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.
Осадки измеряют в миллиметрах слоя воды, который покрывал бы поверхность земли, если бы вода не впитывалась и не испарялась. В среднем за год выпадает 1000 миллиметров осадков, но одним местностям достается больше, а другим – меньше.
Прогноз атмосферных осадков это очень сложная система различных наблюдений и замеров,но даже в этом случае он не гарантирует 100% точность.Гарантировать выпадение осадков может только сочетание определенных условий не только в строении облаков,но и в атмосфере.
Атмосферными осадками принято называть обычную воду, которая в жидком или твердом виде выпадает из атмосферы на поверхность Земли.Они могут выпадать из облаков, которые сами представляют собой конденсированную в мельчайшие капельки воду или образовываться непосредственно в воздушных массах при столкновении двух атмосферных потоков с разной температурой.
Осадки бывают:
Конвективные-образуются в жарком климатическом поясе, где зной и испарение,но могут идти и в умеренном климате.
Фронтальные-формируются, когда соединяются 2 воздушные массы с различными температурами, и выпадают из наиболее теплых воздушных слоев.Возникают в мягких и холодных климатах.
Орографические-выпадают из-за влияния горных рельефов местности,когда охлаждение воздуха приводит к большим облакам и сильным осадкам,которые могут усиливаться конвективными и фронтальными типами.
Некоторые виды осадков не выпадают сверху, а образуются в виде конденсата непосредственно в самом нижнем слое атмосферы, контактирующем с поверхностью земли. В общей сумме осадков они занимают небольшой процент, но тоже учитываются метеорологами.
К таким осадкам принадлежат роса и жидкий налет,а твердые делятся на следующие виды: иней, твердый налет, изморозь.Наиболее распространенным видом наземных конденсатов является роса.
Роса – это капли воды, конденсирующиеся в теплое время года в результате ночного охлаждения воздуха.Она выпадает на растениях,камнях, стенах домов и других предметах.
Жидким налетом называется пленка из водяных капелек, возникающая на холодных, преимущественно вертикальных поверхностях в пасмурную и ветреную погоду.Поверхности охлаждены во время холодной погоды и соприкасаясь с ними,теплый воздух охлаждается и часть его конденсируется.
Из облаков выпадают осадки только при определенных условиях-кристаллы или капельки становятся настолько крупными,что уже не могут удерживаться в атмосфере во взвешенном состоянии и выпадают.Самые распространенные из них-снег и дождь,но существует несколько видов осадков, которые от них отличаются.
Укрупнение капелек до нужных размеров не может происходить путем конденсации. В этом случае получаются только очень мелкие капельки,а для образования более крупных капель процесс конденсации должен продолжаться чрезмерно долго.
Более крупные капли, выпадающие из облака в виде дождя или мороси, могут возникнуть другими путями:
Слияние капелек.
Если капельки заряжены разноименными электрическими зарядами, это благоприятствует их слиянию,но большое значение имеет различие размеров капелек-при разных размерах они падают с разной скоростью и потому легче сталкиваются между собой.
Столкновениям капелек способствуют восходящие и нисходящие воздушные потоки в облаках.Таким образом иногда выпадает из слоистых облаков морось, а из мощных кучевых облаков - мелкий и малоинтенсивный дождь, особенно в тропиках, где содержание жидкой воды в облаках велико.Обильные осадки в таком случае не возникают.
Смешанные облака.
Слоисто-дождевые,высоко-слоистые и кучево-дождевые -в них бок о бок находятся переохлажденные капельки и кристаллы.Одновременно с ростом кристаллов происходит испарение капелек и перегонка водяного пара с них на кристаллы.Укрупнившиеся кристаллы преимущественно находятся в верхней части облака.
Перемещаясь вниз они продолжают укрупняться, а сталкиваются с переохлажденными капельками, примораживают их к себе и еще более увеличиваются в размерах. Капельки, замерзшие при соприкосновении с кристаллами, и обломки кристаллов во много раз увеличивают число крупных частиц.
Если в этой нижней части облака температура выше нуля, кристаллы тают, превращаясь в капли, которые и выпадают из облака в виде дождя. Получившиеся при этом капельки с разной скоростью падения могут сливаться между собой и с другими капельками облака,а в других случаях кристаллы тают уже под основанием облака и также выпадает дождь.
Если температура под облаками отрицательна до самой земной поверхности, осадки выпадают в виде снега или крупы. Они могут выпадать и из чисто ледяных облаков, также вследствие укрупнения кристаллов,но обычно эти облака находятся в верхнем ярусе и осадки из них испаряются, не достигая земной поверхности."Метлы" и "хвосты" некоторых видов перистых облаков являются именно полосами падения осадков.
Из слоисто-дождевых и высоко-слоистых облаков, связанных с фронтами, выпадают обложные осадки-длительные осадки средней интенсивности. Они выпадают сразу на больших площадях, порядка сотен тысяч квадратных километров и начинаются со слабой интенсивностью,но постепенно нарастают и до окончания не изменяют интенсивности. Наибольший процент в общем количестве осадков в умеренных широтах составляют именно обложные осадки.
Из кучево-дождевых облаков, связанных с потоками воздуха разной температуры, выпадают ливневые осадки-интенсивные, но мало продолжительные. Начинаются они резко и интенсивно, но так же резко и обрываются. Их сравнительная непродолжительность объясняется тем, что они связаны с отдельными облаками или с узкими зонами облаков.Летом над сушей, когда кучево-дождевые облака особенно обширны или при прохождении погодных фронтов ливни могут продолжаться часами.
При кратковременном выпадении ливневые осадки могут дать и небольшое количество воды,но интенсивность их сильно колеблется- количество осадков может различаться на 50 мм на расстоянии всего 1-2 км. Ливневые дожди являются основным видом осадков в низких тропических и экваториальных широтах.
Кроме обложных и ливневых дождей бывают осадки моросящие-это внутримассовые осадки,которые состоят из очень мелких капелек и выпадают не только из облаков, но и из тумана. Нередко моросящие осадки наблюдаются в начале и конце обложных, но могут длиться по нескольку часов или дней как самостоятельное явление.
Морось делят на три группы — слабая морось, умеренная морось и сильная.Размер капель от 0,2 до 0,5 мм.Визуально создается впечатление, что морось плавает в воздухе и движется вслед за ветром,но в отличии от тумана ее капли падают на землю.
Зимой при низких температурах эти облака могут содержать кристаллы и вместо мороси из них выпадают мелкие снежинки-снежные зерна.Их размер весьма мал,а цвет белый непрозрачный.Моросящие осадки не дают существенных суточных количеств,а зимой почти не увеличивают снежного покрова.
При низких зимних температурах иногда выпадают из облаков нижнего или среднего яруса ледяные иглы - кристаллы в виде шестиугольных призмочек и пластинок без разветвлений. Из подобных ледяных игол построены и облака верхнего яруса.
Особый характер имеет ледяной дождь в виде прозрачных ледяных шариков от 1 до 3 мм в диаметре-это замерзшие в воздухе капли дождя. Их выпадение ясно говорит,что где-то над земной поверхностью есть слой воздуха с положительной температурой, в котором выпадающие сверху кристаллы растаяли и превратились в капельки, а под ним - слой с отрицательной температурой, где капельки замерзли.
Чаще всего, эти осадки встречаются в очень холодных регионах нашей планеты.Их форма — «иголки», столбики, пластины называется "алмазной пылью".
Количество осадков определяет климатические особенности местности, а также служит основой урожайности сельскохозяйственных культур. Поэтому ученые-метеорологи постоянно замеряют, сколько осадков выпало в той или другой местности за определенный период. Эта информация ложится в основу прогнозов погоды.
Измерение осадков на метеорологических станциях производится простыми приборами - дождемерами (осадкомерами). Они собирают осадки, выпадающие на верхнюю, открытую поверхность сосуда определенной площади. Количество накопленных осадков измеряется особым градуированным стаканом, который показывает толщину слоя выпавших осадков в миллиметрах.
Для определения суточного количества осадков берут осадки, выпавшие за определенный часовой интервал суток и выражают их в процентах от общего суточного количества,но даже в многолетних средних величинах не обнаруживается ясной закономерности.
На суше различают 2 основных типа суточного хода осадков:
континентальный-максимум осадков приходится после полудня и рано утром,а минимум после полуночи и перед полуднем.
береговой-максимум осадков приходится на ночь и утро, а минимум - на послеполуденные часы.
В зимнее время точность показаний дождемера недостаточна. Турбулентные завихрения, образующиеся около прибора, могут препятствовать попаданию снежинок в дождемерное ведро или "выдувать" снег из него,а при ветре в него может попадать снег, поднятый с поверхности снежного покрова. Для уменьшения выдувания осадков из дождемера применяются различные защиты, окружающие дождемерное ведро.
Существуют и самопишущие приборы - плювиографы, непрерывно регистрирующие прирост осадков, а также суммарные дождемеры, приспособленные для накопления осадков в течение длительного времени.
Изменчивость месячных сумм больше, чем годовых и весьма значительна, особенно в условиях континентального климата.Большая изменчивость осадков в степной зоне при весьма ограниченном среднем их количестве приводит к тому, что в некоторые годы осадков не хватает и возникают засухи.
При длительном отсутствии дождей летом и при высоких температурах запасы влаги в почве иссякают вследствие испарения. Создаются неблагоприятные условия для нормального развития растений, а урожай полевых культур снижается или гибнет.
Выпадение осадков не находится в прямой связи с мощностью и водностью облаков.Чем больше мощность облаков, тем больше вероятность того, что они достигнут уровня оледенения и что начнутся осадки и чем больше водность облаков, тем сильнее эти осадки окажутся.
Однако облака могут получить сильное развитие, водность их также может быть большой, но если уровень оледенения лежит высоко, осадков все-таки не будет. В степной зоне летом и в тропических широтах часто развиваются мощные кучевые облака, которые, однако, не дают осадков из-за слишком высокого положения уровня оледенения.
В таких случаях помогает искусственное осаждение облаков.Чаще всего в облаках рассеивают твердую углекислоту с очень низкой температурой, что вызывает замерзание некоторого числа капелек, появление которых приводит к началу выпадения осадков. Дальше процесс развивается уже в виде цепной реакции.
Другой распространенный способ состоит во введении в облака паров йодистого серебра, которые, охлаждаясь, образуют в воздухе ультрамикроскопические кристаллики. При температурах ниже -4° они являются в облаке ядрами кристаллизации-на них растут ледяные кристаллы.
Введение йодистого серебра и других реагентов в кучево-дождевые облака, угрожающие градом, может приводить к быстрому выпадению из облака осадков в виде ливневого дождя или мелкого града и предотвращать образование крупных градин.Таким же путем можно рассеивать туман у земной поверхности, вводя в него соответствующие реагенты, вызывающие укрупнение и осаждение частиц тумана.
Выпадение осадков из кучево-дождевых облаков с многократными электрическими разрядами в облаках или между облаком и землей,которые могут сопровождаться сильным ветром называется грозой.Разряды искрового характера называют молниями, а сопровождающие их звуки - громом.
В горах грозы наблюдаются чаще, чем на равнинах.По происхождению грозы делятся на внутримассовые и фронтальные.
Внутримассовые грозы бывают 2 типов-в холодных воздушных массах, перемещающихся на теплую земную поверхность и над прогретой сушей летом. В обоих случаях развитие грозы связано с мощным развитием облаков с сильной неустойчивостью температурных слоев атмосферы.
Фронтальные грозы связаны главным образом с холодными фронтами, где теплый воздух вытесняется вверх продвигающимся вперед холодным воздухом,но летом над сушей они нередко связаны и с теплыми фронтами. Продолжительность такой грозы в каждом отдельном месте обычно невелика- от минут до нескольких часов. Число молний при сильной грозе измеряется десятками в одну минуту и сопровождается ливневыми осадками, иногда градом.
Количество гроз в году убывает от низких широт к высоким- вместе с широтами так же убывает водность облаков и температура.По подсчетам на Земном шаре одновременно происходит 1800 гроз, а общее число молний примерно 100 в каждую секунду.
Необходимым условием грозы является возникновение очень больших разностей электрического потенциала в облаках, или между облаками, или между облаками и земной поверхностью.В кучево-дождевых облаках напряженность электрического поля настолько велика, что создаются огромные разности потенциалов,которые выравниваются посредством искровых разрядов - молний.
На пути в несколько километров разность потенциалов может достигать сотен миллионов вольт, а сила тока в молнии будет порядка десятков тысяч ампер.Она состоит из нескольких последовательных разрядов - импульсов,которые проходят по одному и тому же пути, называемому каналом молнии.
Этот канал извилистый и разветвленный, потому что разряды происходят по пути наименьшего электрического сопротивления в атмосфере канал молнии виден потому, что воздух в нем раскаляется до ослепительного розово-фиолетового свечения. Температура в канале достигает 25000-30000°С.
Быстрое и сильное нагревание и быстрое расширение воздуха в канале молнии производит взрывную волну, которая создает звуковой эффект - гром.Звук от различных точек пути молнии доходит неодновременно и отражается от облаков и земли,поэтому гром имеет характер длительных раскатов.Освещение облаков невидимыми молниями без грома называется зарницей.
Годовой ход осадков зависит как от общей циркуляции атмосферы, так и от местной физико-географической обстановки.
- Экваториальный тип. Вблизи экватора в году имеются 2 дождливых сезона, разделенные сравнительно сухими сезонами.Минимум осадков приходится на лето Северного полушария.
- Тропический тип.Максимальные значения температуры и осадков приходится на лето.Четыре месяца в году характеризуются обильными дождями, а восемь месяцев – сухие.
- Тип тропических муссонов. В тех районах тропиков, где хорошо выражена муссонная циркуляция,максимум осадков летом и минимум зимой.
- Средиземноморский тип. На островах и в западных частях материков субтропических широт наблюдается различие между влажным и сухим сезонами. Максимум осадков приходится на зиму или осень.Влажный и сухой сезоны длятся примерно по полгода.
- Внутриматериковый тип умеренных широт. Внутри материков в умеренных широтах максимум осадков приходится на лето, а минимум - на зиму.Зимой здесь господствуют очень мощные антициклоны с сухой погодой.
- Морской тип умеренных широт. В западных частях материков умеренных широт и над океанами преобладают зимние осадки или распределение осадков в течение года достаточно равномерное.
- Муссонный тип умеренных широт. В муссонных районах умеренных широт максимум осадков приходится на лето, а минимум - на зиму.
- Полярный тип. Годовой ход этого типа над материками характеризуется летним максимумом осадков, так как летом влагосодержание воздуха выше, чем зимой,но в прибрежных районах Арктики и Антарктики максимум может приходиться на зиму.
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 развитию осадков.
Холодные - не дают образования осадков.
Значение атмосферных осадков для сельского хозяйства трудно переоценить,Увлажнение почвы летом и защита снегом зимой очень важны,но осадки могут нести для сельского хозяйства и значительные угрозы.
Для растительности небезразлично какое количество осадков выпало в течение нескольких дней месяца или они выпадали часто и распределялись сравнительно равномерно от начала до конца месяца. В степной зоне летом даже значительный ливень мало может улучшить засушливое положение, если он оказывается единственным.
Атмосферные осадки играют большую роль в природе-от них зависит все живое вокруг, поэтому так важно отслеживать их уровень на планете, чем и занимаются метеорологи и ученые.
Подписывайтесь на мой канал TERRA INCOGNITA и вы не пропустите новых публикаций.Спасибо за ваше внимание.🌾
