Почему образуются осадки. Виды осадков. Классификация атмосферных осадков. Характер выпадения атмосферных осадков
Министерство образования и науки
Федеральное агентство по образованию
Федеральное государственное бюджетное образовательно учреждение
Высшего профессионального образования
"Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова"
Историко-географический факультет
Кафедра физической географии и геоморфологии им. Е.А. Арчикова
Курсовая работа
"Атмосферные осадки и их химический состав"
Выполнила
студентка гр. ИГФ 22-12
Григорьева О.В.
Научный руководитель:
ст. пр. Шлемпа О.А.
Чебоксары 2012
Введение
1.1 Виды осадков
2.1 Осадки, выпадающие на земную поверхность
Заключение
Список литературы
Приложение
Введение
Актуальность изучения атмосферных осадков, заключается в том, что - основной водно-балансовой составляющей всех типов природных вод и главным источником естественных ресурсов подземных вод являются атмосферные осадки. Атмосферные выпадения постоянно воздействуют на все компоненты окружающей среды, представляют собой неустранимый фактор и поэтому в теории риска относятся к самой высокой категории.
Атмосферные осадки как продукты конденсации и сублимации водяного пара в атмосфере являются важным климатическим параметром, определяющим режим увлажнения территории. Для возникновения атмосферных осадков необходимо наличие влажной воздушной массы, восходящих движений и ядер конденсации.
Поэтому по количеству и интенсивности выпавших осадков можно косвенно судить о характере вертикальных движений в атмосфере, которые наиболее трудно оценить в энергетическом цикле атмосферы.
Целью работы является изучение атмосферных осадков и их химического состава.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
.Рассмотреть понятие атмосферных осадков;
2.Объяснить распределение суточных и годовых сумм осадков;
.Рассмотреть классификацию атмосферных осадков;
.Выяснить, какие химические компоненты входят в состав атмосферных осадков
Структура работы. Курсовая работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы и приложения.
атмосферный осадок химический состав
1. Атмосферные осадки и их виды
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. Осадки - одно из звеньев влагооборота на Земле.
Главным условием образования атмосферных осадков является охлаждение тёплого воздуха, приводящее к конденсации содержащегося в нём пара.
.1 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.
По происхождению различают:
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. (см. прил.4)
2. Классификация атмосферных осадков
.1 Осадки, выпадающие на земную поверхность
Характеризуются монотонностью выпадения без значительных колебаний интенсивности. Начинаются и прекращаются постепенно. Длительность непрерывного выпадения составляет обычно несколько часов (а иногда 1-2 суток), но в отдельных случаях слабые осадки могут длиться полчаса - час. Выпадают обычно из слоисто-дождевых или высокослоистых облаков; при этом в большинстве случаев облачность сплошная (10 баллов) и лишь изредка значительная (7-9 баллов, - обычно в начале или конце периода выпадения осадков). Иногда слабые кратковременные (полчаса - час) обложные осадки отмечаются из слоистых, слоисто-кучевых, высококучевых облаков, при этом количество облаков составляет 7-10 баллов. В морозную погоду (температура воздуха ниже?10…-15°) слабый снег может выпадать из малооблачного неба.
Дождь - жидкие осадки в виде капель диаметром от 0,5 до 5 мм. Отдельные капли дождя оставляют на поверхности воды след в виде расходящегося круга, а на поверхности сухих предметов - в виде мокрого пятна.
Переохлаждённый дождь - жидкие осадки в виде капель диаметром от 0,5 до 5 мм, выпадающие при отрицательной температуре воздуха (чаще всего 0…-10°, иногда до?15°) - падая на предметы, капли смерзаются, и образуется гололёд.
Ледяной дождь - твёрдые осадки, выпадающие при отрицательной температуре воздуха (чаще всего 0…-10°, иногда до?15°) в виде твёрдых прозрачных шариков льда диаметром 1-3 мм. Внутри шариков находится незамёрзшая вода - падая на предметы, шарики разбиваются на скорлупки, вода вытекает и образуется гололёд.
Снег - твёрдые осадки, выпадающие (чаще всего при отрицательной температуре воздуха) в виде снежных кристаллов (снежинок) или хлопьев. При слабом снеге горизонтальная видимость (если нет других явлений - дымки, тумана и т.п.) составляет 4-10 км, при умеренном 1-3 км, при сильном снеге - менее 1000 м (при этом усиление снегопада происходит постепенно, так что значения видимости 1-2 км и менее наблюдаются не ранее чем через час после начала снегопада). В морозную погоду (температура воздуха ниже?10…-15°) слабый снег может выпадать из малооблачного неба. Отдельно отмечается явление мокрый снег - смешанные осадки, выпадающие при положительной температуре воздуха в виде хлопьев тающего снега.
Дождь со снегом - смешанные осадки, выпадающие (чаще всего при положительной температуре воздуха) в виде смеси капель и снежинок. Если дождь со снегом выпадает при отрицательной температуре воздуха, частицы осадков намерзают на предметы и образуется гололёд.
Моросящие осадки
Характеризуются небольшой интенсивностью, монотонностью выпадения без изменения интенсивности; начинаются и прекращаются постепенно. Длительность непрерывного выпадения составляет обычно несколько часов (а иногда 1-2 суток). Выпадают из слоистых облаков или тумана; при этом в большинстве случаев облачность сплошная (10 баллов) и лишь изредка значительная (7-9 баллов, - обычно в начале или конце периода выпадения осадков). Часто сопровождаются ухудшением видимости (дымка, туман).
Морось - жидкие осадки в виде очень мелких капель (диаметром менее 0,5 мм), как бы парящих в воздухе. Сухая поверхность намокает медленно и равномерно. Осаждаясь на поверхность воды, не образует на ней расходящихся кругов.
Переохлаждённая морось - жидкие осадки в виде очень мелких капель (диаметром менее 0,5 мм), как бы парящих в воздухе, выпадающие при отрицательной температуре воздуха (чаще всего 0…-10°, иногда до?15°) - оседая на предметы, капли смерзаются, и образуется гололёд.
Снежные зёрна - твёрдые осадки в виде мелких непрозрачных белых частиц (палочек, крупинок, зёрен) диаметром менее 2 мм, выпадающие при отрицательной температуре воздуха.
Ливневые осадки
Характеризуются внезапностью начала и конца выпадения, резким изменением интенсивности. Длительность непрерывного выпадения составляет обычно от нескольких минут до 1-2 часов (иногда несколько часов, в тропиках - до 1-2 суток). Нередко сопровождаются грозой и кратковременным усилением ветра (шквалом). Выпадают из кучево-дождевых облаков, при этом количество облаков может быть как значительным (7-10 баллов), так и небольшим (4-6 баллов, а в ряде случаев даже 2-3 балла). Главным признаком осадков ливневого характера является не их высокая интенсивность (ливневые осадки могут быть и слабыми), а именно сам факт выпадения из конвективных (чаще всего кучево-дождевых) облаков, что и определяет колебания интенсивности осадков. В жаркую погоду слабый ливневой дождь может выпадать из мощно-кучевых облаков, а иногда (очень слабый ливневой дождь) - даже из средних кучевых облаков.
Ливневый дождь - дождь ливневого характера.
Ливневый снег - снег ливневого характера. Характеризуется резкими колебаниями горизонтальной видимости от 6-10 км до 2-4 км (а порой до 500-1000 м, в ряде случаев даже 100-200 м) в течение периода времени от нескольких минут до получаса (снежные "заряды").
Ливневый дождь со снегом - смешанные осадки ливневого характера, выпадающие (чаще всего при положительной температуре воздуха) в виде смеси капель и снежинок. Если ливневой дождь со снегом выпадает при отрицательной температуре воздуха, частицы осадков намерзают на предметы и образуется гололёд.
Снежная крупа - твёрдые осадки ливневого характера, выпадающие при температуре воздуха около 0° и имеющие вид непрозрачных белых крупинок диаметром 2-5 мм; крупинки хрупкие, легко раздавливаются пальцами. Нередко выпадает перед ливневым снегом или одновременно с ним.
Ледяная крупа - твёрдые осадки ливневого характера, выпадающие при температуре воздуха от?5 до +10° в виде прозрачных (или полупрозрачных) ледяных крупинок диаметром 1-3 мм; в центре крупинок - непрозрачное ядро. Крупинки достаточно твёрдые (раздавливаются пальцами с некоторым усилием), при падении на твёрдую поверхность отскакивают. В ряде случаев крупинки могут быть покрыты водяной плёнкой (или выпадать вместе с капельками воды), и если температура воздуха ниже 0°, то падая на предметы, крупинки смерзаются, и образуется гололёд.
Град - твёрдые осадки, выпадающие в тёплое время года (при температуре воздуха выше +10°) в виде кусочков льда различной формы и размеров: обычно диаметр градин составляет 2-5 мм, но в ряде случаев отдельные градины достигают размеров голубиного и даже куриного яйца (тогда град наносит значительные повреждения растительности, поверхностей автомобилей, разбивает оконные стёкла и т.д.). Продолжительность града обычно невелика - от 1 до 20 минут. В большинстве случаев град сопровождается ливневым дождём и грозой.
Неклассифицированные осадки
Ледяные иглы - твёрдые осадки в виде мельчайших ледяных кристаллов, парящих в воздухе, образующиеся в морозную погоду (температура воздуха ниже?10…-15°). Днём сверкают в свете лучей солнца, ночью - в лучах луны или при свете фонарей. Нередко ледяные иглы образуют в ночное время красивые светящиеся "столбы", идущие от фонарей вверх в небо. Наблюдаются чаще всего при ясном или малооблачном небе, иногда выпадают из перисто-слоистых или перистых облаков.
Золяция - осадки в виде редких и крупных (до 3 см) водяных пузырей. Редкое явление, возникающее во время слабых гроз.
Осадки, образующиеся на поверхности земли и на предметах
Роса - капельки воды, образующиеся на поверхности земли, растениях, предметах, крышах зданий и автомобилей в результате конденсации содержащегося в воздухе водяного пара при положительной температуре воздуха и почвы, малооблачном небе и слабом ветре. Чаще всего наблюдается в ночные и ранние утренние часы, может сопровождаться дымкой или туманом. Обильная роса может вызвать измеримое количество осадков (до 0,5 мм за ночь), стекание на землю воды с крыш.
Иней - белый кристаллический осадок, образующийся на поверхности земли, траве, предметах, крышах зданий и автомобилей, снежном покрове в результате десублимации содержащегося в воздухе водяного пара при отрицательной температуре почвы, малооблачном небе и слабом ветре. Наблюдается в вечерние, ночные и утренние часы, может сопровождаться дымкой или туманом. По сути дела это аналог росы, образующийся при отрицательной температуре. На ветках деревьев, проводах иней отлагается слабо (в отличие от изморози) - на проводе гололёдного станка (диаметр 5 мм) толщина отложения инея не превышает 3 мм.
Кристаллическая изморозь - белый кристаллический осадок, состоящий из мелких тонкоструктурных блестящих частиц льда, образующийся в результате десублимации содержащегося в воздухе водяного пара на ветвях деревьев и проводах в виде пушистых гирлянд (легко осыпающихся при встряхивании). Наблюдается в малооблачную (ясно, или облака верхнего и среднего яруса, или разорванно-слоистые) морозную погоду (температура воздуха ниже?10…-15°), при дымке или тумане (а иногда и без них) при слабом ветре или штиле. Отложение изморози происходит, как правило, в течение нескольких часов ночью, днём она постепенно осыпается под воздействием солнечных лучей, однако в облачную погоду и в тени может сохраняться в течение всего дня. На поверхности предметов, крышах зданий и автомобилей изморозь отлагается очень слабо (в отличие от инея). Впрочем, нередко изморозь сопровождается инеем.
Зернистая изморозь - белый рыхлый снеговидный осадок, образующийся в результате оседания мелких капелек переохлаждённого тумана на ветвях деревьев и проводах в облачную туманную погоду (в любое время суток) при температуре воздуха от 0 до?10° и умеренном или сильном ветре. При укрупнении капель тумана может перейти в гололёд, а при понижении температуры воздуха в сочетании с ослаблением ветра и уменьшением количества облачности в ночное время - в кристаллическую изморозь. Нарастание зернистой изморози продолжается столько, сколько длится туман и ветер (обычно несколько часов, а иногда и несколько суток). Сохранение отложившейся зернистой изморози может продолжаться несколько суток.
Гололёд - слой плотного стекловидного льда (гладкого или слегка бугристого), образующийся на растениях, проводах, предметах, поверхности земли, в результате намерзания частиц осадков (переохлаждённой мороси, переохлаждённого дождя, ледяного дождя, ледяной крупы, иногда дождя со снегом) при соприкосновении с поверхностью, имеющей отрицательную температуру. Наблюдается при температуре воздуха чаще всего от 0 до?10° (иногда до?15°), а при резком потеплении (когда земля и предметы ещё сохраняют отрицательную температуру) - при температуре воздуха 0…+3°. Сильно затрудняет передвижение людей, животных, транспорта, может приводить к обрывам проводов и обламыванию ветвей деревьев (а иногда и к массовому падению деревьев и мачт линий электропередач). Нарастание гололёда продолжается столько, сколько длятся переохлаждённые осадки (обычно несколько часов, а иногда при мороси и тумане - несколько суток). Сохранение отложившегося гололёда может продолжаться несколько суток.
Гололедица - слой бугристого льда или обледеневшего снега, образующийся на поверхности земли вследствие замерзания талой воды, когда после оттепели происходит понижение температуры воздуха и почвы (переход к отрицательным значениям температуры). В отличие от гололёда, гололедица наблюдается только на земной поверхности, чаще всего на дорогах, тротуарах и тропинках. Сохранение образовавшейся гололедицы может продолжаться много дней подряд, пока она не будет покрыта сверху свежевыпавшим снежным покровом или не растает полностью в результате интенсивного повышения температуры воздуха и почвы.
3. Химический состав атмосферных осадков
В атмосферных осадках преобладают: НСО3-, SO42-, Cl-, Ca2+, Mg2+, Na+. Они поступают в осадки за счет растворения газов воздуха, приноса ветром солей с моря, растворения солей и пыли континентального происхождения, вулканических эксгаляций и других источников. Общее количество растворенных веществ, как правило, не превышает 100 мг/л, часто оно меньше 50 мг/л. Это ультрапресные воды, но местами минерализация осадков повышается до 500 мг/л и более. рН дождевой воды обычно 5-7. Дождевая вода содержит также некоторое количество перекиси водорода.
В результате физического испарения солей, а также разбрызгивания морской воды при волнении в зоне прибоя и последующего испарения капель воды морской воздух обогащен элементами морской воды, а ветры, дующие с моря, приносят на сушу морские соли. Большая часть Cl, Li, Na, Rв, Cs, B, I в речных водах имеет, вероятно, морское происхождение. Это так называемые "циклические соли", которые на сушу попадают с атмосферными осадками и затем со стоком снова поступают в океан. По В.Д. Корж и В.С. Саенко, в среднем до 15 % солей речного стока привнесены в реки из океана через атмосферу.
В атмосферных осадках морских побережий содержание Cl - может превышать 100 мг/л (во внутриконтинентальных районах 2-3 мг/л). Однако уже на расстоянии нескольких десятков километров от берега содержание морских солей в атмосферных осадках резко снижается до 1-3 мг/л.
В атмосферных осадках внутриконтинентальных районов преобладают не Cl - и Na+, а - SO42-, Ca2+. В гумидных внутриконтинентальных областях минерализация осадков низкая, около 20-30 мг/л, в них преобладают ионы НСО3 - и Ca2+ континентального происхождения.
4. Закономерности распределения атмосферных осадков
Отмечаются следующие закономерности распределения атмосферных осадков. Наиболее часто осадки выпадают над океаном. Над континентами степень минерализации осадков определяется климатическим фактором. Максимальная минерализация осадков характерна для ландшафтов пустынь. Техногенные процессы усиливают минерализацию осадков над крупными промышленными центрами и изменяют свойства атмосферной воды. Однако не всегда по количеству осадков можно определить содержание поступающих к ним солей. Во влажных тропических лесах, где в воздухе пыли мало, атмосферные осадки имеют меньшую минерализацию, осадки таежной зоны - более высокую. Однако суммарное количество солей, поступающих с атмосферными осадками, во влажных тропиках будет выше, чем в тайге, так как количество выпадающих осадков в 2-3 раза больше.
Внутри континента по природным зонам выпадение солей зависит от количества выпадающих осадков, влажности воздуха, запыленности атмосферы.
В каждой ландшафтной зоне минерализация атмосферных осадков зависит от времен года: зимой, весной и во влажный летний период минерализация осадков ниже, чем в сухой. Передвижение воздушной массы, сформировавшейся над океаном, вглубь континента приводит к постепенному обеднению ее химическими элементами по мере выпадения осадков. С осадками на морских побережьях выпадает 47 мг/л солей, в пределах континента на расстоянии 200 км от побережья количество выпадающих солей снижается до 28 мг/л.
М.А. Глазовская предложила два коэффициента для характеристики атмосферной миграции: коэффициент атмогеохимической активности (КА) и коэффициент гидрогеохимической активности (КИ). КА - отношение количества элемента, поступающего с осадками за год, к их количеству потребляемому растениями за год. КИ - отношение количества элементов, выносимых ионным стоком за год, к их количеству, поступающими с атмосферными осадками.
5. Распределение суточных и годовых сумм осадков
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. (см. прил.1)
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 25-35º, 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. (см. прил.2)
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. (см. прил.3)
Заключение
Атмосферные осадки являются одним из основных факторов формирования поверхностных и подземных вод. Атмосферные воды наименее изучены в химическом отношении, что связано с трудностью отбора достаточного для проведения химического анализа объема проб и недостаточным вниманием к атмосферным осадкам, как фактора формирования химического состава поверхностных и подземных.
Химический состав атмосферных осадков и сухих выпадений является интегральной характеристикой содержания загрязняющих веществ в облачном и подоблачном слое атмосферы. Процессы влажного выпадения веществ могут привести к изменению химического состава почв, воды рек и водоёмов, а это, в свою очередь, влияет на жизнедеятельность их обитателей. Химические вещества в атмосферных осадках в зависимости от состава оказывают стимулирующее или угнетающее действие на развитие растений. Поэтому знание количественного химического состава атмосферных осадков необходимо для оценки состояния и прогноза последствий загрязнения окружающей природной среды.
Список литературы
1.Атмосферные осадки [Электронный ресурс] - Режим доступа: #"center">Приложение
Приложение 1
Рис. 1. Распределение годовых сумм осадков (мм)
Приложение 2
Таблица 1. Распределение количества осадков по материкам в процентах (%) к общей сумме
ЕвропаАзияАфрикаАвстралияЮжная АмерикаСеверная АмерикаНиже 500 мм476754665216500-1000 мм49181822308Свыше 1000 мм41528121876
Приложение 3
Рис. 2 Типы годового хода осадков:
Экваториальный, 2 - муссонный, 3 - средиземноморский, 4 - континентальный умеренных широт, 5 - морской умеренных широт
Приложение 4
Типы осадков по происхождению:- конвективные, II - фронтальные, III - орографические; ТВ - теплый воздух, ХВ - холодный воздух.
Репетиторство
Нужна помощь по изучению какой-либы темы?
Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку
с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.
Атмосфера нашей планеты постоянно пребывает в движении – не зря ее называют пятым океаном. В ее толще наблюдаются перемещения теплых и холодных воздушных масс – с различной скоростью и направлением дуют ветры.
Порой содержащаяся в атмосфере влага конденсируется и выпадает на поверхность земли в виде дождя или снега. Синоптики называют это атмосферными осадками.
Научное определение атмосферных осадков
Атмосферными осадками в научной среде принято называть обычную воду, которая в жидком (дождь) либо твердом (снег, иней, град) виде выпадает из атмосферы на поверхность Земли.
Осадки могут выпадать из облаков, которые сами представляют собой конденсированную в мельчайшие капельки воду, либо образовываться непосредственно в воздушных массах при столкновении двух атмосферных потоков с разной температурой.
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 , урожайности и т.д.
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.
Так, в пустыне Атакама выпадает всего 3 мм осадков за целый год, а в Тутунендо (Колумбия) за год собирается слой более 11,3 метра дождевой воды.
Виды осадков
Метеорологи различают три основных вида осадков – дождь, снег и град. Дождь представляет собой капли воды в жидком состоянии, град и – в твердом. Однако существуют и переходные формы осадков:
— дождь со снегом – частое явление осенью, когда с неба вперемежку падают и снежинки, и капли воды;
— ледяной дождь – достаточно редкий вид осадков, представляющий собой ледяные шарики, заполненные водой. Падая на землю, они разбиваются, вода вытекает и тут же замерзает, покрывая слоем льда асфальт, деревья, крыши домов, провода и т.д.;
— снежная крупа – небольшие белые шарики, напоминающие крупу, сыплющиеся с неба при температуре воздуха близкой к нулю. Шарики состоят из слабо смерзшихся между собой кристалликов льда и легко раздавливаются в пальцах.
Осадки могут быть проливными, обложными и моросящими.
— Проливные осадки выпадают, как правило, внезапно и характеризуются высокой интенсивностью. Они могут длиться от нескольких минут до нескольких дней (в тропическом климате), часто сопровождаются грозовыми разрядами и резкими порывами ветра.
— Обложные осадки выпадают в течение длительного времени, несколько часов или даже дней подряд. Они начинаются со слабой интенсивностью, постепенно нарастают и потом продолжаются, не изменяя интенсивности, все время до окончания.
— Моросящие осадки отличаются от обложных очень мелким размером капель и тем, что 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.
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.
Под атмосферными осадками принято понимать воду, попадающую из атмосферы на поверхность земли. Их измеряют в миллиметрах. Для измерений применяют специальные приборы - осадкомеры или метеорадиолокаторы, позволяющие измерить разные виды осадков на большой площади.
В среднем на планете выпадает около тысячи миллиметров осадков в год. Все они не равномерно распределены по Земле. Точный уровень зависит от погоды, рельефа, климатической зоны, близости водоемов и других показателей.
Какие бывают осадки
Из атмосферы вода попадает на поверхность земли в двух состояниях: жидком и твердом. Из-за этой особенности все виды осадков делятся на:
- Жидкие. К ним относятся дожди, роса.
- Твердые - это снег, град, иней.
Существует квалификация видов осадков по форме. Так выделяют дождь каплями от 0.5 и более мм. Все что меньше 0.5 мм относится к мороси. Снег - кристаллы льда с шестью углами, а вот круглые твердые осадки - это крупа. Она представляет собой округлой формы ядра разного диаметра, которые легко сжимаются в руке. Чаще всего такие осадки выпадают при температуре близкой к нулю.
Большой интерес ученых вызывает град и ледяная крупа. Эти два вида осадков трудно раздавить пальцами. Крупа имеет обледеневшую поверхность, при падении она ударяется об землю и отскакивают. Град - крупный лед, который может достигать в диаметре восьми и более сантиметров. Обычно этот вид осадков формируется в кучево-дождевых облаках.
Другие виды
Самый мелкий вид осадков - роса. Это мельчайшие капельки воды, которые формируются в процессе конденсации на поверхности почвы. Когда они собираются вместе, можно увидеть росу на различных предметах. Благоприятными условиями для ее формирования являются ясные ночи, когда происходит охлаждение наземных предметов. И чем выше теплопроводимость предмета, тем больше росы на нем образуется. Если температура окружающей среды опускается ниже нуля, то появляется тонкий слой ледяных кристаллов или инея.
В прогнозе погоды под атмосферными осадками чаще всего понимают дождь и снег. Однако не только эти виды входят в понятие осадков. Также сюда относят жидкий налет, который образуется в виде капель воды или в виде сплошной водяной пленки в пасмурную, ветреную погоду. Такой вид осадков наблюдается на вертикальной поверхности холодных предметов. При минусовой температуре налет становится твердым, чаще всего наблюдается тонкий лед.
Рыхлый белый осадок, образующийся на проводах, кораблях и не только, называется изморозь. Это явление наблюдается в туманную морозную погоду при слабом ветре. Изморозь может быстро нарастать, обрывая провода, легкую корабельную оснастку.
Ледяной дождь - это еще один необычный вид. Он возникает при отрицательных температурах, чаще всего от -10 до -15 градусов. Этот вид имеет некоторую особенность: на вид капли похожи на шарики, снаружи покрытые льдом. При падении, их оболочка разбивается, а находящаяся внутри вода разбрызгивается. Под действием отрицательных температур она замерзает, образуя гололед.
Классификация осадков проводится и по другим критериям. Их делят по характеру выпадения, по происхождению и не только.
Характер выпадения
По этой квалификации все осадки делятся на моросящие, ливневые, обложные. Последние представляют собой интенсивные, равномерные дожди, которые могут идти долгое время - сутки и дольше. Подобное явление захватывает достаточно большие территории.
Моросящие осадки выпадают на малых территориях и представляют собой мелкие капли воды. Ливневый дождь относится к ливневым осадкам. Он идет интенсивно, недолго, захватывает небольшую территорию.
Происхождение
По происхождению, выделяют фронтальные, орографические и конвективные осадки.
Орографические выпадают на склонах гор. Обильнее всего они идут, если со стороны моря приходит теплый воздух относительной влажности.
Конвективный вид характерен для жаркого пояса, где с высокой интенсивностью происходит нагревание и испарение. Этот же вид встречается в умеренном поясе.
Фронтальные осадки формируются при встрече воздушных масс с различной температурой. Данный их вид сосредоточен в холодном, умеренном климате.
Количество
Метеорологи длительное время наблюдают за осадками, их количеством, указывая на климатических картах их интенсивность. Так, если посмотреть на годовые карты, то можно проследить неравномерность выпадения осадков по всему миру. Наиболее интенсивно дожди идут в районе реки Амазонки, а вот в пустыне Сахара осадков мало.
Неравномерность объясняется тем, что осадки приносят влажные воздушные массы, формирующиеся над океанами. Отчетливее всего это видно на территории с муссонным климатом. Больше всего влаги приходит в летнее время с муссонами. Над сушей идут продолжительные дожди, такие как на побережье Тихого океана на территории Европы.
Немалую роль играют ветра. Дующие с континента, они несут сухой воздух в северные территории Африки, где находится самая большая в мире пустыня. А в страны Европы ветра несут дожди с Атлантики.
На выпадение осадков в виде ливневых дождей влияет морское течение. Теплое способствует их появлению, а холодное, наоборот, препятствует.
Важную роль играет рельеф местности. Гималайские горы не пропускают на север влажные ветра с океана, из-за чего на их склонах выпадает до 20 тысяч миллиметров осадков, а с другой стороны, их практически не бывает.
Ученые выяснили, что есть зависимость между атмосферным давлением и количеством осадков. На территории экватора в поясе низкого давления воздух постоянно нагрет, он формирует облака и обильные дожди. Большое количество осадков возникает и в других зонах Земли. Однако там, где низкая температура воздуха, осадки бывают не часто в виде ледяного дождя и снега.
Фиксированные данные
Ученые постоянно регистрируют количество осадков по всему земному шару. Больше всего зарегистрировано осадков на Гавайских островах, расположенных в Тихом океане, в Индии. На этих территориях за год выпало свыше 11 000 миллиметров. Минимум зарегистрирован в Ливийской пустыне и в Атаками - меньше 45 миллиметров за год, иногда на этих территориях осадков вообще нет несколько лет.
Осадками называют капли воды и кристаллы льда, выпадающие из облаков или оседающие из возд уха на земную поверхность. Осад ки из облаков дают более 99% об щего количества воды, поступающей из атмосферы на земную поверхност ь; менее 1% прих одится на осад ки, осаждающиеся из воздуха.
Осадки х арактеризуются количеством и интенсивностью. Количество осадков измеряет ся толщиной (выраженной в мм или см) того слоя вод ы, который они образовали бы на поверхности земли при от сутст вии просачивания, стока и испарения. Интенсивность − э то количество осадков, выпадающих за единицу времени (за минуту или за час).
Необходимым условием д ля образования осадков является укрупнение облачных э лементов до таких размеров, при кот орых скорость падения этих элементов становится б ольше скорости восходящ их потоков. Процесс укрупнения происходит, в основном, по следующим причинам:
а) за счет переконденсации вод яного пара с капель воды на кристаллы льда или с
мелких капель на кр упные. Это происходит потому, что упругост ь насыщ ения над ледяными кристаллами меньш е, чем над каплями воды, над крупными каплями меньше, чем над мелкими.
б) за счет слияния (коагуляции) капель воды при их столкновении в результате т урбулент ных движений воздуха и различной скорости падения крупных и мелких капель. Эти ст олкновения приводят к поглощению мелких капель крупными.
Рост капель за счет конденсации преобладает до т ех пор, пока радиус капли не станет равным 20…60 мкм, после чего главным процессом укрупнения облачных элемент ов становится коагуляция.
Об лака, однородные по своей структуре, т.е. состоящие т олько из одинаковых по
размерам капель или только из ледяных кристаллов, осадков не дают. К таким облакам от носятся кучевые и высоко-кучевые, сост оящ ие из мелких вод яных капель, а т акже перистые, перисто-кучевые и перист о-слоистые, состоящие из ледяных кристаллов.
В облаках, сост оящих из капель разного размера, происходит медленный рост более крупных капель за счет мелких. Однако, в результ ате указанного процесса образуют ся лишь небольшие капли дождя. Такой процесс происходит в слоистых, а иногда и в слоисто- кучевых об лаках, из которых могут вы пад ать осадки в вид е мороси.
в) основные виды осадков выпадают из смешанны х облаков, в которых укрупнение об лачных элементов происходит за счет замер зания переохлажд енных капель на кристаллах льда. Укрупнение облачных э лемент ов идет бурно и сопровождает ся выпад ением дождя или снега. К таким облакам от носятся кучево-дождевые, слоисто-дождевые и высоко-слоистые.
Осадки, выпадающие из облаков, могут бы ть жидкими, твердыми и смеш анными.
Основными формами осадков являются :
| |
| |
Мокрый снег – осадки, состоящие из тающего снега при температ уре – 0°…+5°С.
Снежная крупа – мягкие молочно-б елые непрозрачные крупинки округлой формы д иаметром 2…5 мм.
Ледяная крупа – прозрачны е крупинки с плотным белы м ядром в центре. Диаметр крупинок менее 5 мм. Образуется в т ех случаях, когда капли дождя или частично растаявшие снежинки замерзают при падении сквозь нижний слой воздуха с отрицательной температурой.Град – осадки в виде кусочков льда р азного размера. Градины имеют неправильную или сферическую (близкую к сферической) форму, их размер колеблется от 5 мм до 10 см и более. Поэ тому вес градин может быт ь очень большим. В центре градин имеется беловат ое полупрозрачное зерно, обт янут ое несколькими слоями прозрачного и непрозрачного льда.
Ледяной дождь – мелкие прозрачные сферические частицы д иаметром 1…3 мм. Они образуются при замерзании капель дожд я, падающих сквозь нижний слой возд уха с отрицательной т емпературой (дождь при температ ур е 0°… 5°С).
| |
По характеру выпадения , в зависимости от физических условий образования,
продолжит ельности и интенсивност и, осадки разделяются на три вида:
1. Обложные осадки − это продолжительные, средней интенсивност и осадки в виде капель дождя или в виде хлопьев снега, которые наблюдаются одновременно над значительной площ адью. Эти осадки выпадают из системы фронтальных слоист о-дождевых и высоко-слоист ых облаков.
2. Ливневые осадки − э то кратковременные, большой инт енсивност и осад ки в виде крупных капель, крупных хлопьев снега, иногда ледяной крупы или град а, которые обы чно наблюдают ся над небольшими районами. Выпадают из кучево -дождевой, а иногда мощ но- кучевой (в тропиках) облачности. Обычно они начинаются внезапно, длятся недолго, но в ряде случаев могут неоднократ но возобновляться. Выпадение ливневых осадков часто сопровождает ся грозами и шквалами.
3. Моросящие осадки − очень мелкие капли, мельчайшие снежинки или снежные зерна, оседающие из облаков на землю почти незаметно для глаза. Наблюдают ся одновременно над большой т ерриторией, их инт енсивност ь очень мала и определяется обычно не по количеству выпавших осадков, а по степени ухудшения горизонтальной видимост и. Выпадают из слоистых и слоисто-кучевых облаков.
К осадкам, выделяющим ся непосредственно из воздуха, относятся: роса, иней, изморозь, жидкий или твердый налет на наветренной стороне верт икально расположенных предметов.
Роса - эт о жидкие осадки в виде мелких капелек воды, образующихся в летние ночи и утром на предметах, р асположенных у поверхности земли, листьях растений и т.д. Роса образует ся при соприкосновении влажного воздуха с охлажденными предметами, всл едст вие чего происходит конденсация водяного пара.
Иней - это б елое мелкокристаллическое отложение, образующ ееся в результат е сублимации вод яного пара в тех случаях, когда температ ура приземного воздуха и подстилающей поверхности ниже 0°С;
Высокое влагосодержание, малооб лачная погода и слабый ветер способ ствуют образованию росы и инея. В этом процессе принимает участие слой воздуха т олщиной
200…300 м и больше. Иней, образующийся на поверхности воздуш ного судна на земле, необходимо т щательно удалять перед вылет ом, т ак как э то может привести к тяжелым последствиям вследствие того, что аэ родинамические качества возд уш ного судна ухудшаются.
Изморозь – это белый, рыхлый, похожий на снег, лед. Она образуется в туманную морозную погоду при очень слабом ветре на ветках деревьев и кустарников, проводах и на д ругих предметах. Образование изморози связано главным образом с замерзанием мельчайших переохлажд енных капелек, сталкивающихся с различными предметами. Снежная бах рома изморози может быть самой причудливой формы. Она легко осыпает ся при ст ряхивании, но при повышении температуры и новом похолодании может смерзаться и оледеневать.
Жидкий и твердый налет образуется на навет ренной част и вертикально расположенных предметов, охлажденных до температ уры ниже температуры окружающего воздуха. В теплое время образуется жид кий налет, а при температуре поверхност и ниже 0°С об разуются белы е полупрозрачные крист аллы льда. Этот вид осадков может образовываться в любое время суток при резких потеплениях в холодное время года.
Особой формой переноса осадков являют ся мет ели. Различают три вида метелей:
снежный поземок , снежная низовая метель и общая метель.
Снежный поземок и снежная низовая метель образуют ся при переносе сухого снега по поверхности земли. Снежный поземок образуется при ветре 4…6 м/с, снег поднимается на высот у до 2 м над поверхностью земли. Снежная низовая метель образуется при ветре 6 м /с и б олее, снег под нимается на высот у более 2 м над поверхностью земли. При общей метели (своего значка не имеет) наблюдается выпадение снега из облаков, ветер 10 м/с и более, подъем с земли ранее выпавшего снега и видимость менее 1000 м.
Все виды осадков усложняют производство полетов. Влияние осадков на полеты зависит от их вид а, характ ера выпадения и температуры воздуха.
1. В осадках ухудш ает ся видимост ь и понижается нижняя граница облаков. В умеренном дожде при полет е с небольшой скоростью горизонтальная видимость ухудшается д о 4…2 км, а при большой скорости полета − до 2…1 км. Значительное ух удш ение горизонтальной видимости наблюд ается при полет е в зоне снегопада. В слабом снеге видимость обычно не превышает 1…2 км, а в умеренном и сильном – ухудш ается до нескольких сотен метров. В ливневых осадках видимость резко ух уд шает ся до нескольких д есятков метров. Нижняя граница об лаков в зоне осадков, особенно на атмосферных фронтах, понижает ся до 50…100 м и может располагаться ниже вы соты принятия решения.
2. Осадки в виде града вызывают механические поврежд ения воздушных судов. При б ольшой скорост и полета даже небольшие градины могут сделать значительные вмятины и разруш ить остекление кабины. Град иногда встречает ся на значительной высот е: мелкий град наблюдает ся на высоте около 13 км, а крупный – на высоте 9,5 км. Разруш ение остекления на больш ой высоте может привести к разгерметизации, что очень опасно.
3. При полетах в зоне ледяного дождя наблюдается интенсивное обледенение
воздушных судов.
4. Длительные обложные осадки в теплое время год а вызывают переувлажнение грунта и выводят из строя на то или иное время грунтовые аэродромы, нарушают регулярност ь от правления и приема воздушных судов.
5. Сильные ливневые осадки ухудшают аэродинамические качества возд уш ного суд на, чт о может привести к срыву потока. В связи с эт им посадка в сильных ливневых осадках при видимости менее 1000 м запрещена .
6. При полет ах по ПВП в зоне снегопада над заснеженной поверхностью значительно снижается контрастность всех объ ектов на земной поверхности и поэтому сильно ух удш ает ся ориентировка.
7. При посад ке на мокр ую или покрыт ую снегом ВПП увеличивает ся длина пробега самолета. Скольжение на ВПП, покрытой снегом, в 2 раза больше, чем на бетонной ВПП.
8. При разбеге возд ушного судна с ВПП, покрытой слякотью, может возникнуть гидроглиссирование. Колеса воздушного судна отбрасывают мощные ст руи воды и слякоти, происходит сильное торможение и увеличение длины разбега. Могут создаться такие условия, что воздушное судно не д остигнет скорости отрыва и возникнет опасная ситуация.
9. Выпадающий в зимнее время снег т ребует проведения д ополнительных работ по его уборке и уплотнению на ВПП, рулежных д орожках и стоянках, где обсл уживаются воздушные суда и другие машины и механизмы.
Атмосферные осадки — вода в жидком или твердом состоянии, выпадающая из облаков или осаждающаяся непосредственно из воздуха на поверхность Земли. К ним относятся:
Дождь . Мельчайшие капельки воды, диаметром от 0,05 до 0,1 мм, из которых состоят облака, сливаясь друг с другом, постепенно увеличиваются, становятся тяжелыми и падают на землю в виде дождя. Чем сильнее восходящие струи воздуха от нагретой солнцем поверхности, тем крупнее должны быть падающие капли. Поэтому летом, когда приземный воздух нагрет землей и стремительно поднимаются вверх, выпадает обычно дождь в виде крупных капель, а весной и осенью - моросящие дожди. Если дождь выпадает из слоистых облаков, то такой дождь является обложным, а если из кунево-дождевых - ливневым. От дождя необходимо отличать морось. Этот вид осадков обычно выпадает из слоистых облаков. Размер капель значительно меньше дождевых. Скорость их падения столь мала, что они кажутся взвешенными в воздухе.
Снег . Он образуется в том случае, когда облако находится в воздухе с температурой ниже 0°. Снег состоит из кристалликов различных форм. Больше всего снега выпадает на склонах Рейнир (штат , ) - в среднем ежегодно 14,6 м. Этого достаточно, чтобы засыпать 6-этажный дом.
Град . Он возникает при сильных восходящих потоках воздуха в теплое время года. Капельки воды, попадая на большую высоту с потоками воздуха, замерзают, и на них слоями начинают нарастать ледяные кристаллики. Капли тяжелеют и начинают опускаться вниз. При падении они увеличиваются в размерах от слияния с каплями переохлажденной воды. Иногда град достигает размера куриного яйца, обычно с различными слоями по плотности. Как правило, град выпадает из мощных кучево-дождевых облаков при или ливне. Частота выпадения града различна: в он бывает 10-15 раз в год, на суше, где значительно более мощные восходящие потоки, - 80-160 раз в год. Над океанами град выпадает реже. Град приносит большой материальный ущерб: уничтожает посевы, виноградники, а если градины отличаются крупным размером, то он может вызвать и разрушение домов, гибель людей. В нашей стране были разработаны методы определения градоопасных облаков и созданы службы борьбы с градом. Опасные облака «расстреливают» специальными химическими веществами.
Дождь, снег, град называют гидрометеоритами. Кроме них к атмосферным осадкам относятся и такие, которые осаждаются непосредственно из воздуха. К ним относятся роса, туман, иней и др.
Роса (лат. ros - влага, жидкость) - атмосферный осадок в виде капелек воды, осаждающихся на поверхности земли и наземных предметах при охлаждении воздуха. В этом случае водяной пар, охлаждаясь, переходит из состояния в жидкое и оседает. Чаще всего роса наблюдается ночью, вечером или рано утром.
Туман (тюрк, мрак) - это скопление мелких водяных капель или ледяных кристаллов в нижней части тропосферы, как правило, у поверхности земли. снижают видимость иногда до нескольких метров. Различают по происхождению туманы адвективные (в связи с охлаждением теплого влажного воздуха над более холодной поверхностью суши или воды) и радиационные (образующиеся в результате охлаждения земной поверхности). В ряде районов Земли часто бывают туманы на побережьях в местах прохождения холодных течений. Например, в на побережье располагается Атакама. Вдоль побережья проходит холодное . Его холодные глубинные воды способствуют образованию туманов, из которых на побережье оседает морось - единственный источник влаги в пустыне Атакама.