Главная

Материки

Географические открытия

Природа Земли

Календарь

Словари. Справочники

Воронежская область

Атмосферные осадки

Атмосферными осадками называется влага, выпавшая на поверхность из атмосферы в виде дождя, мороси, крупы, снега, града. Осадки выпадают из облаков, но не каждое облако дает осадки. Формирование осадков из облака идет за счет укрупнения капель до размеров, способных преодолеть восходящие токи и сопротивление воздуха. Укрупнение капель идет за счет слияния капель, испарения влаги с поверхности капель (кристаллов) и конденсации водяного пара на других.

Формы осадков:

дождь – имеет капли размером от 0,5 до 7 мм (в среднем 1,5 мм);
морось – состоит из маленьких капель размером до 0,5 мм;
снег – состоит из шестигранных кристаллов льда, образовавшихся в процессе сублимации;
снежная крупа – округлые ядрышки диаметром 1 мм и более, наблюдается при температурах близких к нулю. Крупинки легко сжимаются пальцами;
ледяная крупа – ядрышки крупы имеют обледеневшую поверхность, их трудно раздавить пальцами, при падении на землю они подскакивают;
град – крупные кусочки льда округлой формы размерами от горошины до 5-8 см диаметре. Вес градин в отдельных случаях превышает 300 г, иногда может достигать нескольких килограмм. Град выпадает из кучево-дождевых облаков.

Виды осадков:

Обложные осадки – равномерные, длительные по продолжительности, выпадают из слоисто-дождевых облаков;
Ливневые осадки – характеризуются быстрым изменением интенсивности и непродолжительностью. Они выпадают из кучево-дождевых облаков в виде дождя, нередко с градом.
Моросящие осадки – в виде мороси выпадают из слоистых и слоисто-кучевых облаков.

gko

Распределение годовых сумм осадков (мм) (по С.Г. Любушкинй и др.)

(линии на карте, соединяющие точки с одинаковым количеством осадков за определенный период времени (например, за год), называются изогиетами)

Суточный ход осадков совпадает с суточным ходом облачности. Выделяются два типа суточного хода осадков – континентальный и морской (береговой). Континентальный тип имеет два максимума (в утренние часы и после полудня) и два минимума (ночью и перед полуднем). Морской тип – один максимум (ночью) и один минимум (днем).

Годовой ход осадков различен на разных широтах и даже в пределах одной зоны. Он зависит от количества тепла, термического режима, циркуляции воздуха, удаленности от побережий, характера рельефа.

Наиболее обильны осадки в экваториальных широтах, где годовое их количество (ГКО) превосходит 1000-2000 мм. На экваториальных островах Тихого океана выпадает 4000-5000 мм, а на подветренных склонах тропических островов до 10 000 мм. Причиной обильных осадков являются мощные восходящие токи очень влажного воздуха. К северу и югу от экваториальных широт количество осадков уменьшается, достигая минимума на 25-35?, где среднегодовое значение не превышает 500 мм и уменьшается во внутриконтинентальных районах до 100 мм и менее. В умеренных широтах количество осадков несколько увеличивается (800 мм). В высоких широтах ГКО незначительно.

Максимальная годовая сумма осадков зарегистрировано в Черрапунджи (Индия) – 26461 мм. Минимальное отмеченное годовое количество осадков – в Асуане (Египет), Икике – (Чили), где в отдельные годы осадков не выпадает вообще.

Таблица

Распределение количества осадков по материкам в % к общей сумме

	Европа	Азия	Африка	Австралия	Южная Америка	Северная Америка
Ниже 500 мм	47	67	54	66	52	16
500 –1000 мм	49	18	18	22	30	8
Свыше 1000 мм	4	15	28	12	18	76

По происхождению различают конвективные, фронтальные и орографические осадки.

Конвективные осадки характерны для жаркого пояса, где интенсивны нагрев и испарение, но летом нередко бывают и в умеренном поясе.
Фронтальные осадки образуются при встрече двух воздушных масс с разной температурой и иными физическими свойствами, выпадают из более теплого воздуха, образующего циклонические вихри, типичны для умеренного и холодного поясов.
Орографические осадки выпадают на наветренных склонах гор, особенно высоких. Они обильны, если воздух идет со стороны теплого моря и обладает большой абсолютной и относительной влажностью.

типы осадков

Типы осадков по происхождению:

I - конвективные, II - фронтальные, III - орографические; ТВ - теплый воздух, ХВ - холодный воздух.

Годовой ход осадков, т.е. изменение их количества по месяцам, в разных местах Земли не одинаков. Можно наметить несколько основных типов годового хода осадков и выразить их в виде столбиковых диаграмм.

Экваториальный тип – осадки выпадают довольно равномерно весь год, сухих месяцев нет, лишь после дней равноденствия отмечаются два небольших максимума – в апреле и октябре – и после дней солнцестояния два небольших минимума – в июле и январе.
Муссонный тип – максимум осадков летом, минимум зимой. Свойствен субэкваториальным широтам, а также восточным побережьям материков в субтропических и умеренных широтах. Общее количество осадков при этом постепенно уменьшается от субэкваториального к умеренному поясу.
Средиземноморский тип – максимум осадков зимой, минимум – летом. Наблюдается в субтропических широтах на западных побережьях и внутри материков. Годовое количество осадков постепенно уменьшается к центру континентов.
Континентальный тип осадков умеренных широт – в теплый период осадков в два-три раза больше, чем в холодный. По мере возрастания континентальности климата в центральных областях материков общее количество осадков уменьшается, а разница летних и зимних осадков увеличивается.
Морской тип умеренных широт – осадки распределяются равномерно в течение года с небольшим максимумом в осенне-зимнее время. Их количество больше, чем наблюдается для этого типа.

климатодиаграммы

Типы годового хода осадков:

1 - экваториальный, 2 - муссонный, 3 - средиземноморский, 4 - континентальный умеренных широт, 5 - морской умеренных широт.

Снежный покров

Снежный покров образуется за счет выпадения на земную поверхность снега в условиях устойчивых отрицательных температур. Сохраняется круглый год в высоких полярных широтах и в горах. Часть тропосферы, в пределах которой возможно круглогодичное существование ледников и снежников называется хионосфера. Ее нижняя граница значительно изменяется по широтам, значительно поднимаясь в экваториально-тропических широтах и снижаясь к полюсам.

Средняя высота снеговой линии (в м.) (по С.В. Калеснику).

Полушарие	10-0^о	20-10^о	30-20^о	40-30^о	50-40^о	60-50^о	70-60^о	80-70^о
Северное	4600	4600	5300	4300	3000	2050	1100	550
Южное	5000	5600	5100	3000	1500	800	0	-

Высота снежного покрова зависит от количества выпадающего снега, от рельефа местности, от плотности снежного покрова, от характера растительного покрова, от силы ветров. В умеренных широтах высота снежного покрова составляет 30-50 см.

Снежный покров за счет высокого содержания воздуха хорошо предохраняет почву от глубокого промерзания. Снежный покров оказывает охлаждающее влияние на воздух. Над ним образуются радиационные инверсии, что способствует сохранению снегового покрова. Наличие снега сильно повышает освещенность. Запасы воды в снеге во многих районах Земли в основном обеспечивают питание рек в теплое время года.

При отрицательных температурах воздуха в высоких широтах весь год, а в умеренных только зимой осадки выпадают в виде снега. Максимальную площадь на Земле снежный покров занимает в феврале – около 99 млн. км² (19,2%), минимальную – в августе – около 47 млн. км² (9,2%). В северном полушарии площадь снежного покрова в течение года изменяется в 7,2 раза, в южном – менее чем вдвое. Снежный покров считается устойчивым, если он сохраняется в течение месяца и более. Установление его осенью и начало разрушения весной происходит при переходе среднесуточной температуры воздуха через –5°С.

Снежный покров характеризуется тремя основными показателями: мощностью, плотностью и запасом воды в снеге.

Мощность снежного покрова – высота (толщина) снежной толщи, измеряемая в сантиметрах. Она определяется величиной зимних осадков, продолжительностью зимнего периода и его устойчивостью. Характер залегания снежного покрова зависит, прежде всего, от рельефа местности и скорости ветра, перераспределяющего снег с повышений в низины и образующего сугробы перед препятствиями, а также от растительности, плотности снега и т. д. Так, в Подмосковье средняя мощность снежной толщи к концу зимы составляет около 40-50 см, на востоке Камчатки – около 100 см, а на склонах гор может достигать нескольких метров.

Плотность снежного покрова – отношение массы снега к его объему (г/см³). Например, в Подмосковье она составляет 0,2-0,3 г/см³. Плотность снега зависит от многих факторов: от устойчивости метеорологических условий зимой (чаше оттепели – плотнее снег), от скорости ветра (па открытых ветреных местах снежная толща плотнее), от мощности снежного покрова, который силой собственной тяжести уплотняет нижние слои, и т. д.

Поскольку снег распределяется на местности неравномерно, плотность его тоже изменчива, поэтому запасы воды в снежной толще неодинаковы. Снегозапас выражается слоем воды (в мм), который получается после таяния снега при отсутствии стока, просачивания и испарения. Запасы воды в снеге важно знать для прогноза развития озимых культур и других растений, пополнения запасов грунтовых вод, прогноза половодий на реках и т. д.

В снежной толще можно выделить несколько слоев с разной степенью перекристаллизации снежинок, различные корки (оттепельные, радиационные, ветровые), а у поверхности почвы возможен глубинный иней, образующийся в результате сублимации водяного пара, поступающего из почвы.

Продолжительность залегания снежной толщи зависит от климатических условий. На равнинах она примерно такова: на севере Евразии и Северной Америки – 8-9 месяцев в году, в средней полосе умеренной зоны – 4-6 месяцев, на западе и юге зоны снеговой покров неустойчив. Выпадение снега возможно и в субтропических широтах, но там он быстро тает. В горах продолжительность залегания и мощность снега весьма различны и зависят от географической широты, абсолютной высоты гор, инсоляционной и ветровой экспозиции склонов. Таяние снега весной происходит под влиянием возрастающей солнечной радиации (в северном полушарии она больше на склонах южной экспозиции, поэтому они раньше освобождаются от снега), адвекции теплых воздушных масс, способствуют снеготаянию и дожди, особенно теплые. Однако снег не только тает, но и испаряется.

Снежный покров оказывает существенное влияние на природные процессы. Велико его значение, как положительное, так и отрицательное, и для хозяйственной деятельности. Снежный покров имеет важное климатическое значение. Из-за большого альбедо снега поверхность его слабо прогревается, что снижает температуру нижних слоев воздуха. Весной приток тепла тратится преимущественно на таяние снега, из-за чего температура воздуха до полного его исчезновения долго остается близкой к 0°С. Вследствие большой отражательной способности снег увеличивает освещенность, что особенно важно в заполярных районах с длинной полярной ночью. Обладая низкой теплопроводностью, снег предохраняет почву от промерзания, а посевы от вымерзания. Однако при чрезмерно большой мощности снега возможно выпревание озимых культур. Талые снеговые воды пополняют запасы грунтовых вод, вызывают половодья на реках. С ними связаны в период снеготаяния смыв почвы и рост оврагов. В зимнее время снег оказывает вредное влияние на работу наземного транспорта, промышленных предприятий и строек. Нагрузку снега на крыши зданий учитывают при проектировании сооружений. На снегоуборочные работы в городах и вдоль шоссейных и железных дорог расходуются большие средства. В горах огромный вред приносят снежные лавины – пришедшие в движение снежные массы, скользящие по склону и низвергающиеся в долины.

Увлажнение, коэффициенты увлажнения

Увлажнение территории определяется не только количеством осадков, но и испаряемостью. При одинаковом количестве осадков, но разной испаряемости, условия увлажнения могут быть различными.

Для характеристики условий увлажнения пользуются коэффициентами увлажнения. Существует более 20 способов его выражения. Наиболее распространенными являются следующие показатели увлажнения:

Гидротермический коэффициент Г.Т. Селянинова.

ГТК=10R/?t

где R – месячное количество осадков;

?t – сумма температур за месяц (близка к показателю испаряемости).

Коэффициент увлажнения Высоцкого-Иванова.

K=R/E_p

где R – сумма осадков за месяц;

E_p– месячная испаряемость.

Коэффициент увлажнения около 1 – увлажнение нормальное, менее 1 – недостаточное, более 1 – избыточное.

Радиационный индекс сухости М.И. Будыко.

R_i=R/Lr

где R_i – радиационный индекс сухости, он показывает отношение величины радиационного баланса R к сумме тепла Lr, необходимого для испарения осадков за год (L – скрытая теплота парообразования).

Радиационная индекс сухости показывает, какая доля остаточной радиации затрачивается на испарение. Если тепла меньше, чем требуется для испарения годовой суммы осадков, увлажнение будет избыточным. При R_i 0,45 увлажнение избыточное; при R_i = 0,45-1,00 увлажнение достаточное; при R_i = 1,00-3,00 увлажнение недостаточное.

Атмосферное увлажнение

Количество выпадающих осадков без учета ландшафтных условий – величина абстрактная, потому что она не определяет условий увлажнения территории. Так, в тундре Ямала и полупустынях Прикаспийской низменности выпадает одинаковое количество осадков – около 300 мм, но в первом случае увлажнение избыточное, велика заболоченность, во втором – увлажнение недостаточное, растительность здесь сухолюбивая, ксерофитная.

Под увлажнением территории понимают соотношение между количеством атмосферных осадков (R), выпадающих в данной местности, и испаряемостью (Е_н) за один и тот же период (год, сезон, месяц). Такое отношение, выраженное в процентах, или в долях от единицы, называют коэффициентом увлажнения (K_yв=R/E_н) (по Н. Н. Иванову). Коэффициент увлажнения показывает либо избыточное увлажнение (К_ув>1), если осадки превышают возможное при данной температуре испарение, либо различные степени недостаточного увлажнения (К_ув<1), если осадки меньше испаряемости.

Характер увлажнения, т. е. соотношение тепла и влаги в атмосфере, – основная причина существования природно-растительных зон на Земле.

По гидротермическим условиям выделяют несколько типов территорий:

1. Территории с избыточным увлажнением – К_ув больше 1, т. е. 100-150%. Это зоны тундр и лесотундр, а при достаточном количестве тепла – леса умеренных, тропических и экваториальных широт. Такие переувлажненные территории называют гумидными, а заболоченные – экстрагумидными (лат. humidus – влажный).

2. Территории оптимального (достаточного) увлажнения – это узкие зоны, где К_ув около 1 (примерно 100%). В их пределах наблюдается соразмерность между суммой осадков и испаряемостью. Это узкие полосы широколиственных лесов, редкостойные переменно-влажные леса и влажные саванны. Условия здесь благоприятны для произрастания мезофильных растений.

3. Территории умеренно-недостаточного (неустойчивого) увлажнения. Выделяют разные степени неустойчивого увлажнения: территориям с К_ув = 1-0,6 (100-60%) свойственны луговые степи (лесостепи) и саванны, с К_ув = 0,6-0,3 (60-30%) – сухие степи, сухие саванны. Им свойствен сухой сезон, что затрудняет земледельческое освоение из-за частых засух.

4. Территории недостаточного увлажнения. Выделяют аридные зоны (лат. aridus – сухой) с К_ув = 0,3-0,1 (30-10%), здесь типичны <полупустыни, и экстрааридные зоны с К_ув менее 0,1 (менее 10%) – пустыни.

На территориях с избыточным увлажнением обилие влаги отрицательно сказывается на процессах аэрации (вентиляции) почвы, т. е. на газообмене почвенного воздуха с атмосферным. Недостаток кислорода в почве образуется вследствие заполнения пор водой, из-за чего воздух туда не поступает. Это нарушает биологические аэробные процессы в почве, нормальное развитие многих растений нарушается или даже прекращается. На таких территориях произрастают растения-гигрофиты и обитают животные-гигрофилы, которые приспособлены к сырым и влажным местообитаниям. Для вовлечения территорий с избыточным увлажнением в хозяйственный, прежде всего сельскохозяйственный, оборот необходимы осушительные мелиорации, т. е. мероприятия, направленные на улучшение водного режима территории, отвод избыточных вод (дренаж).

Территорий с недостаточным увлажнением на Земле больше, чем переувлажненных. В аридных зонах земледелие без полива невозможно. Основным мелиоративным мероприятием в них является орошение – искусственное пополнение запасов влаги в почве для нормального развития растений и обводнение – создание источников влаги (прудов, колодцев и других водоемов) для бытовых и хозяйственных нужд и водопоя скота.

В естественных условиях в пустынях и полупустынях произрастают растения, приспособленные к сухости, – ксерофиты. Они обычно имеют мощную корневую систему, способную извлекать влагу из грунта, мелкие листья, иногда превращенные в иголочки и колючки, чтобы меньше испарять влаги, стебли и листья нередко покрыты восковым налетом. Особую группу растений среди них образуют суккуленты, которые накапливают влагу в стеблях или листьях (кактусы, агавы, алоэ). Суккуленты произрастают лишь в теплых тропических пустынях, где не бывает отрицательных температур воздуха. Животные пустынь – ксерофилы тоже разным способом приспособлены к сухости, например, впадают в спячку на самый сухой период (суслики), довольствуются влагой, содержащейся в пище (некоторые грызуны).

Территориям с недостаточным увлажнением присущи засухи. В пустынях и полупустынях это ежегодные явления. В степях, которые часто называют засушливой зоной, и в лесостепи засухи случаются летом один раз в несколько лет, иногда захватывают конец весны – начало осени. Засуха – это длительный (1-3 месяца) период без дождя или с очень малым количеством осадков, при повышенной температуре и пониженной абсолютной и относительной влажности воздуха и почвы. Различают атмосферную и почвенную засухи. Атмосферная засуха наступает раньше. Из-за высоких температур и большого дефицита влаги резко возрастает транспирация растений, корни не успевают подавать листьям влагу, и они увядают. Почвенная засуха выражается в иссушении почвы, из-за чего нормальная жизнедеятельность растений полностью нарушается и они погибают. Почвенная засуха короче атмосферной за счет весенних запасов влаги в почве и грунтовых вод. Засухи обусловлены антициклональным режимом погоды. В антициклонах воздух опускается, адиабатически нагревается и иссушается. По периферии антициклонов возможны ветры – суховеи с высокой температурой и низкой относительной влажностью (до 10–15%), которые усиливают испарение и еще губительнее действуют на растения.

В степях наиболее эффективно орошение при достаточном стоке рек. Дополнительными мерами служат снегонакопление – сохранившаяся стерня на полях и посадка кустарников по бровке балок, чтобы в них не сдувался снег, и снегозадержание – прикатывание снега, создание снежных валов, укрытие снега соломой с целью увеличения продолжительности снеготаяния и пополнения запасов грунтовых вод. Эффективны также лесные полезащитные полосы, которые задерживают сток талых снеговых вод и удлиняют период снеготаяния. Ветрозащитные (ветроломные) лесные полосы большой длины, посаженные в несколько рядов, ослабляют скорость ветров, в том числе суховеев, и тем самым уменьшают испарение влаги.

Литература

Зубащенко Е.М. Региональная физическая география. Климаты Земли: учебно-методическое пособие. Часть 1. / Е.М. Зубащенко, В.И. Шмыков, А.Я. Немыкин, Н.В. Полякова. – Воронеж: ВГПУ, 2007. – 183 с.