§ 27. атмосферные осадки

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.

Изменения из-за глобального потепления

Тенденции осадков в США (ниже 48), 1895–2014 гг. Необработанные данные:

Повышение температуры приводит к увеличению испарения, что приводит к большему количеству осадков. По мере повышения средних глобальных температур увеличилось и среднее количество осадков в мире. Количество осадков в целом увеличивалось над сушей к северу от 30 ° северной широты с 1900 по 2005 год, но уменьшилось в тропиках с 1970-х годов. Восточные части Северной Америки стали более влажными. За последнее столетие увеличилось количество сильных осадков во многих районах, а с 1970-х годов увеличилась распространенность засух, особенно в тропиках и субтропиках. С 1900 года над прилегающими территориями Соединенных Штатов общее годовое количество осадков увеличивалось в среднем на 6,1 процента в столетие, причем наибольший рост наблюдался в климатическом регионе Восток, Север, Центральный (11,6 процента за столетие) и Юге (11,1 процента). Гавайи были единственным регионом, в котором наблюдалось снижение (-9,25 процента). Ожидается, что из-за этого избыточного количества осадков потери урожая будут увеличиваться на 3 миллиарда долларов США (долларов 2002 года) ежегодно в течение следующих 30 лет.

§ Количество выпавших осадков по землям Германии

В 2020 году в Германии наибольшее количество осадков выпало в земле Саар, оно составило 864.2 мм или л/м2. Наименьшее количество осадков в стране выпало в земле Саксония-Анхальт, оно составило 499.9 мм или л/м2.

Таблица 4. Количество осадков в Германии по федеральным землям на 2020 год.

Осадки

Среднегодовое количество осадков

Процент площади в категориях монитора засухи в США

Сильные западные ветры с океанов также приносят влагу , и в северных частях штата обычно выпадает больше осадков, чем в южных. Горные хребты Калифорнии также влияют на климат: влажный воздух с запада охлаждается по мере подъема в горы, сбрасывая влагу; Некоторые из самых дождливых частей штата — это горные склоны, обращенные на запад. Северо-Западная Калифорния имеет умеренный климат с количеством осадков от 15 дюймов (380 мм) до 50 дюймов (1300 мм) в год. В некоторых районах прибрежного леса Редвуд выпадает более 100 дюймов (2500 мм) осадков в год.

В Центральной долине выпадает много осадков. В северных частях Центральной долины выпадает значительно больше осадков из-за зимних штормов, которые обрушиваются с северо-запада Тихого океана , в то время как самые южные районы Центральной долины почти пустынны из-за отсутствия осадков. Части долины иногда покрываются густым туманом (местным названием « туман туле »).

Высокие горы, в том числе Сьерра-Невада , Каскадный хребет и горы Кламат , имеют горный климат со снегом зимой и от умеренной до умеренной жары летом. Горнолыжные курорты на озере Тахо , Маммот-Лейкс и на горе Шаста обычно получают более 10 футов (3,0 м) снега за сезон, а в некоторые годы и больше, что приводит, например, к ежегодным лыжным гонкам четвертого июля .

На восточной стороне гор более сухая тень от дождя . Климатические области пустыни Калифорнии лежат к востоку от высоких гор Сьерра-Невада и южных Калифорнийских поперечных хребтов и полуостровных хребтов . Низкие пустыни к востоку от гор южной Калифорнии, включая долины Империал и Коачелла и нижнее течение реки Колорадо , являются частью пустыни Сонора с минимальными морозами зимой; Высокогорные пустыни восточной Калифорнии , включая пустыню Мохаве , долину Оуэнс и плато Модок , являются частью региона Большого бассейна с более континентальным климатом. В летние месяцы, особенно в период с июля по начало сентября, регион зависит от мексиканского Monsoon (также называют «юго — западный муссон»), который гонит влагу из тропической части Тихого океана, Калифорнийский залив , и / или в Мексиканском заливе в пустыни, вызывающие кратковременные, но часто сильные грозы, особенно над гористой местностью.

Несмотря на протяженную береговую линию, Калифорния не уязвима для тропических циклонов . Из-за холодного Калифорнийского течения из северной части Тихого океана и того факта, что штормы имеют тенденцию «двигаться» на запад, Калифорния была поражена только двумя тропическими штормами в зарегистрированной истории, штормом, который пришел на берег в 1939 году и обрушил сильные дожди на океан. Район Лос-Анджелеса и внутренние пустыни и тропический шторм Нора , ураган Долорес и ураган Линда (2015) Остатки тропических систем будут чаще поражать Калифорнию каждые несколько лет.

Цикл ЭНСО оказывает огромное влияние на количество осадков и снегопадов в Калифорнии, особенно в зимний и весенний сезоны. Во время фазы Эль-Ниньо струйный поток проходит на юг через Калифорнию, что способствует более высоким температурам и более сильным дождям, особенно в южных частях штата. Во время фазы Ла-Нинья струйное течение проходит гораздо дальше на север, и поэтому дальние северные части Калифорнии более влажные, а южная половина остается прохладной и сухой.

Как измеряются осадки

Часто в прогнозе погоды можно слышать, что за сутки выпало 2 миллиметра осадков. Такие данные метеорологи и синоптики определяют на метеостанциях при помощи специального оборудования – осадкомеров.

Это градуированные ведра (на которые нанесены условные знаки), выполненные в определенном типоразмере, которые установлены на улице.

Ежедневно, в промежутке времени от 9-00 до 21-00 (время берется по часовому поясу GMT 0), метеоролог собирает всю влагу, которая накапливается в ведре, и переливает в мерный цилиндр (деления цилиндра выполнены в мм).

Полученные значения заносят в журнал учета, формируя таблицу осадков. Если выпавшие осадки были твердыми, то допускается их растопить.

Для построения визуальной картины, на карте обозначаются точки с измеренным количеством осадков. Эти точки соединяют в схему линиями – изогиетами, а пространство закрашивают цветами осадков с возрастающей интенсивностью.

Как измеряют количество осадков?

Объем выпавших осадков выражают в миллиметрах слоя воды, который образовался бы при условии, что осадки не испаряются, не стекают и не просачиваются в почву. Количество осадков в миллиметрах равно количеству килограммов воды, вылившейся на площадку в 1 квадратный метр, то есть 1 мм = 1 кг/1 м2.

Если уровень осадков 15-49 мм за 12 часов, дождь считается сильным. Категория «очень сильный» – это уровень осадков свыше 50 мм за то же время. Для снега термин «сильный» употребляется в случае, когда уровень осадков равен 7-19 мм за 12 часов, «очень сильный» – при выпадении более 20 мм за то же время. Также при измерении учитывается видимость.
Например, сильный снегопад – это ситуация, когда видимость не превышает 500 метров, сильный дождь – видимость не более километра. Имеется в виду метрологическая дальность видимости.

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.

Процесс образования

Как они образуются, различные виды осадков? Схема их образования – одна, и она основана на непрерывном Рассмотрим этот процесс более детально.

Начинается все с того, что Солнце начинает прогревать Под действием нагревания водные массы, которые содержатся в океанах, морях, реках, преобразуются в смешиваясь с воздухом. Процессы парообразования происходят в течение всего дня, постоянно, в большей или меньшей степени. Объемы парообразования зависят от широты местности, а также от интенсивности солнечного излучения.

Далее влажный воздух нагревается и начинает, по незыблемым законам физики, подниматься вверх. Поднявшись на определенную высоту, он охлаждается, а влага, находящаяся в нем, постепенно превращается в капли воды или в кристаллики льда. Этот процесс называется конденсацией, и именно из таких водных частиц состоят облака, которыми мы любуемся в небе.

Капли в тучах растут и укрупняются, принимая в себя все большее количество влаги. В итоге они становятся настолько тяжелыми, что уже не могут удерживаться в атмосфере, и падают вниз. Так и рождаются атмосферные осадки, виды которых зависят от конкретных метеоусловий на определенной местности.

Выпавшая на поверхность Земли вода со временем стекает ручьями в реки и моря. Затем природный цикл в повторяется снова и снова.

§ 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?

ВИДЫ И ТИПЫ ОСАДКОВ

При определенных условиях облачные элементы (капельки, кристаллики) настолько укрупняются, что восходящие токи воздуха уже не могут поддерживать их во взвешенном состоянии, и они выпадают на Землю в виде осадков. Укрупнение элементов происходит частично в результате взаимного слияния капелек, но главным образом путем сублимационного роста кристалликов за счет испарения переохлажденных капель воды. Поэтому для выпадения обильных осадков необходимо, чтобы облако по составу было смешанным.

Атмосферные осадки по фазовому состоянию делят на жидкие, твердые и смешанные. Вид осадков зависит от температуры воздуха.

К жидким осадкам относятся дождь (диаметр капель 0,5…7 мм) и морось (капельки диаметром менее 0,5 мм, находящиеся как бы во взвешенном состоянии, так что падение их почти незаметно).

Твердые осадки имеют разнообразные формы: снег, снежная крупа, ледяная крупа, снежные зерна, ледяной дождь, град.

К смешанным осадкам относится мокрый снег (осадки в виде тающего снега или смеси снега с дождем).

По характеру выпадения осадки подразделяют на обложные, ливневые и моросящие. Тип осадков определяется родом облаков.

Обложные осадки (дождь, снег, мокрый снег, ледяной дождь) выпадают преимущественно из слоисто-дождевых и высоко-слоистых облаков в течение длительного времени непрерывно или с небольшими перерывами и охватывают обширную территорию. Наибольший процент в общем количестве осадков, выпадающих в умеренных широтах, составляют именно обложные осадки. Для них характерна равномерность выпадения, поэтому в теплое время они хорошо впитываются почвой.

Ливневые осадки (дождь, град, снежная и ледяная крупа, снег, мокрый снег) выпадают из кучево-дождевых облаков, обычно непродолжительное время. Эти осадки охватывают сравнительно небольшую территорию, нередко проходят «полосой» и сопровождаются сильным ветром. Сильные ливневые осадки теплого периода (ливень, град) наносят большой ущерб народному хозяйству: смывают почву, способствуют образованию оврагов, разрушают дороги, повреждают посевы, сады и т.д.

Моросящие осадки (морось, снежные зерна) выпадают из слоистых облаков. Капли мороси не образуют кругов при падении на водную поверхность.

Количество выпавших осадков измеряется толщиной слоя воды в миллиметрах или сантиметрах, который образовался бы на горизонтальной поверхности при условии, что выпавшие осадки не просачивались бы в почву, не стекали и не испарялись.

Слой осадков высотой 1 мм на площади 1 га соответствует объему воды в 0,001 м • 10 000 м2 = 10 м3, или массе ее в Ют. Следовательно, коэффициент для пересчета количества выпавших осадков, выраженного в миллиметрах, в тонны воды на 1 га равен 10.

Важной характеристикой осадков является их интенсивность, т.е. количество осадков, выпадающих за единицу времени, обычно за 1 мин. На метеорологических станциях количественно определяется интенсивность только жидких осадков

Категории осадков в зависимости от количества и продолжительности по одной из классификаций приведены в табл. 7.1

На метеорологических станциях количественно определяется интенсивность только жидких осадков. Категории осадков в зависимости от количества и продолжительности по одной из классификаций приведены в табл. 7.1.

Категории жидких осадков в зависимости от их количества и продолжительности выпадения (по В. Цоуфалу)

Таблица 7.1

Кроме того, интенсивность осадков определяют качественно, разделяя их визуально на слабые, умеренные и сильные.

Атмосферные осадки представляют собой слабые растворы солей. Общая минерализация осадков находится в пределах от 3…4 до

50…60 мг/л. В условиях умеренного климата осадки в течение года приносят в почву 50… 150 кг/га различных веществ. Одной из основных примесей в осадках континентального происхождения являются сульфиды, а в осадках морского происхождения — хлориды. С осадками в почву вносятся и соединения азота (3…4 кг/га в год), одного из основных элементов минерального питания растений.

Большие равнины

Нисходящие ветры со Скалистых гор могут помочь в формировании сухой линии . Крупные эпизоды засух на Среднем Западе Соединенных Штатов связаны с усилением субтропического (или муссонного) хребта в верхних слоях тропосферы на западе и равнинах, а также с ослаблением западного края «Бермудского пика». Летом струя воды на малых высотах с юга забирает влагу из Мексиканского залива. Дополнительная влажность поступает из более местных источников, особенно из просачивающейся растительности. Максимальное количество осадков обычно выпадает в конце весны и в начале лета, с минимальным количеством осадков зимой. Во время событий Ла-Нинья траектория шторма смещается достаточно далеко на север, чтобы обеспечить более влажные, чем обычно, условия (в виде обильного снегопада) в штатах Среднего Запада, а также жаркое и сухое лето.

Конвективный сезон на равнинах длится с мая по сентябрь. В этот период в регионе развиваются организованные грозовые системы, известные как мезомасштабные конвективные системы , при этом большая часть активности приходится на период с полуночи до 6 часов утра по местному времени. Время максимального количества осадков в течение дня постепенно меняется от позднего вечера у склонов Скалистых гор до раннего утра у долины реки Огайо, частично отражая распространение мезомасштабных конвективных систем с запада на восток. Мезомасштабные конвективные системы приносят на равнины от 30 до 70 процентов годового количества осадков в теплый сезон. Особенно долгоживущий и хорошо организованный тип мезомасштабной конвективной системы, называемый мезомасштабным конвективным комплексом, дает в среднем от 8% до 18% годовых осадков в теплый период на равнинах и на Среднем Западе. Линии шквалов составляют 30% крупных грозовых комплексов, которые проходят через регион.

Роль ветра, рельефа, давления атмосферы

Регулярные, непрекращающиеся ветра также имеют значение. Так, континентальные пассаты несут сухой воздух на северную африканскую территорию, где располагается Сахара. Ветра с Запада несут на европейские области дожди с Атлантики.Течения морей оказывают влияние на осадки вдоль берега материковой зоны:

• Теплые течения ведут к их развитию (течение Мозамбика у восточного африканского побережья, Гольфстрим у европейских территорий);
• Холодные — напротив, не дают образования осадков (Перуанское течение на западном побережье южноамериканской территории).

Рельеф тоже влияет на осадки. К примеру, Гималаи не дают уйти на северные территории увлажненным ветрам, что дуют с Индии. Влажный воздух, уходя вверх по склонам гор (уходящие вверх потоки воздуха), становится холоднее, насыщается, и идут осадки. Территория Зона севера Гималаев напоминает пустынную территорию: там выпадает примерно 200 мм за 12 месяцев. Присутствует зависимость между поясами давления атмосферы и уровнем осадков.У экваторной территории, в поясе сниженного давления, все время нагретый воздух. Уходя вверх, он становится холоднее и наполняется. Поэтому в зоне экватора формируется облачность и идут ливни. Большой уровень осадков идет и в иных областях планеты, где наблюдается низкое давление.При этом роль играет температурный режим воздушных масс: чем меньше температура, тем скуднее осадки.В местах высокого давления наблюдаются нисходящие токи воздуха. Воздух, уходя вниз, греется и теряет качества состояния наполнения. Поэтому на широтах 25-30 градусов осадки можно видеть редко и в меньшем количестве. В местностях повышенного давления у полюсов осадков мало.

Как правильно читать климатограмму?

Следуем заданному алгоритму. Часто на ОГЭ или контрольных работах есть вопросы, которые требуют умения анализировать климатограммы. При выполнении задач необходимо правильно считывать значения среднемесячных температур воздуха, умение определять амплитуду температур, среднемесячное количество атмосферных осадков. Помним, что климатические пояса отличаются среднемесячными температурами воздуха, а Южное полушарие Земли отличается от Северного временами года.

Как пользоваться климатограммой? Параметры и характеристики.

Итак, для решения задач с климатограммами следуем пошаговому алгоритму:

Какие бывают осадки в природе, как образуются осадки кратко

Распределение осадков по земле неравномерное. Максимальный объем воды выливается над экваториальными широтами. Ближе к тропическому климатическому поясу гидрометеоров становится меньше. Увеличение отмечается снова в умеренном поясе, сокращение – в полярных зонах. 

На карте используются линии, соединяющие точки с одинаковым количеством осадков. Это изогиеты или изолинии. Они отграничивают определенные участки, которые следует закрашивать цветами, постепенно повышая насыщенность. В холодную погоду атмосфера наполнена воздухом с низкой температурой, поэтому вода замерзает и попадает на поверхность земли. Такой вид осадков называется твердыми гидрометеорами. Это:

• Снег. Образование происходит в облаках, которые после оказываются в воздушных потоках. Зимой их температура не превышает нуля градусов, поэтому вода замерзает, становится тяжелее и падает на поверхность. Это и есть снег. После застывания капли формируют кристаллы. По мнению большинства ученых, каждая снежинка обладает уникальной, неповторимой формой. Одинаковых снежинок не бывает;
• Град. Этот вид осадков характерен только для теплых сезонов. Часто град провоцирует душная, жаркая погода. Воздушные массы сильно прогреваются и быстро движутся вверх, забирая испарения. Это способствует формированию кучевых облаков. Потоки воздействуют на капли воды, она набирает массу, замерзает и покрывается кристаллической оболочкой. На землю падает град;
• Иней. Водяной пар превращается в иней осенью и зимой в холодный период. Каждый предмет покрывается тонким слоем. Эти ледяные кристаллы миниатюрные. Они покрывают окна, землю, траву, ручки дверей и прочее. Иней тает достаточно медленно, что способствует охлаждению земли.