В тропосфере одновременно содержится около 15 000 км3 воды; продолжительность пребывания воды в тропосфере составляет около 25 дней.

Конденсация и сублимация

Конденсацияпереход пара в капельно-жидкое состояние.

Сублимацияпереход влаги в твердое (снег, лед) состояние.

Для конденсации необходимы следующие два условия:

  • понижение температуры воздуха до точки росы;
  • наличие ядер конденсации – микроскопических тел, на которых возможно оседание пара.

Конденсация и сублимация бывают и на поверхности Земли и местных предметов и в свободной атмосфере.

  • В первом случае образуются роса или иней. На льду, снегу или в песках пустынь оседает слой влаги, участвующий в их водном балансе.
  • При адвекции теплого воздуха на охлажденную территорию на предметах (стенах, стволах и др.) оседает жидкий налет, а если температура ниже 0°, твердый.

Туманы

Если водяной пар конденсируется в приземном слое воздуха, то образуются туманы.

Туманом называется скопление в приземном слое атмосферы мелких капель воды или кристаллов льда или тех и других вместе. При этом уменьшается прозрачность воздуха и видимость.

  • Если она меньше 1 км, то это туман, если в пределах от 1 до 10 км – дымка.
  • Замутнение, создаваемое скоплением в сухом воздухе твердых частиц – пыли, дым и др., называется мглой.

По физическим причинам и географическим условиям фор­мирования туманы разделяются на туманы охлаждения и туманы испа­рения.

В туманах охлаждения различаются радиационные, адвективные и склоновые:

  1. Радиационные туманы образуются в теплое время года вечером и ночью при тихой и ясной погоде над реками, озерами и низинами. После захода Солнца вода еще долгое время остается теплой и испаряется; пар поступает в уже охлажденный воздух и конденсируется.
  2. Адвективные туманы возникают в теплой воздушной массе при продвижении ее в холодные места, например с теплого моря на относительно холодную сушу. Особенно часты такие туманы в прибрежных странах, например в Западной Европе.
  3. Склоновые туманы образуются на склонах гор в результате адиабатического охлаждения воздуха при подъеме.

В туманах испарения также выделяют несколько видов:

  1. Морские туманы, которые бывают над полыньями (незамерзающие участками моря) в зимнее время, когда с водной по­верхности пар поступает в морозный воздух.
  2. Осенние туманы возникают над реками, озерами, низинами, когда на относительно теплую воду натекает холодный воздух с суши.
  3. Туманы смешения образуются при горизонтальном смешении различных по температуре и влажности воздушных масс. Они часты в местах встреч теплых и холодных течений, например, у Ньюфаундленда. Такую же природу имеют гаруа – туманы на побережьях тропических пустынь), омываемых холодными течениями. Эти туманы в виде мелкой, все пронизывающей водяной пыли увлажняют песчаную поч­ву и обеспечивают влагой растения пустынь.

7.Городские туманы могут быть вызваны любой из указанных причин, но всегда усиливаются за счет обилия ядер конденсации – продуктов горения. Кроме обычных туманов из водяных капель, в индустриальных центрах, особенно Западной Европы, стал частым смог удушливая смесь тумана, гари дымовых труб и выхлопных газов автомобилей.

Как и всякая особенность климата, туманы подчиняются определенным географическим закономерностям.

  • В полярных широтах они бывают часто и держатся устойчиво. В Арктике отмечается 100 дней с туманами в год.
  • В умеренном поясе особенно часты туманы на берегах морей: на Аляске число туманных дней достигает 24-28 в месяц, на Дальнем Востоке – около 80 в год. В материковом климате туманов значительно меньше.
  • В тропическом поясе туманы редки, но, как уже указывалось, их много на западных берегах, омываемых холодными течениями.

Облака

В свободной атмосфере все осадки образуются при адиабатическом охлаждении воздуха. Этот процесс определяет важнейшие свойства погоды и климата – температуру, влажность, осадки.

Адиабатическое охлаждение происходит:

  1. в вертикальных восходящих токах нагретого от земли воздуха; облака и осадки, образующиеся в этом случае, называются внутримассовыми;
  2. при подъеме воздуха на фронтах; облачность и осадки называются фронтальными;
  3. при движении воздуха вверх по склонам; облачность и осадки, возникающие при этом, называются орографическими.

Ядрами конденсации служат аэрозоли – твердые или жидкие частицы, взвешенные в воздухе. Около 30% их образуется из морской воды (с океана в атмосферу ежегодно поднимается около 1010 т солей). Второй источник ядер конденсации – поверхность материков, которая поставляет аэрозоли как естественного,так и антропогенного происхождения.

Конденсация и сублимация влаги в свободной атмосфере дает облака. На ядрах конденсации возникают первичные очень мелкие облачные капли. Обычно они сразу же замерзают и становятся ядрами дальнейшего роста капель как путем конденсации, так и коагуляции – взаимного слияния. Это происходит при температуре на 10-15° ниже 0° С.

Каждое облако представляет собой быстро изменяющееся образование: в одних его частях капельки испаряются и облако как бы «тает», в других — образуются новые облачные массы. Они могут состоять из капель воды, кристаллов льда и быть смешанными.

Поэтому по составу облака различают 1) водяные, 2) ледяные и 3) смешанные. Даже наиболее мощные облачные массы содержат воды относительно немного, до 5 г/м3.

В зависимости от характера вертикальных движений воздуха, высоты его подъема, времени года, объема испарения и других причин облака могут быть весьма разнообразными.

По международной классификации облачность делится на ярусы:

  • нижний ярус: 2 км и ниже;
  • средний ярус: от 2 до 6 км;
  • верхний ярус – выше 6 км.

Средняя годовая облачность для всей Земли оценивается в 5,4 балла, над сушей – 4,8 балла, над океанами – 5,8 балла. Самые облачные места – северные части Атлантического и Тихого океанов, где облачность превышает 8 баллов, самые безоблачные – пустыни, не более 1 – 2 баллов.

В современной метеорологии выделяют следующие типы облаков:

  1. Перистые облака находятся на высоте выше 6 км и состоят из ледяных кристаллов и игл: белые, тонкие облака волокнистого строения, прозрачные, без соб­ственных теней. Основные виды: нитевидные и плотные; много разновидностей. Осадков не дают.

2.Перисто-кучевые облака располагаются на высоте выше 6 км и состоят из ледяных кристаллов и игл: белые тонкие слои или гряды в виде мелких волн и хлопьев, без собственных теней. Делятся на два вида: 1) волнистые и 2) кучевообразные. Осадков не дают.

  1. Перисто-слоистые облака находятся на высоте выше 6 км и состоят из ледяных кристаллов. Имеют вид белой однородной тонкой пелены, иногда слегка волнистой; не размывают солнечного или лунного диска. Осадки земли не достигают.
  2. Высококучевые облака располагаются на высоте 2-6 км и состоят из мельчайших капелек, часто переохлажденных: белые, иногда сероватые или синеватые в виде волн, куч, гряд, хлопьев, между которыми видны просветы голубого неба. Иногда могут сливаться. Виды высококучевых облаков: 1) волнистые и 2) кучевообразные. Осадки не выпадают.
  3. Высокослоистые облака концентрируются на высоте 2-6 км и состоят из смеси снежинок и мельчайших капелек: серая или си­неватая однородная пелена слегка волнистая. Солнце и Луна просвечивают как сквозь матовое стекло. Обычно закрывают все небо. Летом осадки земли не достигают, зимой дают снегопад. Виды: 1) туманообразные и 2) волнистые.
  4. Слоисто-кучевые облака располагаются на высоте 2-6 км и состоят из капелек однородных размеров: серые крупные гряды, волны, кучи или пластины; могут быть разделены просветами или сливаться в сплошной покров. От вы­сококучевых отличаются несколько меньшей высотой, большими размерами куч и большей плотностью. Редко выпа­дают слабые непродолжительные дожди. Обычно осадков не дают. Виды слоисто-кучевых облаков: 1) волнистые и 2) кучевообразные.
  5. Слоистые облака располагаются ниже 2 км, внизу они могут сливаться с туманами: однообразный серый слой, сходный с туманом, иногда внизу разорван в клочья. Обычно закрывают все небо, могут быть также в виде разорванных масс. Виды слоистых облаков: 1) туманообразные, 2) волнистые, 3) разорваннослоистые. Могут выпадать морось или редкий снег.
  6. Слоисто-дождевые облака находятся на высоте ниже 2 км, внизу могут сливаться с туманом; состоят из крупных капель внизу и мелких вверху: темно-серый об­лачный слой как бы слабо освещенный изнутри. Выпадают обложные дожди или снег, иногда с перерывами. Видов нет.

9.Кучевые облака представляют собой облака вертикального развития и находятся в пределах нижнего и среднего ярусов до 2-3 км; состоят из капелек, система устойчивая, без осадков. Плотные высокие облака с белыми кучевыми и куполообразными вершинами и плоскими основаниями серого или синего цвета. Могут быть в виде отдельных облаков или больших скоплений. Осадки обычно не выпадают. Виды кучевых облаков: 1) плоские, 2) средние, 3) мощные. Много разновидностей – разорвано-кучевые, башеннообразные, орографические и др.

  1. Кучево-дождевые, или грозовые облака располагаются на высоте до 2 км и состоят из капель внизу и кристаллов вверху: белые плотные облака с темным основанием, имеют вид огромных наковален, гор и др. Выпадают ливневые дожди, град, сопровождаемые грозами

Географическое значение облаков состоит в том, чтоиз них выпадают осадки; они задерживают часть солнечной радиации и тем самым влияют на световой и тепловой режимы земной поверхности, препятствуют тепловому излучению Земли, создавая «тепличный эффект».

Образование атмосферных осадков

Атмосферными осадками называется вода во всех видах твердой и жидкой фазы,которуюполучает земная поверхность из атмосферы. Атмосферные осадки подразделяются на следующие две группы:

а) наземные осадки, образующиеся непосредственноназемных предметах (иней, изморозь);

б) осадки, выпадающие из облаков (дождь, снег,град, крупа, ледяной дождь).

Осадки выпадают только из тех облаков, вертикальная мощность которых не менее 3 км, а водность не менее 1 г/м3. В этом случае идут только моросящие дожди. Интенсивные осадки выпадают из смешанных облаков, которые коллоидально неустойчивы и в которых на ледяных кристаллах быстро осаждается влага. Водность таких облаков достигает 4 г/м3. При высокой температуре воздуха и мощных восходящих токах на высотах в 4–6 км, где температура составляет — 10 – -15°С, образуются снежинки.

По интенсивности и продолжительности выделяются следующие виды осадков:

1) ливневые осадки, выпадающие из кучево-дождевых (грозовых) облаков;

2) обложные осадки, выпадающие из фронтальных слоисто-дождевых и высококучевых облаков;

3) моросящие осадки, идущие из слоистых и перисто-слоистых облаков.

Ливневые осадки

Ливень — кратковременные атмосферные осадки, обычно в виде дождя (иногда — мокрого снега, крупы), отличающиеся большой интенсивностью (до 100 мм/ч). Возникают в неустойчивых воздушных массах на холодном фронте или в результате конвекции. Обычно ливневый дождь покрывает сравнительно небольшую территорию.

Ливневый дождь– дождь ливневого характера.

Ливневый снег– снег ливневого характера. Характеризуется резкими колебаниями горизонтальной видимости от 6-10 км до 2-4 км (а порой до 500–1000 м, в ряде случаев даже 100–200 м) в течение периода времени от нескольких минут до получаса (снежные «заряды»).

Ливневый дождь со снегом– смешанные осадки ливневого характера, выпадающие (чаще всего при положительной температуре воздуха) в виде смеси капель и снежинок. Если ливневой дождь со снегом выпадает при отрицательной температуре воздуха, частицы осадков намерзают на предметы и образуется гололёд.

Снежная крупа– твердые осадки ливневого характера, выпадающие при температуре воздуха около нуля° и имеющие вид непрозрачных белых крупинок диаметром 2-5 мм; крупинки хрупкие, легко раздавливаются пальцами. Нередко выпадает перед ливневым снегом или одновременно с ним.

Ледяная крупа– твердые осадки ливневого характера, выпадающие при температуре воздуха от +5 до +10° в виде прозрачных (или полупрозрачных) ледяных крупинок диаметром 1-3 мм; в центре крупинок – непрозрачное ядро. Крупинки достаточно твёрдые (раздавливаются пальцами с некоторым усилием), при падении на твёрдую поверхность отскакивают. В ряде случаев крупинки могут быть покрыты водяной плёнкой (или выпадать вместе с капельками воды), и если температура воздуха ниже нуля°, то падая на предметы, крупинки смерзаются и образуется гололёд.

Град– твердые осадки, выпадающие в теплое время года (при температуре воздуха выше +10°) в виде кусочков льда различной формы и размеров: обычно диаметр градин составляет 2-5 мм, но в ряде случаев отдельные градины достигают размеров голубиного и даже куриного яйца (тогда град наносит значительные повреждения растительности, поверхностей автомобилей, разбивает оконные стёкла и т. д.). Продолжительность града обычно невелика – от 1-2 до 10-20 минут. В большинстве случаев град сопровождается ливневым дождём и грозой.

Ледяные иглы– твёрдые осадки в виде мельчайших ледяных кристаллов, парящих в воздухе, образующиеся в морозную погоду (температура воздуха ниже -10…-15°). Днём сверкают в свете лучей солнца, ночью – в лучах луны или при свете фонарей. Нередко ледяные иглы образуют в ночное время красивые светящиеся «столбы», идущие от фонарей вверх в небо. Наблюдаются чаще всего при ясном или малооблачном небе, иногда выпадают из перисто-слоистых или перистых облаков.

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. Если дождь со снегом выпадает при отрицательной температуре воздуха, частицы осадков намерзают на предметы и образуется гололёд.

Моросящие осадки

Морось– жидкие осадки в виде очень мелких капель (диаметром менее 0.5 мм), как бы парящих в воздухе. Сухая поверхность намокает медленно и равномерно. Осаждаясь на поверхность воды не образует на ней расходящихся кругов.

Переохлаждённая морось– жидкие осадки в виде очень мелких капель (диаметром менее 0.5 мм), как бы парящих в воздухе, выпадающие при отрицательной температуре воздуха (чаще всего 0…-10°, иногда до -15°) – оседая на предметы, капли смерзаются и образуется гололёд.

Снежные зёрна– твердые осадки в виде мелких непрозрачных белых частиц (палочек, крупинок, зёрен) диаметром менее 2 мм, выпадающие при отрицательной температуре воздуха.

Туман — скопление продуктов конденсации (капель или кристаллов, или тех и других вместе), взвешенных в воздухе, непосредственно над поверхностью земли. Помутнение воздуха, вызванное таким скоплением. Обычно эти два значения слова туман не различаются. При тумане горизонтальная видимость менее 1 км. В противном случае помутнение называется дымкой.

Распределение осадков по земной поверхности

Распределение осадков на материках и наокеанах – результат взаимодействия звеньев системы «океан – атмосфера – материк». Решающую роль в распределении осадков по земной поверхности играют:

а) солнечная радиация и тепловые свойства воздушных и водных масс;

б) циркуляция атмосферы и гидросферы;

в) широтное положение, величина и конфигурация материков.

Так как величину испарения определяют напряжение солнечной радиации и температура воздуха и воды, то количество осадков больше в жарких климатах и меньше в холодных. Действительно, почти половина всех дождей выпадает в поясе между 20° с.ш. и 20° ю.ш.

На оба полярных пояса приходится только 4% влагооборота.

В экваториальном поясе среднее годовое количество осадков приближается к 2000 мм, в полярных странах оно меньше 200мм.

Роль динамики атмосферы в распределении осадков двоякая. Вертикальная ее составляющая — тепловая конвекция, фронталь­ное скольжение, орографическое поднятие — обеспечивает конден­сацию пара, а нисходящие токи в антициклонах или при опуска­нии воздуха по склонамее исключают. Горизонтальное перемещение воздушных масс перераспределяет влагу. Теплые и холодные океанские течения оказывают влияние и на испарение влаги, и на ее перенос.

В результате сочетания перечисленных процессов и географических факторов, участвующих в формировании атмосферных осадков, распределены они по поверхности земного шара зонально-регионально.

Зональность проявляется в существовании чередующихся зон максимумов и минимумов выпадения осадков: экваториальный максимум сменяется минимумами тропических поясов обоих полушарий, за которыми идут максимумы умеренных широт и минимумы полярных стран.

Региональность состоит в том, что каждая зона в направлении с запада на восток распадается на участки – регионы с разным количеством осадков.

Экваториальная зона максимального количества осадков простирается приблизительно от 17° с.ш. до 20° ю.ш. В эту зону входят Амазония, территории северней и южней ее, Центральная Африка, область джунглей на южных склонах Гималаев, Зондский архипелаг, Новая Гвинея.

Образование экваториального максимума дождей вызвано:

  1. поступлением огромного количества парообразной влаги из тропических поясов,
  2. мощным подъемом воздуха, обусловленного выделением скрытой теплоты фазового перехода воды из пара в жидкость, и его адиабатическим охлаждением с высотой.

Наибольшее количество осадков выпадает на склонах гор, где поднимаются влажные воздушные массы пассатов: Кауаи на Гавайских островах — 11684 мм, Черрапунджа на склоне хребта Хассия в Гималаях — 11 633 мм, Дебунджа на склоне вулкана Камерун — 10 287 мм, Кибдо в Андах Колумбии – 8 992 км.

Тропические пояса, от 20 до 32° обоих полушарий, характеризуются господством сухого воздуха. Здесь располагаются два пояса пустынь. Сухость воздуха объясняется его адиабатическим нагреванием и иссушением в нисходящих токах антициклонов.

  • У западных берегов, омываемых холодными течениями, температурная стратификация неблагоприятна для образования осадков: у водной поверхности воздух холоднее, чем вверху и над сушей. Влага, испарившаяся с океанов в тропических широтах, переносятся к экватору.
  • В пустынях осадков выпадает меньше, чем 200 мм в год. Наименьшее в мире их количество – только 0,8 мм – наблюдается в Арике в пустыне Атакама; в Вади-Хальфе в Судане – 2,5 мм, в Адене – 43.9 мм, в Мулке в Австралии – 102,9 мм.
  • Восточные части материков – Флорида и район Рио-де-Жанейро, Юго-Восточная Азия, Юго-Восток Африки и Восточная Австралия – орошаются дождями, приносимыми пассатами, дующими с океана. Здесь климат влажный тропический.

Начиная от 30° с.ш. и ю.ш. в субтропических и умеренных поясах количество осадков увеличивается и в средних широтах (от 40 до 60° с.ш. и ю.ш.) достигает второго максимума, хотя и значительно меньшего: в среднем 560 — 860 мм, в прибрежных горных странах может достигать 3000 и даже 5000 мм в год.

Образование максимума осадков умеренных широт обусловлено:

а) западным переносом воздушных масс с океана в Евразию, Северо-Западную Америку и Южные Анды,

б) циклонической деятельностью,

в) подъемом воздуха на арктическом и умеренном фронтах,

г) муссонной циркуляцией в Восточной Азии.

Умеренному поясу в соответствии с наибольшей площадью материков именно в этих широтах и особенностями атмосферной циркуляции свойственны наибольшие региональные различия в распределении влаги. В субтропических и северном умеренном поясах (в южном умеренном поясе площадь суши незначительна) выделяются три сектора: 1) западный с обильными осадками, 2) центральный с их минимумом и 3) восточный, в котором количество осадков снова увеличивается.

Западные регионы – Западная Европа, Северо-Западная Америка, западный склон Анд – первыми встречают морские воздушные массы и серии циклонов, что обусловливает выпадение обильных осадков.На западных берегах Европы – в Пиренеях, Ирландии, Норвегии выпадает около 1000 мм, а в Скандинавских горах — даже 3000 мм осадков. На склонах Кордильер у Аляски, в Андах Южного Чили проходят изогиеты (линии равного количества осадков) в 2000 и 3000 мм. Наибольшее для умеренных широт количество осадков зарегистрировано на западном склоне Кордильер в Канаде: в Гендерсон-Лейке 6655 мм.

Во внутриконтинентальных районах Евразии и Северной Америки образуются зоны и регионы недостаточного и скудного увлажнения: степные с осадками от 500 мм на западе до 300 мм на восто­ке; полупустынные и пустынные. Самое сухое место в Европе – Астрахань с годовой суммой осадков 162,6 мм в год. В умеренных пустынях Азии и Северной Америки осадков выпадает хотя и несколько больше, чем в тропических пустынях, но тоже крайне мало – от 200 до 100 мм (в Турткуле82 мм в год).

За полярными кругами находятся два высокоширотных минимума осадков. Их существование объясняется слабой солнечной радиацией, низкими температурами воздуха и малым возможным влагосодержанием холодного воздуха, ничтожным испарением, а также антициклональной циркуляцией воздуха.

Здесь выпадает в среднем около 200 — 250 мм в год. Региональные различия не велики:

  • западные побережья, омываемые теплыми водами, получают осадков больше (Кола 400 мм/год),
  • восточные меньше (устье Лены только90мм/год). При низких температурах и малом испарении эта разница не существенна.

Снежный покров

В умеренных широтах зимой, а в полярных странах во все месяцы осадки выпадают преимущественно в виде снега и образуют снежный покров. В Арктике и Антарктике снег лежит круглый год, на севере Сибири – около 8 месяцев, в средней полосе умеренного пояса – меньше полугода, а на широте 45° – около месяца.

Южнее снежный покров – неустойчивый.Насевере Крыма и Средней Азии он лежит в среднем около 20 дней; на этих же широтах в Западной Европе его не бывает вообще.

Снег выпадает на северных берегах Средиземного моря (в Неаполе 1, в Афинах 6 дней в году), исключительно редко в Атласе, Алжирской Сахаре, Месопотамии, в Южном Китае, на острове Кюсю. В Северной Америке снег выпадает примерно до линии Калифорния – Флорида.

В южном полушарии наиболее северными пунктами, где случается выпадение снега, являются г. Буэнос-Айрес, мыс Доброй Надежды, город Сидней, южный остров Новой Зеландии. Снежный покров в южном полушарии, за исключением Антарктиды, не образуется – в соответствующих широтах нет суши.

Снежный покров – результат и показатель климатических условий средних и высоких широт, сам оказывает огромное влияние на климат:

  • отражая большую долю солнечных лучей, содействует выхолаживанию земной поверхности.
  • он смягчает губительное действие очень низких температур на почву и предохраняет ее от глубокого промерзания, а сельскохозяйственные культуры – от вымерзания.

Большую роль играет снежный покров в гидрологическом режиме умеренных широт. В холодное время осадки накапливаются, а весной талые снеговые воды частично стекают, частично пополняют грунтовые воды.

Годовой режим осадков

В природе отчетливо выступают следующие типы сезонного распределения осадков:

  1. Экваториальный тип. Дожди выпадают во все месяцы, но неравномерно.

Теоретически в экваториальном поясе должно быть два мак­симума, соответствующих зенитному положению Солнца, и два минимума во время солнцестояний. Действительно, во многих экваториальных странах наблюдается именно такой режим.Он хорошо выражен в Центральной Африке, особенно в бассейне Конго.

Местные вариации системы «океан-атмосфера – материк» обусловливают довольно сложное распределение осадков и по времени, и по территории экваториального пояса. Однако практически всюду здесь отсутствует сухой период (в смысле условий существования растений), и это позволяет говорить о равномерномувлажнении территории в течение года.

  1. Субэкваториальный муссонный тип присущ саваннам. Большая часть годовых осадков выпадает летом. Дождливый летний сезон продолжительностью в несколько месяцев сменяется сухим периодом. Наиболее ярко этот тип распределения осадков выражен в Судане, где за сезон дождей выпадает 90% осадков. На втором месте стоит Индостан, в котором на лето приходится около 80% осадков, затем Северная Австралия, Мадагаскар и Юго-Восточная Африка – до 70% годовой величины осадков.

В некоторых муссонных странах дождливый сезон приходится на зиму. Это необычное явление объясняется приходом зимнего муссона с моря. Такие области распространены спорадически.

3.Осадки пустынь тропических широт не только незначительны, но и выпадают случайно. В Асуане, например, за пять лет упало всего несколько капель, в Атакаме в Икике в течение 14 лет не было ни одного дождя.

  1. В средиземноморских странах отчетливо выражены зимний максимум осадков, связанный с умеренными воздушными массами, и летнее бездождие в период господства тропического воздуха.
  2. Восточным окраинам Евразии в субтропических широтах свойственны муссоны. Они коренным образом изменяют в сравнении со средиземным годовой ход осадков. Летний муссон дует с моря и обеспечиваетлетний максимум дождей. Если субтропикам в целом свойственно сухое лето, то в Юго-Восточной Азии и Китае оно влажное. Зима в муссонных странах сухая. Однако в Китае и в это время выпадают дожди, так как сюда приходит умеренный воздух и формируется умеренный фронт. Приблизительно такая же картина наблюдается на Юго-Востоке США, но типичного муссонного хода осадков, как и муссонной циркуляции там нет.

6.Субтропики в глубине материков, расположенные между средиземноморской и китайской климатическими провинциями (например, юг Средней Азии, Иран), отличаются засушливостью и именуются сухими субтропиками. Годовой ход осадков в них напоминает средиземноморский, толькоэтоболее засушливый вариант.

  1. В умеренных широтах выделяется морской тип годовогохода осадков.Он свойствен странам, находящимся под большим влиянием океана и западного пе­реноса воздушных масс, Западной Европе, Северо-Западной Америке, Южному Чили. Обильные дожди выпадают ежемесячно, максимум приходится на зиму, когда суша холоднее моря. На берегах Магелланова пролива в году 325 дождливых дней, а в Ньюфаундленде 120 дней с туманами.
  2. В материковых областях умеренных широт максимум осадков приходится на лето, когда на суше большое испарение и усиливаются внутриматериковые влагообороты. Увлажняющий эффект этих осадков в сравнении с осенними снижается за счет увеличения испарения. Поэтому воздух и почва летом суше, чем в другие сезоны года.
  3. В пустынях умеренных широт (в отличие от тропических пустынь) осадки выпадают ежегодно, хотя и в малом количестве. Летом сухо, зимой держится снеговой покров, весной количество дождей и влажность воздуха и почвы увеличиваются. Весеннее увлажнение – характерная черта внутриматериковых пустынь, связанная с умеренным фронтом.
  4. На восточных окраинах материков, особенно в Восточной Азии, годовой режим осадков обусловлен сменой муссонов; ясно выступает летний максимум и зимний минимум осадков.
  5. В субполярных странах осадки выпадают в каждом месяце. Максимум приходится на лето, когда увеличивается испарение. Зимние суммы осадков невелики, снега выпадает мало.

Атмосферное увлажнение

На земной поверхности постоянно происходят два противоположно направленных процесса – орошение местности осадками и иссушение ее испарением. Оба эти процесса сливаются в единый и противоречивый процесс атмосферного увлажнения, под которым понимается соотношение количества осадков и испаряемости.

Существует более двадцати способов выражения атмосферного увлажнения. Показатели называются индексами и коэффициентами или сухости или атмосферного увлажнения.:

Коэффициент увлажнения Г.Н.Высоцкого – Н.Н.Иванова:

К = R / Ep,

где R– сумма осадков (в мм) за месяц,

Ep – месячная испаряемость.

Лучше всего ее выразить в процентах (٪). Например, в тундре осадков выпадает 300 мм, а испаряемость только 200 мм. Следовательно, осадки превосходят испаряемость в 1,5 раза; атмосферное увлажнение равно 150 %, или К = 1,5.

Увлажнение бывает

  • избыточным, больше 100%, или К >1,0, когда осадков выпадает больше, чем может их испариться;
  • достаточным, при котором сумма осадков и испаряемость приблизительно равны (около 100%), или K = 1,0;
  • недостаточным, меньше 100 %, или К < 1,0, если испаряемость превосходит количество осадков; в последней градации полезно выделить ничтожное увлажнение, в котором осадки составляют ничтожную (13% и меньше, или = 0,13) долю испаряемости.

В зоне тундр, лесов умеренных широт и экваториальных лесов увлажнение избыточное (от 100 до 150 %).

В лесостепи и саваннах оно нормальное – немного больше или меньше 100 %, обычно от 99 до 60 %.

От лесостепи в сторону пустынь умеренных широт и от саванн к тропическим пустыням увлажнение падает; оно всюду недостаточное: в степях 60 %, в сухих степях от 60 до 30 %, в полупустынях меньше 30 % и в пустынях от 13 до 10 %.

По степени влажности зоны бывают гумидными – влажными с избыточным увлажнением и аридными – сухими с недостаточным увлажнением. Степень аридности и гумидности бывает различной и выражается соотношением осадков и испаряемости.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *