Атмосферные осадки их классификация.

Классификация осадков. По виду атмосферные осадки делятся на жидкие, твердые и наземные.

К жидким осадкам относятся:

дождь – осадки в виде капель различного размера диаметром 0,5–7 мм;

морось – мелкие капельки диаметром 0,05–0,5 мм, находящиеся как бы во взвешенном состоянии.

К твердым осадкам относятся:

снег – кристаллы льда, образующие различного рода снежинки (пластинки, иглы, звезды, столбики) размером 4–5 мм. Иногда снежинки объединены в хлопья снега, размеры которых могут достигать 5 см и более;

снежная крупа – осадки в виде непрозрачных сферических крупинок белого или матово-белого (молочного) цвета диаметром от 2 до 5 мм;

ледяная крупа – твердые прозрачные с поверхности частицы, имеющие в центре непрозрачное матовое ядро. Диаметр крупинок от 2 до 5 мм;

град– более или менее крупные кусочки льда (градины), имеющие сферическую или неправильную форму и сложную внутреннюю структуру. Диаметр градин колеблется в очень широких пределах: от 5 мм до 5–8 см. Известны случаи, когда выпадали градины весом 500 г и более.

Если осадки не выпадают из облаков, а осаждаются из атмосферного воздуха на поверхности земли или на предметах, то такие осадки называются наземными. К ним относятся:

роса – мельчайшие капли воды, конденсирующиеся на горизонтальных поверхностях предметов (палубе, шлюпочных тентах и пр.) за счет радиационного выхолаживания их в ясные безоблачные ночи. Небольшой ветер (0,5–10 м/с) способствует образованию росы. Если температура горизонтальных поверхностей ниже нуля, то водяной пар в аналогичных условиях сублимируется на них и образуется иней – тонкий слой ледяных кристаллов;

жидкий налет– мельчайшие капли воды или сплошная водяная пленка, образующиеся в пасмурную и ветреную погоду на наветренных преимущественно вертикальных поверхностях холодных предметов (стенки надстроек, защитные устройства лебедок, кранов и пр.).

гололед – это ледяная корка, образующаяся при условии, если температура указанных поверхностей ниже 0 °С. Кроме того на поверхностях судна может образовываться твердый налет – слой густо или плотно сидящих на поверхности кристаллов или тонкий сплошной слой гладкого прозрачного льда.

В туманную морозную погоду при слабом ветре на оснастке судна, выступах, карнизах, проводах и пр. может образовываться зернистая или кристаллическая изморозь. В отличие от инея изморозь не образуется на горизонтальных поверхностях. Рыхлое строение изморози отличает ее от твердого налета. Зернистая изморозь образуется при температуре воздуха от –2 до – 7 °С вследствие намерзания на предмет переохлажденных капель тумана, а кристаллическая изморозь, представляющая собой белый осадок из кристаллов тонкой структуры, образуется ночью при безоблачном небе или тонких облаках из частиц тумана или дымки при температуре от –11 до –2 °С и выше.

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

Ливневые осадки выпадают из кучево-дождевых (грозовых) облаков. Летом это крупнокапельный дождь (иногда с градом), а зимой – обильный снегопад с частой сменой форм снежинок, снежной или ледяной крупы. Обложные осадки выпадают из слоисто-дождевых (летом) и высокослоистых (зимой) облаков. Они характеризуются небольшими колебаниями интенсивности и большой длительностью выпадения.

Молекулы воды непрерывно испаряясь с поверхности озер, морей, рек и океанов — попадают в атмосферу, где преобразуются в водяной пар, а затем в различные виды осадков . В воздухе всегда присутствует водяной пар, который обычно невозможно увидеть, но влажность воздуха зависит от его количества.

Влажность воздуха различна во всех районах земного шара, в жару она повышается когда с поверхности водоемов усиливается испарение в атмосферу. Низкая влажность обычно наблюдается над районами пустынь, так как там мало водяного пара, поэтому воздух в пустынях очень сухой.

Водяной пар преодолевает множество испытаний перед тем как выпасть на землю в виде дождя, снега или инея.

Поверхность земли нагревается солнечными лучами, а полученное тепло передает воздуху. Поскольку нагретые воздушные массы значительно легче чем холодные, то они поднимаются. Крохотные водяные капельки, которые образовались в воздухе продолжают дальше путешествовать вместе с ним в виде осадков .

Виды осадков, туман и облака.

Чтобы представить как происходит дальнейшее превращение водяного пара в атмосфере, можно провести достаточно простой опыт. Необходимо взять зеркало и приблизить его к носику кипящего чайника. Спустя несколько секунд произойдет запотевание прохладной поверхности зеркала, затем на ней образуются крупные водяные капли. Выделившийся пар превратился в воду, а это значит, что произошло явление называемое конденсацией.

С водяным паром происходит аналогичное явление на расстоянии 2-3 км от земли. Так как воздух на этом расстоянии более холодный, чем вблизи поверхности земли, то в нем происходит конденсация пара и образуются водяные капли, которые с земли можно наблюдать в виде облаков.

При полетах на самолете можно увидеть как облака иногда оказываются ниже воздушного судна. А можно и вовсе оказаться среди облаков, если подняться на высокую гору при низкой облачности. В этот момент окружающие предметы и люди превратятся в невидимок, которых поглотила густая пелена тумана. Туман представляет собой те же самые облака, но только находящиеся вблизи земной поверхности.

Если капли, находящиеся в облаках начинают расти и становятся все тяжелее, тогда белоснежные облака постепенно темнеют и превращаются в тучи. Когда тяжелые капли больше не способны удерживаться в воздухе, тогда из грозовых туч на землю проливается дождь в виде осадков .

Роса и иней как виды осадков.

Вблизи водоемов летом образуется очень много пара в воздухе и он становится сильно насыщен водяными порами. С наступлением ночи приходит прохлада и в это время для насыщения воздуху требуется уже меньшее количество пара. Избыток влаги конденсируется на земле, листьях, траве и других предметах, а такой вид осадков называется росой. Росу можно наблюдать ранним утром, когда видно прозрачные мелкие капли покрывающие различные предметы.

С приходом поздней осени температура за ночь может опускаться ниже 0°С, тогда капли росы замерзают и превращаются в удивительные прозрачные кристаллики, которые называются инеем.

Зимой ледяные кристаллики замерзают и оседают на оконные стекла в виде необычайных по красоте морозных узоров. Иногда иней просто покрывает поверхность земли, как тоненький слой снега. Лучше всего образованные инеем фантастические узоры видно на шероховатых поверхностях, таких как:

• ветки деревьев;
• рыхлая поверхность земли;
• деревянные скамейки.

Снег и град как виды осадков.

Градом называются кусочки льда неправильной формы, которые летом выпадают на землю вместе с дождем. Встречается также "сухой" град, он выпадает без дождя. Если аккуратно распилить градинку, то на срезе видно, что она состоит из чередующихся непрозрачных и прозрачных слоев.

Когда потоки воздуха заносят водяной пар на высоту около 5 км, тогда на пылинках начинают оседать капельки воды, при этом они моментально замерзают. Образовавшиеся ледяные кристаллики начинают увеличиваться в размерах, а достигнув большого веса начинаю падать. Но от земли исходит новый поток теплого воздуха и он возвращает их обратно в холодное облако. Градинки снова начинают расти и пытаются упасть, такой процесс повторяется несколько раз, только лишь набрав достаточно тяжелый вес они падают на землю.

Размер таких видов осадков (градинок) обычно составляет в диаметре от 1 до 5 мм. Хотя встречались случаи когда размер градин превышал куриное яйцо, а вес достигал примерно 400-800 г.

Очень большой урон град может нанести сельскому хозяйству, он повреждает огороды и посевы, а также приводит к гибели мелких животных. Крупные градины способны повредить автомобили и даже пробить обшивку самолетов.

Чтобы снизить вероятность выпадения града на землю, ученые постоянно разрабатывают новые вещества, которые при помощи специальных ракет забрасываются в грозовые облака и таким образом их разгоняют.

С приходом зимы землю окутывает белоснежное покрывало, состоящее из мельчайших кристалликов льда, которые называются снегом. Из-за низких температур капельки воды замерзают и в облаках образуются ледяные кристаллики, затем к ним пристраиваются новые молекулы воды и в результате рождается отдельная снежинка. У всех снежинок имеется шесть углов, но вытканные на них морозом узоры друг от друга отличаются. Если на снежинки воздействует поток ветра, они слипаются и образуются снежные хлопья. Шагая по снегу в морозную погоду мы часто слышим хруст под ногами, это в снежинках ломаются кристаллики льда.

Такие виды осадков , как снег приносят много проблем, из-за снега затрудняется движение на дорогах, линии электропередач рвутся под его тяжестью, а таяние снегов приводит к наводнениям. Но благодаря тому, что растения укрыты снежным покрывалом, они способны перенести даже лютые морозы.

Атмосферными осадками называют воду в жидком и твердом состоянии, которая выпадает из облаков и осаждается из воздуха

Виды атмосферных осадков

Для атмосферных осадков существуют разные классификации. Различают обложные осадки, которые связаны с теплыми фронтами и ливневые осадки, которые относятся к холодным фронтам.

Измеряют осадки в миллиметрах – толщиной слоя выпавшей воды. В среднем в высоких широтах и пустынях выпадает около 250 мм в год, а в целом на земном шаре около 1000 мм осадков в год.

Измерение осадков крайне важно для любых географических исследований. Ведь осадки являются одним из важнейших звеньев влагооборота на земном шаре.

Определяющими характеристиками для конкретного климата считаются среднемесячное, годовое, сезонное и многолетнее количество осадков, их суточных и годовой ход, их повторяемость и интенсивность.

Эти показатели чрезвычайно важны для большинства отраслей народного (сельского) хозяйства.

Дождь представляет собой жидкие осадки – в виде капель от 0,4 до 5-6 мм. Капли дождя могут оставить след в виде мокрого пятна на сухом предмете, на поверхности воды – в виде расходящегося круга.

Существуют разные виды дождя: ледяной, переохлаждённый и дождь со снегом. И переохлаждённый дождь и ледяной выпадают при отрицательной температуре воздуха.

Для переохлажденного дождя характерны жидкие осадки, диаметр которых достигает 5 мм; после такого вида дождя может образовать гололёд.

А ледяной дождь представлен осадками в твердом состоянии – это шарики льда, внутри которых есть замёрзшая вода. Снегом называют осадки, которые выпадают в виде хлопьев и снежных кристаллов.

От интенсивности выпадения снега зависит горизонтальная видимость. Различают мокрый снег и дождь со снегом.

Понятие погоды и ее особенности

Состоянием атмосферы в конкретном месте в конкретное время называют погодой. Погода – наиболее изменчивое явление в окружающей среде. То начнется дождь, то – ветер, а спустя несколько часов будет сиять солнце и ветер утихнет.

Но даже в переменчивости погоды есть свои закономерности, несмотря на то, что на формирование погоды влияет огромное количество факторов.

Основными элементами, характеризующими погоду, можно назвать такие метеорологические показатели: солнечная радиация, атмосферное давление, влажность воздуха и температура, атмосферные осадки и направление ветра, сила ветра и облачность.

Если говорить о переменчивости погоды, то чаще всего она меняется в умереных широтах – в регионах с континентальным климатом. А наиболее устойчивой погода бывает в полярных и экваториальных широтах.

Изменение погоды связано со сменой сезона, то есть – изменения имеют периодический характер, и со временем погодные условия повторяются.

Каждый день мы наблюдаем за суточным изменением погоды – ночь сменяет день, и по этой причине погодные условия меняются.

Понятие климата

Многолетним режимом погоды называют климат. Климат определяется в конкретной местности – таким образом, режим погоды должен быть устойчивым для определенного географического положения.

В метеорологии осадки подразделяются на следующие виды:

Дождь - жидкие капельные осадки (диаметр капель обычно 0,5- 0,7 мм, иногда больше).

Морось - осадки, состоящие из мелких однородных кашель (диа­метр 0,05-0,5 мм), падающих незаметно для глаза.

Ледяной дождь - осадки в виде шариков льда (диаметр от 1 до 3 мм).

Град - осадки, имеющие кусочки льда различных размеров и формы (диаметр от 4-5 до 50 мм, иногда и более).

Снег - твердые осадки в виде кристаллов, звездочек или хлопьев.

Мокрый снег - осадки в виде тающего снега с дождем. Снежная крупа - осадки в виде белых круглых снежных шари­ков (диаметр от 2 до 5 мм).

Снежные зерна - мелкие снежные крупинки (диаметр менее 1 см).

Ледяные иглы - находящиеся во взвешенном состоянии тонкий ледяные палочки, сверкающие в солнечных лучах морозного дня".

По характеру выпадения осадков их разделяют на три типа: обложные, ливневые и моросящие (морось).

Обложные осадки выпадают из слоисто-дождевых и высоко-слоистых облаков продолжительное время на большой территории. Их интенсивность составляет от 0,5 до 1 мм/мин. Обложные осад­ки могут выпадать в виде дождя и снега (иногда мокрого).

Ливневые осадки выпадают из кучево-дождевых облаков на ограниченном пространстве в большом количестве и в короткий промежуток времени. Их интенсивность от 1 до 3,5 мм/мин и бо­лее (имели место ливни на Гавайских островах - 21,5 тли мин). Выпадение ливневых осадков часто сопровождается грозами и шквалами. Так же как и обложные, ливневые осадки могут выпа­дать в виде дождя и снега. В последнем случае их называют «снежными зарядами».

Моросящие осадки (морось) представляют собой мелкие капель­ки (снежинки) с очень небольшой скоростью падения. Выпадают из слоистых облаков или из тумана. Их интенсивность незначитель­на (менее 0,5 мм/мин).

Метель является особой формой выпадения осадков. При мете­ли ветер переносит снег вдоль земной поверхности на большие расстояния. Возникает метель при ветре достаточной силы. Различают три вида метелей: общую (при интенсивном снегопаде и ветре от 7 м/сек) , низовую (без снегопада, при ветре 10-12 м/сек) и поземок (без снегопада, при ветре 6 м/сек и более).

Измерение осадков

Количество выпадающих осадков измеряется дождемером , ко­торый представляет собой закрытое решеткой ведро, установленное на столбе и защищенное от ветра специальным устройством. Выпав­шие осадки сливаются в мензурку и измеряются. Количество осад­ков выражается высотой слоя воды в миллиметрах, образовавше­гося в результате выпадения осадков на горизонтальную поверх­ность при отсутствии испарения, просачивания и стока.

Обычно учитывается количество осадков, выпавшее за сутки , а также месячные, сезонные и годовые суммы осадков. Интенсив­ность осадков представляет собой количество осадков в милли­метрах, выпадающих за одну минуту (мм/мин). Количество выпав­шего снега определяется путем измерения высоты снежного покро­ва в сантиметрах от поверхности земли с помощью снегомерной рейки с сантиметровыми делениями.

Влияние осадков на работу авиации

Осадки оказывают исключительно неблагоприятное влияние на работу авиации, а именно:

В осадках ухудша­ется видимость с самолета. В слабом и умеренном дожде или слабом снегопаде горизонтальная видимость ухуд­шается до 4-2 км, а при большой скорости полета - до 1-2 км. В ливневом дожде, а также при умеренном и сильном снегопаде видимость резко ухудшается до нескольких десятков метров.

Кроме того, водяная пленка на стеклах фона­ря кабины самолета вызывает оптическое искажение видимых объектов, что представляет опасность при взлете и особенно при посадке.

В полете в зоне осадков, кроме ухудшения видимости, имеет место снижение высоты облаков.

В сильный дождь показания указателя скорости могут быть заниженными, иногда до 100 км/ч. Происходит это вследствие ча­стичного блокирования каплями воды отверстия приемника воз­душного давления.

Ливневые осадки могут попасть в двигатель и затруднить или нарушить его работу.

В полете в зоне переохлажденного дождя происходит очень опасное интен­сивное обледенение самолета.

Осадки оказывают существенное влияние на состояние и эксплуатацию аэродромов:

Наличие осадков на ВПП уменьшает коэффициент сцепления, что ухудшает управляемость на ВПП и увеличивает длину разбега и пробега.

Вода, снег, слякоть, отбрасываемые носовым или основными колесами, могут всасываться в двигатели, вызывая повреждения их конструкции или потерю тяги, возможно забива­ние небольших воздухозаборников, щелей в органах управления, механизации, шасси, различных створок и люков, приемников СВС, что приводит к затруднению работы или повреждению соответствующих систем самолетов.

Продолжительные или ливневые дожди могут привести к размоканию грунтовых аэродромов.

Снежный покров, образующийся на аэродроме вследствие снегопадов, требует специальных работ по его уборке или укатке для обеспечения нормальных полетов.

Атмосферные осадки — вода в жидком или твердом состоянии, выпадающая из облаков или осаждающаяся из воздуха на земную поверхность.

Дождь

При определенных условиях облачные капли начинают сливаться в более крупные и тяжелые. Они уже не могут удерживаться в атмосфере и падают на землю в виде дождя.

Град

Бывает, что летом воздух быстро поднимается вверх, подхватывает дождевые тучи и несет их на высоту, где температура ниже 0°. Дождевые капли замерзают и выпадают в виде града (рис. 1).

Рис. 1. Происхождение града

Снег

В зимнее время в умеренных и высоких широтах осадки выпадают в виде снега. Облака в это время состоят не из капелек воды, а из мельчайших кристалликов — иголочек, которые, соединяясь вместе, образуют снежинки.

Роса и иней

Осадки, выпадающие на земную поверхность не только из облаков, но и непосредственно из воздуха, — это роса и иней.

Количество выпавших осадков измеряется осадкомером или дождемером (рис. 2).

Рис. 2. Строение дождемера: 1 — наружный корпус; 2 — воронка; 3 — емкость для сбора волы; 4 — мерный резервуар

Классификация и виды осадков

Осадки различают по характеру выпадения, по происхождению, по физическому состоянию, сезонам выпадения и т. д. (рис. 3).

По характеру выпадения осадки бывают ливневыми, обложными и моросящими. Ливневые осадки - интенсивные, непродолжительные, захватывают небольшую площадь. Обложные осадки - средней интенсивности, равномерные, длительные (могут продолжаться сутками, захватывая большие территории). Моросящие осадки - мелкокапельные осадки, выпадающие на незначительной территории.

По происхождению различают осадки:

• конвективные - характерны для жаркого пояса, где интенсивны нагрев и испарение, но нередко бывают и в умеренном поясе;
• фронтальные - образуются при встрече двух воздушных масс с разной температурой и выпадают из более теплого воздуха. Характерны для умеренных и холодных поясов;
• орографические - выпадают на наветренных склонах гор. Они очень обильны, если воздух идет со стороны теплого моря и обладает большой абсолютной и относительной влажностью.

Рис. 3. Виды осадков

Сравнив на климатической карте годовое количество атмосферных осадков на Амазонской низменности и в пустыне Сахара, можно убедиться в неравномерном их распределении (рис. 4). Чем это объясняется?

Осадки приносят влажные воздушные массы, формирующиеся над океаном. Это хорошо видно на примере территорий с муссонным климатом. Летний муссон приносит с океана много влаги. И над сушей идут продолжительные дожди, как на Тихоокеанском побережье Евразии.

Постоянные ветры также играют большую роль в распределении осадков. Так, пассаты, дующие с континента, приносят сухой воздух на север Африки, где расположена самая обширная пустыня мира — Сахара. Западные ветры приносят в Европу дожди с Атлантического океана.

Рис. 4. Среднегодовое распределение осадков на суше Земли

Как вы уже знаете, морские течения влияют на осадки в прибрежных частях материков: теплые течения способствуют их появлению (Мозамбикское течение у восточных берегов Африки, Гольфстрим у берегов Европы), холодные, наоборот, препятствуют выпадению осадков (Перуанское течение у западных берегов Южной Америки).

Рельеф также влияет на распределение осадков, например, Гималайские горы не пропускают на север влажные ветры, дующие с Индийского океана. Поэтому на их южных склонах иногда выпадает за год до 20 000 мм осадков. Влажные воздушные массы, поднимаясь по склонам гор (восходящие токи воздуха), охлаждаются, насыщаются, и из них выпадают осадки. Территория же севернее Гималайских гор напоминает пустыню: там выпадает всего 200 мм осадков в год.

Существует зависимость между поясами и количеством осадков. У экватора — в поясе низкого давления — постоянно нагретый воздух; поднимаясь вверх, он охлаждается и насыщается. Поэтому в области экватора образуется много облаков и идут обильные дожди. Много осадков выпадает и в других областях земного шара, где господствует низ- кос давление. При этом большое значение имеет температура воздуха: чем она ниже, тем меньше выпадает осадков.

В поясах высокого давления преобладают нисходящие воздушные токи. Воздух, опускаясь, нагревается и утрачивает свойства состояния насыщения. Поэтому на широтах 25-30° осадки выпадают редко и в малом количестве. В областях высокого давления у полюсов также выпадает мало осадков.

Абсолютный максимум осадков зарегистрирован на о. Гавайи (Тихий океан) — 11 684 мм/год и в Черапунджи (Индия) — 11 600 мм/год. Абсолютный минимум - в пустыне Атакама и в Ливийской пустыне — менее 50 мм/год; иногда осадки годами вообще не выпадают.

Характеристикой увлажнения территории служит коэффициент увлажнения — отношением годового количества осадков и испаряемости за тот же период. Коэффициент увлажнения обозначают буквой К, годовое количество осадков — буквой О, а испаряемость — И; тогда К = О: И.

Чем меньше коэффициент увлажнения, тем суше климат. Если годовое количество осадков примерно равно испаряемости, то коэффициент увлажнения близок к единице. В этом случае увлажнение считается достаточным. Если показатель увлажнения больше единицы, то увлажнение избыточное, меньше единицы - недостаточное. При коэффициенте увлажнения менее 0,3 увлажнение считается скудным . К зонам с достаточным увлажнением относятся лесостепи и степи, к зонам с недостаточным увлажнением — пустыни.