10.Вода в атмосфере

Вода в атмосфере.. Влагооборот. Факторы, определяющие величину и скорость испарения. Суточный и годовой ход испарения. Географическое распределение испарения на земной поверхности. Характеристики влажности воздуха. Географическое распределение абсолютной и относительной влажности воздуха.

Атмосферное увлажнение, осадки и их влияние на географическую зональность

Конденсация и сублимация водяного пара в атмосфере. Туманы, их типы и распространение. Смог. Облака, условия их образования. Международная классификация облаков. Географическое значение облачности. Атмосферные осадки, их виды. Географическое значение осадков. Атмосферное увлажнение. Коэффициент увлажнения и радиационный индекс сухости - показатели соотношения тепла и влаги. Суточный и годовой ход влажности воздуха Суточный ход влажности может быть простым и двойным. Первый совпадает с суточным ходом температуры, имеет один максимум и один минимум и характерен для мест с достаточным количеством влаги. Он наблюдается над океанами, а зимой и осенью – над сушей. Двойной ход имеет два максимума и два минимума и характерен для летнего сезона на суше: максимумы в 9 и 20-21 часа, а минимумы в 6 и в 16 часов. Утренний минимум перед восходом Солнца объясняется слабым испарением в ночные часы. С увеличением лучистой энергии испарение растет, упругость водяного пара достигает максимума около 9 часов.

В результате разогрева поверхности развивается конвекция воздуха, перенос влаги происходит быстрее, чем поступление ее с испаряющейся поверхности, поэтому около 16 часов возникает второй минимум. К вечеру конвекция прекращается, а испарение с нагретой поверхности еще достаточно интенсивно и в нижних слоях накапливается влага, обеспечивая второй максимум около 20-21 часа. Годовой ход упругости водяного пара соответствует годовому ходу температуры. Летом упругость водяного пара больше, зимой – меньше. Суточный и годовой ход относительной влажности почти всюду противоположен ходу температуры, т. к. максимальное влагосодержание с повышением температуры растет быстрее упругости водяного пара. Суточный максимум относительной влажности наступает перед восходом Солнца, минимум – в 15-16 часов В течение года максимум относительной влажности, как правило, приходится на самый холодный месяц, минимум – на самый теплый месяц. Исключение составляют регионы, в которых летом дуют влажные ветры с моря, а зимой – сухие с материка.

11.КОНДЕНСАЦИЯ И СУБЛИМАЦИЯ ВОДЯНОГО ПАРА НА ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Конденсация – переход воды из парообразного в жидкое состояние при понижении температуры до точки росы.

Сублимация – переход водяного пара при температуре ниже 0?С минуя жидкое состояние - в твердое (ледяные кристаллы).

Конденсация и сублимация водяного пара происходят на земной поверхности и на поверхности различных предметов, а также в воздухе при наличии ядер конденсации.

Продукты конденсации и сублимации. При достижении точки росы, охлаждающегося от земной поверхности воздуха, на холодной поверхности образуются роса (мелкие капельки), иней (мелкие ледяные кристаллы), жидкий или твердый налет, изморозь (рыхлые белые кристаллы).

В приземных слоях воздуха при конденсации и сублимации водяного пара образуются дымка и туманы.

Туман – взвешенные в воздухе капли воды и (или) кристаллы льда, понижающие горизонтальную видимость до 1 км

НАЗЕМНЫЕ ГИДРОМЕТЕОРЫ

Осадки (гидрометерры) в виде капелек, кристаллов или аморфных на вид атмосферных отложений льда, возникающие на земной поверхности и на поверхностях наземных предметов путем конденсации или кристаллизации на них водяного пара. Это роса, жидкий налет, иней, твердый налет, изморозь. Сюда же относят и гололед, возникающий при отложении и замерзании переохлажденных капелек воды. С гололедом сходно обледенение самолетов.

КОНДЕНСАЦИЯ И СУБЛИМАЦИЯ ВОДЯНОГО ПАРА В АТМОСФЕРЕ

Конденсация водяного пара в атмосфере, переход водяного пара, содержащегося в воздухе, в жидкое состояние (капли). В расширенном значении термин Конденсация водяного пара применяется к переходу водяного пара как в жидкое, так и в твёрдое состояние.

Конденсация водяного пара обеспечивая образование облаков и осадков, служит важным звеном влагооборота на земном шаре. Тепло, отбираемое у земной поверхности при испарении и выделяемое при Конденсации водяного пара играет огромную роль в теплообмене между землёй и атмосферой.

Сублимация водяного пара в атмосфере, процесс непосредственного перехода водяного пара, содержащегося в воздухе, в твёрдую фазу воды (лёд, снег). Может иметь место при отрицательной температуре воздуха, когда упругость водяного пара превышает упругость насыщения по отношению к поверхности льда .Сублимация водяного пара происходит как в свободной атмосфере, так и на земной поверхности и на земных предметах. В атмосфере водяной пар сублимируется на замёрзших капельках, снежинках и некоторых твёрдых частицах. При температурах ниже -40 °С Сублимация водяного пара по-видимому, возможна на любых частицах, а также и на комплексах молекул воды. Продуктом Сублимацией водяного пара в атмосфере являются ледяные кристаллы, вырастающие затем в снежинки . На земной поверхности и на земных предметах образуются изморозь и иней. Сублимация водяного пара играет важную роль в процессе образования облаков и осадков атмосферных.

ТУМАНЫ, ИХ ТИПЫ И ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ РАСПРОСТРОНЕНИЕ

При конденсации или сублимации водяного пара в воздухе образуются мельчайшие капли воды или ледяные кристаллы. Скопление таких частиц непосредственно у земной поверхности называется туманом, если дальность видимости меньше -1 км, или туманной дымкой, если дальность видимости меньше 10 км.

В зависимости от интенсивности тумана или дымки по условиям видимости различают:

сильный туман, дальность видимости менее 50 м

умеренный 50-500 м

слабый 500-1000 м

умеренная дымка 1-2 км

слабая 2-10 км

Обычно туман образуется в результате охлаждения водяного пара, находящегося в воздухе (туманы охлаждения), реже — вследствие испарения с теплой поверхности в холодный воздух, когда образуются так называемые туманы испарения.

Туманы охлаждения делятся на адвективные и радиационные.

Адвективные туманы возникают в теплых воздушных массах, движущихся на более холодную поверхность. На море такие туманы образуются обычно весной и летом (например, у Ньюфаундленда).

Адвективные туманы занимают обширные пространства и постираются в высоту на сотни метров. Они возникают при значительных скоростях ветра, поэтому в них может происходить коагуляция капель и наиболее крупные капли из них выпадают.

Радиационные туманы образуются над сушей и над районами сплошных льдов, как следствие выхолаживания подстилающей поверхности путем излучения. Возникновение радиационных туманов происходит при ясном небе и небольшом ветре.

Радиационные туманы бывают двух типов: поземные и высокие. Первые возникают в слое инверсии и после восхода Солнца исчезают вместе с ней. Высокие туманы могут наблюдаться и над сушей, и над морем в устойчивых антициклонах в холодное время года в результате постепенного выхолаживания воздуха в нижних слоях антициклонов. Такой туман может сохраняться неделями над большими районами, сплошь их захватывая.

Туманы испарения. Паровой туман, возникает, когда масса холодного воздуха перемещается над морем и происходит постоянное быстрое испарение водяных паров.

12.Облака́ — взвешенные в атмосфере продукты конденсации водяного пара, видимые на небе с поверхности земли. Облака состоят из мельчайших капель воды и/или кристаллов льда (называемых облачными элементами). Капельные облачные элементы наблюдаются при температуре воздуха в облаке выше −10 °C; от −10 до −15 °C облака имеют смешанный состав (капли и кристаллы), а при температуре в облаке ниже −15 °C — кристаллические.

Классификация облаков.

1. Облака верхнего яруса (в средних широтах высота от 6 до 13 км): перистые, перисто-кучевые, перисто-слоистые.

2. Облака среднего яруса (в средних широтах высота от 2 до 7 км): высоко-кучевые, высоко-слоистые.

1. Облака нижнего яруса (в средних широтах высота до 2 км): Слоисто-дождевые, слоисто-кучевые, слоистые

2. Облака вертикального развития (облака конвекции) : кучевые, кучево-дождевые.

Генетические типы.

А. Облака внутримассового происхождения. В результате конвекции, развивающейся при нагревании неоднородной поверхности в неустойчивых воздушных массах, возникают облака конвекции – кучевые облака. Чем интенсивнее конвекция, тем больше мощность кучевых облаков. Из них могут образовываться кучево-дождевые облака. По бокам облаков наблюдаются нисходящие токи. Наиболее развиты эти облака после полудня, а ночью исчезают.

Б. Облака фронтального типа. Возникают при встрече теплых и холодных воздушных масс на атмосферном фронте. Теплый воздух поднимается по клину холодного. Медленное поднятие теплого воздуха приводит к его адиабатическому охлаждению и конденсации водяного пара. В результате возникает сложная облачная система, захватывающая все облачные ярусы.

Водность облаков. Масса капель воды и кристаллов льда, из которых состоят облака в единичном объеме (абсолютная водность, г/м3) или единичной массе (удельная водность, г/кг) воздуха. В. О., ее распределение с высотой и изменение во времени определяются процессами переноса тепла и влаги в атмосфере. Наиболее важные параметры, от которых зависит водность облака: температура воздуха, ее вертикальный градиент, скорость вертикального движения, интенсивность турбулентного обмена. В среднем водность облака растет с увеличением температуры. Водность облаков изменяется от тысячных долей г/м3 при низких отрицательных температурах до нескольких десятых г/м3 при положительных температурах.

При высоких температурах и больших величинах вертикальной скорости, характерных для кучево-дождевых облаков, водность может достигать нескольких г/м3.

Облачность — совокупность облаков, наблюдаемых в определённом месте (пункт или территория) в определённый момент или период времени. Облачность — один из важных факторов, определяющих погоду и климат. Благодаря экранирующему эффекту она препятствует как охлаждению поверхности Земли за счёт собственного теплового излучения, так и её нагреву излучением Солнца, тем самым уменьшая сезонные и суточные колебания температуры воздуха.

Атмосфе́рные осадки — вода в жидком или твёрдом состоянии, выпадающая из облаков или осаждающаяся из воздуха на земную поверхность и какие-либо предметы.

Различают:

обложные осадки, связанные преимущественно с тёплыми фронтами;

ливневые осадки, связанные преимущественно с холодными фронтами.

Осадки измеряются толщиной слоя выпавшей воды в миллиметрах. В среднем на земном шаре выпадает около 1000 мм осадков в год, а в пустынях и в высоких широтах — менее 250 мм в год.

Типы осадков:

Осадки, выпадающие на земную поверхность

1. Обложные осадки (дождь, ледяной дождь, снег)

2. Моросящие осадки ( морось)

3. Ливневые осадки (ливневый дождь, ливневый снег, ливневый дождь со снегом, снежная крупа, ледяная крупа, град)

Осадки, образующиеся на поверхности земли и на предметах (роса, иней, кристаллическая изморось, зернистая изморось, гололёд, гололедица).

По характеру выпадения атмосферные осадки подразделяются на ливневые, обложные и моросящие.

Ливневые осадки—очень интенсивны, но кратковременны. Очень характерна для них внезапность начала и конца выпадения. Наблюдаются над небольшой площадью. Выпадают из кучево- дождевых облаков в виде крупных капель или больших хлопьев снега. Ливневые осадки могут выпадать также в виде мокрого снега, града, снежной или ледяной крупы.

Обложные осадки—умеренные, они продолжаются от нескольких часов до нескольких суток. Выпадают обычно из слоисто-дождевых облаков, иногда из высокослоистых, слоисто-кучевых, слоистых и других облаков перед прохождением теплого фронта или фронта окклюзии теплого типа; они захватывают вдоль фронта большие пространства шириной до 400 км и более.

Моросящие осадки—это или осадки в виде очень мелких капелек, почти незаметных для глаза (морось), или очень мелкие снежинки; выпадают обычно из оплошных плотных слоистых облаков или из тумана.

13.Атмосферные осадки Характер выпадения осадков и их тип тесно связаны с формой и структурой облаков. По характеру выпадения атмосферные осадки подразделяются на ливневые, обложные и моросящие.

Ливневые осадки—очень интенсивны, но кратковременны. Очень характерна для них внезапность начала и конца выпадения. Наблюдаются над небольшой площадью. Выпадают из кучево- дождевых облаков в виде крупных капель или больших хлопьев снега. Ливневые осадки могут выпадать также в виде мокрого снега, града, снежной или ледяной крупы

Обложные осадки—умеренные, они продолжаются от нескольких часов до нескольких суток. Выпадают обычно из слоисто-дождевых облаков, иногда из высокослоистых, слоисто-кучевых, слоистых и других облаков перед прохождением теплого фронта или фронта окклюзии теплого типа; они захватывают вдоль фронта большие пространства шириной до 400 км и более. Моросящие осадки—это или осадки в виде очень мелких капелек, почти незаметных для глаза (морось), или очень мелкие снежинки; выпадают обычно из оплошных плотных слоистых облаков или из тумана.

Дождь и снег Если во время облачной с осадками погоды дождь или снег выпадает временами и бывает довольно сильным—это признак улучшения погоды. 145. Ослабление дождя или снега к вечеру предвещает улучшение погоды. Сильный дождь пли снег ночью или рано утром при слабом ветре или штиле чаще всего предвещает солнечный день (прояснение наступает обычно около полудня). Интенсивный дождь или снег утром при сильном или штормовом ветре—признак плохой погоды на весь день.

.Град Чаще всего град выпадает непродолжительное время и на ограниченной площади, обычно в виде узкой полосы или двух параллельных полос. Наблюдается град только при положительных температурах из кучево-дождевых облаков. Выпадение града почти всегда связано с прохождением холодного фронта или фронта окклюзии холодного типа и сопровождается грозами, ливнями и шквалами, которые преимущественно проходят в северном и южном полушариях с западной стороны горизонта.

Роса и иней В ясную ночь при слабом ветре или штиле вследствие потери тепла путем излучения земная поверхность и прилегающий к ней слой воздуха сильно охлаждаются. Когда температура подстилающей поверхности и температура приземного слоя воздуха упадут ниже точки росы, произойдет конденсация водяного пара, если точка росы выше 0°, или сублимация, если точка росы ниже 0°. В первом случае на земной поверхности и предметах, в том числе и на верхней палубе судов, образуются капельки воды—роса, во втором— кристаллики льда—иней Появлению росы и инея благоприятствуют безоблачная тихая погода, длительная ночь, большая абсолютная и относительная влажность воздуха

Жидкий и твердый налет Образование жидкого или твердого налета на вертикальных предметах, наблюдаемое чаще всего в холодный период года,— признак распространения на данный район теплой устойчивой воздушной массы, можно ожидать продолжительной пасмурной погоды с низкой слоистой облачностью, туманом, моросящими осадками и слабыми ветрами. Образование жидкого налета в теплое время года, что случается нечасто,—признак обильного ливневого дождя, иногда грозы.

Туманы Туманом называется конденсация водяного пара в приземном слое воздуха, при которой горизонтальная видимость предметов становится менее 0,6 кбт Разреженный туман, при котором горизонтальная видимость от 06 кбт до 6 миль, называется дымкой По условиям образования туманы разделяют на три типа радиационные, образующиеся вследствие ночного охлаждения земной поверхности, адвективные, возникающие при надвижении теплой массы воздуха на холодную подстилающую поверхность; туманы испарения, образующиеся в холодное время года над теплой водной поверхностью

Вопрос № 14

Типы осадков

. В природе отчетливо выступают следующие типы сезонного распределения осадков:

1. Экваториальный. 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 р. Конго. Местные вариации системы океан — атмосфера — материк обусловливают довольное сложное распределение осадков и по территории, и по времени. Однако практически здесь всюду отсутствует сухой период (в смысле условий существования растений), и это позволяет говорить о равномерном увлажнении в течение года.

2. Субэкваториальный муссонный, свойствен 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 80% осадков, затем Северная Австралия, Мадагаскар и Юго-Восточная Африка — до 70%. 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 нетолько незначительны, но и выпадают случайно. В Ассуане за 5 лет упало несколько капель, в Атакаме в Икике 14 лет не было дождя.

4. В средиземноморских странах отчетливо выражены зимний максимум осадков, связанный с умеренными воздушными массами, и летнее бездождие в период господства тропического воздуха.

5. 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 обеспечивает летний максимум дождей. Если субтропикам в целом свойственно сухое лето, то в Юго-Восточной Азии, в Китае оно влажное. Зима в муссонных странах сухая, однако в Китае и в это время выпадают дожди — сюда приходит умеренный воздух и 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, между средиземноморской и китайской климатическими провинциями (например, юг Средней Азии, Иран), отличаются засушливостью и именуются сухими субтропиками. Годовой ход осадков в них напоминает средиземноморский, только это более засушливый вариант.

7. В умеренных широтах выделяется морской тип годовогс хода 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.

8. 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.

9. В пустынях умеренных широт в отличие от тропических осадки выпадают ежегодно, хотя и в малом количестве. Летом сухо, зимой держится снеговой покров, весной количество дождей и влажность воздуха и почвы увеличиваются, растения вегетируют. Весеннее увлажнение — характерная черта внутриматериковых пустынь, она связана с Умеренным фронтом.

10. На восточных окраинах материков, особенно в Восточной Азии, годовой режим осадков обусловлен сменой муссонов; ясно выступает летний максимум и зимний минимум.

11. В субполярных странах осадки выпадают в каждом месяце. Максимум приходится на лето, когда увеличивается испарение. Зимние суммы невелики, снега выпадает мало.Для полной характеристики дождя или ливня необходимо знать его продолжительность, интенсивность и повторяемость. Интенсивность осадков Продолжительность, или длительность, дождя измеряют в часах или минутах по лентам самопишущих дождемеров. Под интенсивностью дождя понимают количество осадков, выпавших на единицу поверхности в единицу времени.

Вопрос № 15 Атмосферное Увлажнение .Степень снабжения местности влагой, необходимой для развития растительности, естественной и культурной. Характеризуется соотношением между осадками и испаряемостью (коэффициент увлажнения Η. Η. Иванова)

Коэффициент увлажнения — отношение годового количества осадков к годовой величине испаряемости для данного ландшафта, является показателем соотношением тепла и влаги. РАДИАЦИОННЫЙ ИНДЕКС СУХОСТИ отношение годового радиационного баланса земной поверхности к сумме теплоты, необходимой для испарения годовой суммы осадков анализируемой территории. Р.и.с. служит основой для дифференциации географических зон. При Р.и.с.<1 климат рассматривается как влажный, от 1 до 3 недостаточно влажный,> 3 - сухой. Показатель предложил М.И. Будыко. Значение увлажнения в дифференциации геофизических условий ландшафтов Вода в ландшафтах играет исключительно важную роль, являясь неразрывной частью природных комплексов. Она участвует во всех протекающих процессах, вступает во всевозможные связи и реакции. Вода активно перемещается – в пределах ландшафта она находится в непрерывном движении и превращении: в поверхностном и подземном стоке, нисходящих и восходящих движениях в почвах и грунтах, транспирации и биологических превращениях в живых организмах, испарении и перемещении в приземном слое воздуха. Как известно, в атмосфере обновление влаги в среднем происходит за 10 суток, в почвах – за 1 год, в лито-генной основе ландшафтов (в зоне активного водообмена) -почти за 300 лет. В результате таких перемещений вода вместе с другими факторами создает единство связей внутри ландшафтов и между ними. Вода способна накапливать тепловую энергию, поскольку обладает большой теплоемкостью и вместе с тем медленно расходует накопленное тепло. В этой связи вода является одним из средств ввода энергии в ландшафт.