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.

Дождь и снег

Солнце согревает Землю — это вызывает преобразование воды в океанах, реках и озерах в водяной пар. Пар перемешивается с воздухом, затем теплый, наполненный влагой воздух поднимается наверх, где постепенно остывает. При достаточно низкой температуре он уже не может поддерживать свою влагу в виде пара. Поэтому часть влаги преобразуется в маленькие кристаллики льда или капельки воды, из которых состоят тучи и облака. В тучах крошечные капельки постепенно растут — становятся все крупнее и крупнее по мере того, как в них собирается все больше влаги. И наконец капли становятся настолько большими, что больше не могут удерживаться воздушными массами и выпадают на землю в виде осадков — дождя или снега.

Ледяной дождь образуется, когда сформировавшиеся в теплом слое атмосферы капли дождя падают через нижний слой более холодного воздуха и замерзают, превращаясь в ледяные шарики, наполненные водой, — и на земле и ветвях деревьев образуется гололед

Снег образуется при температуре в облаке ниже 0 °С, при которой микроскопические капли воды замерзают в облаках. Кристаллы льда, которые при этом образуются, не превышают сначала 0,1 мм в диаметре. Однако, падая вниз, они увеличиваются в результате конденсации на них влаги из воздуха.

Снежинка начинает свою жизнь в облаке, когда вокруг маленькой пылинки образуется кристаллик льда. Кристаллы льда имеют форму шестиугольника. Именно из-за этого большинство снежинок похожи на шестиконечные звезды. Дальше этот кристаллик начинает расти. У него могут появиться лучи, а у этих лучей — отростки, или, наоборот, снежинка может расти в толщину. Как именно она будет расти — зависит от окружающих условий: влажности, температуры, давления.

Физические характеристики атмосферных осадков

Виды атмосферных осадков классифицируются в зависимости от их физического состояния:

1. Жидкие, к которым можно отнести морось и дождь.
2. Твердые — к ним относятся снег, крупа, град.

• Дождь – водяные капли. Является наиболее распространенным видом осадков, которые выпадают из кучево-дождевых и слоисто-дождевых облаков.
• Моросью называют микроскопические капли влаги с диаметром в сотые доли миллиметра, выпадающие из слоистых облаков или густого тумана при плюсовых температурах.
• Преобладающей формой твердых осадков является снег, видами которого считаются снежная и ледяная крупы, выпадающие при низких температурах.
• Град — еще одна форма твердых осадков в виде частиц льда величиной 5-20 мм. Такой вид осадков, несмотря на свою структуру, выпадает в теплое время года.

Град

Эта разновидность твердых атмосферных осадков образуется на больших высотах (не менее 5 километров), где температура воздуха всегда ниже — 15о.

Как получается град? Он формируется из капель воды, которые то опускаются, то резко поднимаются в вихрях холодного воздуха. Таким образом образуются крупные ледяные шарики. Размер их зависит от того, настолько долго происходили эти процессы в атмосфере. Бывали случаи, когда на землю выпадали градины весом до 1-2 килограмм!

Градина по своей внутренней структуре очень напоминает луковицу: она состоит из нескольких слоев льда. Можно даже сосчитать их, подобно тому, как считают кольца на спиленных деревьях, и определить, сколько раз капли осуществляли стремительные вертикальные путешествия в атмосфере.

Стоит отметить, что град — это настоящая беда для сельского хозяйства, ведь он запросто может уничтожить все растения на плантации. К тому же определить приближение града заранее практически невозможно. Он начинается моментально и бывает, как правило, в летний сезон года.

Теперь вы знаете, как образуются атмосферные осадки. Виды осадков могут быть самыми разными, что и делает нашу природу прекрасной и неповторимой. Все процессы, проходящие в ней — простые, и в то же время гениальные.

Записи об осадках

Дождь, положительные записи

• Германия:
  • Во время на года в Рудных горах в Циннвальд-Георгенфельде (Саксония) за 24 часа выпало 312 миллиметров воды . Период повторяемости таких суточных осадков составляет около 500 лет; Эльбское наводнение было « наводнением века ».
  • До этого 260 миллиметров за 24 часа считались немецким рекордом: с 6 по 7 июля 1906 года (каждый раз с 7 утра по центральноевропейскому времени) в Цайтхайне , округ Риза (Саксония), и с 7 по 8 июля 1954 года (каждый раз в 7 утра по центральноевропейскому времени). в Штайне , округ Розенхайм (Верхняя Бавария).

Регионально ограниченные экстремальные осадки также могут быть значительно выше. Например, во время дождя 2 июня 2008 года в Киллер и Старзельталь в Баден-Вюртемберге за один час было определено количество осадков около 240 миллиметров.

Дождь, отрицательные рекорды

влияние

Частота и среднее количество осадков характерны для соответствующих географических районов. Осадки — фактор, влияющий на местный климат . Это особенно актуально для сельского хозяйства , поскольку успешное неорошаемое земледелие возможно только после определенного количества осадков . Таким образом, среднее количество осадков обычно можно приблизительно вывести из встречающейся экозоны .

В случае конденсации из влажного воздуха выделяется тепло конденсации , в случае повторной сублимации тепло повторной сублимации выделяется из водяного пара, в случае замерзания тепло от замерзания передается от воды в окружающую среду (воздух, вода, растительность, другие поверхности). Если замерзает переохлажденный туман или переохлажденный дождь, теплопередача низкая. Когда осадки испаряются и сублимируются , тепло удаляется из окружающей среды; это также оказывает действие на поверхность земли и частично регулирует (микроклимат) .

Роса и иней

Роса, образовавшаяся из водяных паров атмосферы

Осадки могут «выпадать» и просто из воздуха. Такое происходит на охлажденной поверхности земли при соприкосновении ее с воздухом, насыщенным влагой.

Роса — капли воды, которыми иногда покрываются земля и растения. Она образуется после захода солнца, когда поверхность земли и близлежащий воздух быстро охлаждаются. Холодный воздух уже не может содержать столько водяного пара, сколько удерживал днем при более высокой температуре. Его избыток конденсируется в капельки росы.

При температурах ниже 0 °С вместо росы образуется тонкий слой кристалликов льда — иней. Это происходит, как правило, осенью или ранней весной. Изморозь в виде кристаллов льда нарастает на ветвях деревьев и других предметах.

Поделиться ссылкой

Виды атмосферных осадков

Условно разделить виды осадков можно на основании агрегатного состояния воды, в котором она попадает на Землю. Принципиально это возможно всего в двух вариантах – твердой и жидкой форме.

Исходя из этого, классификация выглядит следующим образом:

• жидкие (дождь и роса),
• твердые (снег, град и иней).

Разберемся, что представляет собой каждый из видов таких осадков.

Самый распространенный вид осадков – дождь (относится к конвективным осадкам). Это явление формируется под воздействием лучистой энергии Солнца, которое нагревает влагу, находящуюся на поверхности Земли, и испаряет ее.

Попадая в верхние слои атмосферы, которые заметно холоднее, вода конденсируется, образуя скопление мельчайших капель. Как только количество конденсата достигает большой массы, то вода проливается на землю в виде обильного дождя.

Виды дождя разделяются в зависимости от размера капель, что, в свою очередь, связано с потоками и температурой воздуха.

Разновидность дождей формируется так если воздух теплый, то он формирует более крупные капли, а если холодный, то можно наблюдать моросящий слабый дождь (переохлажденный дождь). При понижении температуры выпадает дождь со снегом.

Другой, связанный с конденсацией процесс, – это выпадение росы. Это физическое явление основано на том, что в определенном объеме воздуха может находиться строго определенное количество пара при данной температуре.

Пока предельный объем пара не достигнут, конденсация не происходит, но как только количество превышает нужное значение, происходит выпадение в жидкое состояние излишков. Это мы можем наблюдать ранним утром на улице, взглянув на росу, цветы и другие твердые предметы.

Другой распространенный вид осадков – это снег. Принципиально, его формирование похоже на формирование дождя, однако отличается дождь от снега тем, что при выпадении на землю, капли значительно охлаждаются воздушными струями, которые имеют отрицательную температуру, и происходит формирование микроскопических ледяных кристаллов.

Поскольку процесс формирования снежинок происходит в воздухе и под воздействием различной температуры, то это обуславливает большое количество форм и кристаллов снежинок.

Если температура очень низкая, то формируется обложной снег, если ближе к нулю, то ливневой снег. Мокрый снег формируется при температуре чуть выше нуля.

Одно из опасных атмосферных явлений – это град. Его образование происходит преимущественно летом, когда разогретые потоки воздуха уносят парообразную влагу в верхние слои атмосферы, где, переохлаждаясь, вода замерзает, образуя ледяные кусочки.

Они не успевают растаять при полете до земной поверхности и часто являются причиной уничтожения урожая или повреждения строений.

Конденсация воды из пара возможна и зимой. В основном, это происходит из-за очень низкого показателя относительной влажности воздуха.

При этом, учитывая отрицательную температуру, сконденсировавшаяся влага тут же замерзает на твердых поверхностях, образуя иней.

Практическая работа по теме «Атмосферные осадки»

Обычно для анализа объема атмосферных осадков предоставляется таблица, разбитая по месяцам. Примером таблицы может служить следующий источник данных.

На основании этих табличных данных можно построить диаграмму атмосферных осадков для конкретного региона. Для указанных данных диаграмма получается следующей.

Эти данные позволяют говорить о том что в данном регионе основное количество осадков выпадает летом. Интересно, что количество осадков летом обычно сопровождается определенным мифом. Для примера можно привести классический школьный эксперимент. Очень часто на уроках географии учитель спрашивает учащихся в какое время года выпадает максимальное количество осадков. В большинстве своём учащиеся говорят про осень, когда сыро и много дождей. На самом деле статистически большее количество осадков выпадает летом. Однако это становится не столь заметным, поскольку температура воздуха летом высокая и влага достаточно быстро испаряется.

Атмосферные осадки — это…

Атмосферные осадки — это вода в жидком либо в твердом состоянии, выпадающая из атмосферы. Осадки могут либо выпадать на поверхность Земли непосредственно или оседать на ней или на любых других предметах.

Количество выпадаемых осадков на конкретной территории можно измерить. Измеряют их толщиной слоя воды в миллиметрах. При этом твердые виды осадков предварительно растапливают. Среднее количество осадков в год на планете — 1000 мм. В тропических пустынях выпадает не более 200-300 мм, а самое сухое место на планете — это пустыня Атакама, где зафиксированное годовое количество выпадаемых осадков — около 3 мм.

Дождь

Это разновидность жидких осадков в виде капель воды, выпадающих на землю под действием силы тяжести. Размеры капель могут быть разными: от 0,5 до 5 миллиметров в диаметре. Капли дождя, падая на водную поверхность, оставляют на воде расходящиеся круги идеально круглой формы.

В зависимости от интенсивности, дождь может быть моросящим, обложным или ливневым. Также выделяют такой вид осадков, как дождь со снегом.

Ледяные дожди — это особый вид атмосферных осадков, которые бывают при минусовых температурах воздуха. Не следует путать их с градом. Ледяной дождь представляет собой капли в виде небольших замерзших шариков, внутри которых находится вода. Падая на землю, такие шарики разбиваются, а вода из них вытекает, приводя к образованию опасного гололеда.

Если интенсивность дождя слишком высокая (около 100 мм в час), то его называют ливнем. Ливни образуются на холодных атмосферных фронтах, в пределах неустойчивых масс воздуха. Как правило, они наблюдается на очень небольших по площади территориях.

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.

Осадки

Капли воды и кристаллы льда, выпадающие из атмосферы на земную поверхность, называются осадками. Количество осадков измеряют толщиной слоя жидкой воды, который мог бы образоваться после выпадения осадков на горизонтальную непроницаемую поверхность (обычно количество осадков измеряют в миллиметрах; 1 мм соответствует массе осадков 1 кг, выпавших на площадь 1 кв. м). Интенсивностью осадков называют количество осадков, выпадающих за единицу времени (например, 1 ч).

Различают следующие виды осадков (классификация по форме):

• Морось – довольно однородные осадки, состоящие из большого количества мелких капель (радиусом меньше 0,25 мм), которые почти не имеют направленного движения и кажутся плавающими в воздухе. Выпадает морось из слоистых (St) и слоисто-кучевых (Sc) облаков, а также при рассеивании тумана. Интенсивность осадков при мороси не превышает 0,25 мм/ч, скорость падения капель в неподвижном воздухе менее 0,3 м/с.

• Дождь – жидкие водяные осадки, состоящие из капель радиусом более 0,25 мм. Наблюдения показывают, что капли радиусом 2,5-3,2 мм не встречаются — они сплющиваются и разбиваются на более мелкие. Скорость падения капель дождя достигает 8-10 м/с. Дождь выпадает из слоисто-дождевых (Ns) и кучево-дождевых (Сb) облаков, а также иногда из высоко-слоистых (As).

• Снег – твердые осадки в виде кристаллов (снежинок). Наблюдается исключительное большое разнообразие снежинок. Наиболее простые из них иглы, столбики и пластинки. Кроме того, встречаются многочисленные усложненные формы снежинок: игольчатые звезды, пластинчатые звезды, ежи и т.д. Размеры отдельных снежинок могут быть весьма различными. Наибольшие линейные размеры имеют игольчатые звезды (их радиус достигает 4-5 мм). Снежинки часто соединяются между собой и выпадают в виде больших хлопьев. Снежные хлопья – весьма частое явление. Они наблюдаются в 14% случаев при слабых и в 92% при сильных снегопадах. Образованию снежных хлопьев способствует относительно высокая температура воздуха, большая густота снегопада, длительность пути падения и другие факторы. Предельно большие хлопья образуются при затишье или при слабом ветер (1-2) м/с.

• Мокрый снег – это осадки в виде снежинок и капель или тающих снежинок. Мокрый снег образуется тогда, когда вблизи земной поверхности температура близка к 0°С или несколько выше.

• Крупа – осадки, состоящие из ледяных и сильно обзерненных снежинок радиусом от долей до 7,5 мм, которые образуются в результате замерзания переохлажденных капель воды и обзернения снежинок. В зависимости от соотношения между снежной и ледяной частями крупинок этот вид осадков подразделяют на снежные зерна, снежную и ледяную крупу (последнюю часто считают разновидностью града).

• Град – частицы шарообразной формы с ледяными прослойками различной плотности. Радиус частиц от 1 до 25 мм (наблюдались случаи выпадения градин радиусом более 15 см). Градины образуются в кучево-дождевых облаках в результате слияния переохлажденных капель воды с зернами крупы, при котором происходит замерзание капель. Наиболее крупные градины образуются вследствие смерзания более мелких градин.

Генетически, т. е. в зависимости от физических условий образования, осадки подразделяются на следующие виды:

• обложные – это продолжительные и распространяющиеся на большую площадь осадки средней интенсивности, выпадающие из облаков Ns-As в виде дождя и снега, иногда мокрого;
• ливневые – осадки неустойчивых воздушных масс и холодных фронтов, выпадающие из кучево-дождевых облаков в виде дождя, снега, крупы, града. Эти осадки внезапно начинаются и кончаются, для них характерно резкое изменение интенсивности. Выпадение их часто сопровождается грозами и шквалами;
• морось или ледяные кристаллы (при низких температурах) – осадки, выпадающие из плотных слоистых и слоисто-кучевых облаков, которые образуются в устойчиво стратифицированных воздушных массах.

Механизм образования

Дождь выпадает, как правило, из смешанных облаков (преимущественно слоисто-дождевых и высокослоистых), содержащих при температурах ниже 0 °C переохлаждённые капли и ледяные кристаллы. Упругость насыщения водяного пара над каплями больше, чем над ледяными кристаллами при той же температуре, поэтому облако, даже не насыщенное водяным паром по отношению к каплям воды, будет перенасыщенно по отношению к кристаллам, что приводит к росту кристаллов при одновременном испарении капель. Укрупняясь и утяжеляясь, кристаллы выпадают из облака, примораживая к себе при этом переохлаждённые капли. Входя в нижнюю часть облака или под него в слои с температурой 0 °C, они тают, превращаясь в дождевые капли. Меньшая роль в образовании дождя принадлежит слиянию облачных капель между собой.

Если солнце освещает летящие дождевые капли, то при определённых условиях можно наблюдать радугу.

Долгое отсутствие дождя приводит к засухе.

Условия образования

Дождь как явление может присутствовать на планетах только при определённых температурных условиях в их атмосферах. Планета Земля и Титан (спутник Сатурна) обладают такими условиями. Суть их сводится к тому, что температурные условия в нижних слоях атмосфер указанных небесных тел могут поддерживать в двух или трёх агрегатных состояниях какое-либо вещество. На Земле — это вода, нижние слои её атмосферы позволяют пребывать воде во всех трёх агрегатных состояниях. На Титане температурные условия способствуют выпадению метановых дождей, так как метан в таких условиях может быть и жидкостью, и газом.

Приборы измерения

Для измерения количества атмосферных осадков, который выпадает на землю, используется прибор осадкомер. По своей форме прибор напоминает большое ведро, которое со всех сторон защищено, и которое устанавливается на высоте 2 м. Чтобы понять какое количество осадков выпадает из атмосферы 2 раза в день жидкость из ведра сливается в специальный мерный стакан. Замеры на всех метеорологических станциях производятся в 7:00 утра и в 7:00 вечера.

Если мы говорим про жидкие виды осадков, то они просто выливаются в стакан и производятся изомеры. Если же говорим об осадках в виде, например, снега, то снег сначала оттаивают в теплом помещении, и только после этого производят замеры. Данные по двум суточным замерам суммируются, в результате чего получается количество осадков, которые выпали на определенный участок суши из атмосферы за определенный день. В дальнейшем определяется месячное количество осадков, годовое количество и среднегодовое на основании данных за большое количество лет.

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.