В последнее время в разных частях земного шара все чаще возникают проблемы, связанные с количеством и характером выпадения атмосферных осадков. В этом году в Украине наблюдалась очень снежная зима, но в то же время в Австралии наблюдалась небывалая засуха. Как возникают атмосферные осадки? От чего зависит характер выпадения и многие другие вопросы являются на сегодняшний день актуальными и важными. Поэтому я выбрала тему своей работы «Образование и виды атмосферных осадков».

Таким образом, главной целью данной работы является исследование образования и видов атмосферных осадков.

В ходе работы выделяются следующие задачи:

• · Определение понятия атмосферных осадков
• · Исследование существующих видов атмосферных осадков
• · Рассмотрение проблемы и последствий выпадения кислотных дождей.

Основным методом исследования в данной работе является метод исследования и анализа литературных источников.

Атмосферные осадки (греч. atmos -- пар и русск. осаждаться -- падать на землю) -- вода в жидком (морось, дождь) и твердом (крупа, снег, град) виде, выпадающая из облаков в результате конденсации паров, поднимающихся в основном с океанов и морей (испаряемая вода с суши составляет около 10% атмосферных осадков). К атмосферным осадкам относят также изморозь, иней, росу, осаждающиеся на поверхности наземных предметов при конденсации паров в насыщенном влагой воздухе. Атмосферные осадки -- звено общего влагооборота Земли. При наступлении теплого фронта обычны обложные и моросящие дожди, а при холодном -- ливневые. Измеряются атмосферные осадки при помощи осадкомера на метеорологических станциях толщиной слоя воды (в мм), выпавшей за сутки, месяц, год. Среднее количество атмосферным осадкам Земли около 1000 мм/ год, но в пустынях выпадает меньше 100 и даже 50 мм/ год, а в экваториальной зоне и на некоторых наветренных склонах гор -- до 12000 мм/год (метеостанция Чаррануджа на высоте 1300 м). Атмосферные осадки -- главные поставщики воды в водотоки, в почвы питающие весь органический мир.

Главным условием образования атмосферных осадков является охлаждение тёплого воздуха, приводящее к конденсации содержащегося в нём пара.

При подъёме и охлаждении тёплого воздуха образуются облака, состоящие из капелек воды. Сталкиваясь в облаке, капли соединяются, увеличивается их масса. Нижняя часть облака синеет, и оно проливается дождём. При отрицательных температурах воздуха капли воды в облаках замерзают и превращаются в снежинки. Снежинки слипаются в хлопья и выпадают на землю. Во время снегопада они могут немного подтаять, и тогда идёт мокрый снег. Бывает, что воздушные потоки многократно опускают и поднимают замёрзшие капли, в это время на них нарастают ледяные слои. Наконец капли становятся такими тяжёлыми, что выпадают на землю градом. Иногда градины достигают размера куриного яйца. В летнее время при ясной погоде охлаждается земная поверхность. От неё охлаждаются приземные слои воздуха. Водяной пар начинает конденсироваться на холодных предметах - листьях, траве, камнях. Так образуется роса. Если температура поверхности была отрицательной, то капельки воды замерзают, образуя иней. Роса обычно выпадает летом, иней - весной и осенью. При этом и роса, и иней могут образоваться только при ясной погоде. Если небо закрыто облаками, то земная поверхность остывает незначительно и не может охладить воздух.

По способу образования выделяются конвективные, фронтальные и орографические осадки. Общим условием образования осадков является восходящее движение воздуха и его охлаждение. В первом случае причиной подъёма воздуха является его нагревание от тёплой поверхности (конвекция). Такие осадки выпадают круглый год в жарком поясе и в летнее время в умеренных широтах. Если тёплый воздух поднимается вверх при взаимодействии с более холодным воздухом, то образуются фронтальные осадки. Они в большей мере свойственны умеренным и холодным поясам, где чаще встречаются тёплые и холодные воздушные массы. Причиной подъёма тёплого воздуха может быть его столкновение с горами. В этом случае образуются орографические осадки. Они характерны для наветренных склонов гор, причём количество осадков на склонах больше, чем на прилегающих участках равнин.

Количество выпавших осадков измеряется в миллиметрах. В среднем за год на земную поверхность выпадает около 1100 мм осадков.

Выпадающие из облаков осадки: дождь, морось, град, снег, крупа.

Различают:

• · обложные осадки, связанные преимущественно с тёплыми фронтами;
• · ливневые осадки, связанные с холодными фронтами. Осаждающиеся из воздуха осадки: роса, иней, изморозь, гололёд. Осадки измеряются толщиной слоя выпавшей воды в миллиметрах. В среднем на земном шаре выпадает около 1000 мм осадков в год, а в пустынях и в высоких широтах -- менее 250 мм в год.

Измерение осадков выполняется дождемерами, осадкомерами, плювиографами на метеорологических станциях, а для больших площадей -- с помощь радиолокации.

Многолетнее, среднемесячное, сезонное, годовое количество осадков, их распределение по земной поверхности, годовой и суточный ход, повторяемость, интенсивность являются определяющими характеристиками климата, имеющими существенное значение для сельского хозяйства и многих других отраслей народного хозяйства.

Наибольшего количества осадков на земном шаре следует ожидать там, где велика атмосферная влажность и где существуют условия к поднятию и охлаждению воздуха. Количество осадков зависит: 1) от широты, 2) от общей циркуляции атмосферы и связанных с ней процессов, 3) от рельефа.

Наибольшее количество осадков и на суше и на море выпадает около экватора, в поясе между 10° с. ш. и 10° ю. ш. Далее к северу и к югу количество осадков уменьшается в области пассатов, причем минимумы осадков более или менее совпадают с субтропическими максимумами давления. На море минимумы осадков расположены ближе к экватору, чем на суше. Впрочем, цифрам, иллюстрирующим количество осадков на море, особенно доверять не приходится ввиду незначительного числа наблюдений.

От субтропических максимумов давления и минимумов осадков количество этих последних снова увеличивается и достигает второго максимума приблизительно в широтах 40-50°, а отсюда к полюсам убывает.

Большое количество осадков под экватором объясняется тем, что здесь вследствие термических причин создается область пониженного давления с восходящими токами, воздух с большим содержанием водяного пара (в среднем е = 25мм), поднимаясь, охлаждается и конденсирует влагу. Малое количество осадков в области пассатов обусловливается этими последними ветрами.

Наименьшее количество осадков, наблюдаемое в области подтропических максимумов давления, объясняется тем, что этим областям свойственно нисходящее движение воздуха. Воздух, опускаясь, нагревается и становится сухим. Далее к северу и югу мы вступаем в область преобладающих юго-западных и северо-западных ветров, т.е. ветров, движущихся из более теплых стран в более холодные. Здесь, кроме того, весьма часто возникают циклоны, следовательно, создаются условия, благоприятные поднятию воздуха и его охлаждению. Все это влечет за собой увеличение количества осадков.

Что касается уменьшения количества осадков в полярной области, то надо иметь в виду что они относятся только к измеряемым осадкам - дождю, снегу, крупе, но при этом не принято во внимание осаждение инея; между тем надо допустить, что образование инея в полярных странах, где вследствие низкой температуры относительная влажность очень велика, происходит в большом количестве. Действительно, некоторые полярные путешественники наблюдали, что конденсация происходит здесь преимущественно из нижних, соприкасающихся с поверхностью, слоев воздуха в виде инея или ледяных иголочек, оседающих на поверхности снега и льда и заметно увеличивающих их мощность.

Громадное влияние на количество выпадающей влаги оказывает рельеф. Горы, заставляя подниматься воздух, обусловливают его охлаждение и конденсацию паров.

Особенно ясно можно проследить зависимость количества осадков от высоты в таких поселениях, которые расположены на склонах гор, причем нижние квартала их находятся у уровня моря, а верхние, расположены довольно высоко. Действительно, в каждой местности, в зависимости от всей совокупности метеорологических условий, существует определенная зона, или высота, на которой происходит максимальная конденсация паров, причем выше этой зоны воздух становится более сухим. Так, на Монблане зона наибольшей конденсации лежит на высоте 2600 м, в Гималаях на южном склоне - в среднем на высоте 2400 м, в Памире и Тибете - на высоте 4500 м. Даже в Сахаре горы конденсируют влагу.

По времени выпадения максимального количества осадков все страны можно разделить на две категории: 1) страны с преобладающими летними и 2) страны с преобладающими зимними осадками. К первой категории принадлежат тропическая область, более континентальные области умеренных широт и северные окраины суши северного полушария. Зимние осадки преобладают в субтропических странах, затем па океанах и морях, а также в странах с морским климатом в умеренных широтах. Зимой океаны и моря теплее, чем суша, давление понижается, создаются благоприятные условия для возникновения циклонов и усиления осадков. Мы можем установить на земном шаре следующие подразделения на основании распределения осадков.

Виды атмосферных осадков. Градом - называются особого рода ледяные образования, выпадающие иногда из атмосферы и причисляемые к атмосферным осадкам, иначе гидрометеорам. Вид, строение и размеры градин крайне разнообразны. Одна из наиболее обыкновенных форм -- коническая или пирамидальная с острыми или слегка усеченными верхушками и закругленным основанием. Верхняя часть таких обыкновенно более мягкая, матовая, как бы снежная; средняя -- полупрозрачная, состоящая из концентрических, чередующихся между собою прозрачных и непрозрачных слоев; нижняя, самая широкая -- прозрачная.

Не менее часто встречается шарообразная форма, состоящая из внутреннего снежного ядра (иногда, хотя и реже, центральная часть состоит из прозрачного льда), окруженного одной или несколькими прозрачными оболочками. Явление града сопровождается особым характерным шумом от ударения градин, напоминающим шум, происходящий от высыпания орехов. Града выпадает большею частью в летнее время и днем. Град ночью -- явление весьма редкое. Продолжается несколько минут, обыкновенно меньше четверти часа; но бывают случаи, когда он длится и долее. Распределение града на земле зависит от широты, но главным образом от местных условий. В тропических странах град -- явление весьма редкое, причем он там падает почти только на высоких плоскогорьях и горах.

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. Переохлажденный дождь образуется, когда падающие снежинки попадают в слой теплого воздуха, глубокий достаточно для того, чтобы снежинки полностью растаяли и превратились в капельки дождя. По мере того, как эти капельки продолжают падать, они проходят тонкий слой холодного воздуха над поверхностью земли и их температура становится ниже температуры замерзания. Тем не менее, сами капли не замерзают, поэтому это явление назвали переохлаждением (или образованием "переохлажденных капель").

Ледяной дождь -- твердые осадки, выпадающие при отрицательной температуре воздуха (чаще всего 0…-10°, иногда до -15°) в виде твёрдых прозрачных шариков льда диаметром 1-3 мм. Образуются при замерзании капель дождя, когда они падают сквозь нижний слой воздуха с отрицательной температурой. Внутри шариков находится незамёрзшая вода -- падая на предметы, шарики разбиваются на скорлупки, вода вытекает и образуется гололёд. Снег -- твердые 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.

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.

Туман - скопление продуктов конденсации (капель или кристаллов, или тех и других вместе), взвешенных в воздухе, непосредственно над поверхностью земли. Помутнение воздуха, вызванное таким скоплением. Обычно эти два значения слова туман не различаются. При тумане горизонтальная видимость менее 1 км. В противном случае помутнение называется дымкой.

Ливень - кратковременные атмосферные осадки, обычно в виде дождя (иногда - мокрого снега, крупы), отличающиеся большой интенсивностью (до 100 мм/ч). Возникают в неустойчивых воздушных массах на холодном фронте или в результате конвекции. Обычно ливневый дождь покрывает сравнительно небольшую территорию. 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»). Снежная крупа -- твердые осадки ливневого характера, выпадающие при температуре воздуха около нуля° 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 -- твердые 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 нуля°, то падая на предметы, крупинки смерзаются и образуется гололёд.

Роса (лат. ros -- влага, жидкость) -- атмосферный осадок в виде капелек воды, осаждающихся на поверхности земли и наземных предметах при охлаждении воздуха.

Изморозь -- рыхлые кристаллы льда, нарастающие на ветвях деревьев, проводах и других предметах обычно при намерзании капель переохлажденного тумана. Образуется зимой, чаще в тихую морозную погоду в результате сублимации водяного пара при понижении температуры воздуха.

Иней -- тонкий слой ледяных кристаллов, образующихся в холодные, ясные и тихие ночи на поверхности земли, травах и предметах с отрицательной температурой, причем более низкой, чем температура воздуха. Кристаллы инея так же, как и кристаллы изморози, образуются путем сублимации водяного пара.

Впервые кислотные дожди были отмечены в Западной Европе, в частности Скандинавии, и Северной Америке в 1950-х гг. Сейчас эта проблема существует во всем индустриальном мире и приобрела особое значение в связи с возросшими техногенными выбросами оксидов серы и азота. атмосферный осадок кислотный дождь

Когда электростанции и промышленные предприятия сжигают уголь и нефть, с их дымовых труб выбрасываются огромные количества диоксида серы, взвешенных частиц и оксидов азота. В Соединенных Штатах на электростанции и фабрики приходиться от 90 к 95% эмиссий диоксида серы. и 57% оксидов азота, причем почти 60% диоксида серы выбрасывается высокими трубами, что облегчает их перенос на большие расстояния.

По мере того как сбросы диоксида серы и оксида азота с стационарных источников переносятся ветром на большие расстояния, с их образуются вторичные загрязнители, такие, как диоксид азота, пары азотной кислоты и капельки, содержащие растворы серной кислоты, сульфатных и нитратных солей. Эти химические вещества попадают на земную поверхность в виде кислотных дождей или снега, а тоже в виде газов, пелены, росы или твердых частиц. Эти газы могут непосредственно поглощаться листвой. Комбинация сухих и мокрых осад и поглощения кислот и кислотообразующих веществ с близи земной поверхности или на ней называются кислотными осадками, или кислотными дождями. Еще одним причинам кислотных осадков являются сбросы оксида азота большим числам автомобилей в крупных городах. Такой вид загрязнения представляет опасность как для городских, да и для сельских районов. Ведь капли воды и большинство твердых частиц довольно скоро удаляются с атмосферы, кислотные осадки являются скорей региональной или континентальной, чем глобальной проблемой.

Последствия выпадения кислотных дождей:

• · Повреждение статуй, строений, металлов и отделки автомобилей.
• · Утрата рыб, водных растений и микроорганизмов в озерах и реках.
• · Ослабление или утрата деревьев, в особенности хвойных пород, которые растут на больших высотах, из-за вымывания с почвы кальция, натрия и других питательных веществ Повреждение корней деревьев и утрата многочисленных видов рыб из-за освобождения с почв и дойных осадков ионов алюминия, свинца, ртути и кадмия
• · Ослабление деревьев и усиление их склонности болезням, насекомым, засухам, грибам и мхам, которые цветут в кислой среде.
• · Замедление роста культурных растений, таких, как помидоры, соя, фасоль, табак, шпинат, морковь, капусто-брокколи и хлопок.

Кислотные осадки уже являются серьезной проблемой в Северной и Центральной Европе, на северо-востоке Соединенных Штатов, на юго-востоке Канады, в некоторых районах Китая, Бразилии и Нигерии. Все большую угрозу они начинают представлять в промышленных регионах Азии, Латинской Америки и Африки и в некоторых местах на западе Соединенных Штатов (главным образом из-за сухих осадков). Выпадают кислотные осадки и в шеренги тропических районов, где промышленность практично ни развитой, главным образом из-за выделения оксидов азота при сжигании биомассы. Большая часть кислотообразующих веществ, произведенных водной стране, переноситься преимущественными приземными ветрами на территорию другой. Более трех четвертей кислотных осадков в Норвегии, Швейцарии, Австрии, Швеции, Нидерландах и Финляндии приноситься в эти страны ветром с промышленных районов Западной и Восточной Европы.

Список использованной литературы

• 1. Акимова, Т. А., Кузьмин А. П., Хаскин В. В., Экология. Природа - Человек - Техника: Учебник для вузов.- М.: ЮНИТИ - ДАНА, 2001.- 343с.
• 2. Вронский, В. А. Кислотные дожди: экологический аспект//Биология в школе.- 2006.- №3.- с. 3-6
• 3. Исаев, А. А. Экологическая климатология.- 2-е изд. испр. и доп.- М.: Научный мир, 2003.- 470с.
• 5. Николайкин, Н. И., Николайкина Н. Е., Мелехова О. П. экология.- 3-е изд. перераб. и доп.- М.: Дрофа, 2004.- 624с.
• 6. Новиков, Ю. В. Экология, окружающая среда, человек: Учебное пособие.- М.: Гранд: Фаир - пресс, 2000.- 316с.

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:

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

Виды осадков:

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

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 25-35º, 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.

Распределение количества осадков по материкам в % к общей сумме

				Австралия		Северная
Ниже 500 мм
500 –1000 мм
Свыше 1000 мм

По происхождению различают конвективные, фронтальные и орографические осадки.

1. Конвективные осадки характерны для жаркого пояса, где интенсивны нагрев и испарение, но летом нередко бывают и в умеренном поясе.
2. 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.
3. 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 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.

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.

Типы годового хода осадков:

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

Литература

1. 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.

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.

ОСАДКИ, ИХ ФОРМЫ И ВИДЫ. ВЛИЯНИЕ ОСАДКОВ НА ПОЛЕ ТЫ

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 :

Морось – мельчайшие капельки воды диаметром меньше 0,5 мм, находящиеся практически во взвешенном состоянии в воздухе. Их падение почти незаметно д ля глаза. Когда капель много, морось становится похожей на туман. Однако, в отличие от т умана, капли мороси выпадают на земную поверхность.

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).

Ледяные иглы – мельчайшие ледяные кристаллы, не имеющ ие вет вистого, как снежинки, строения. Наблюдают ся в т ихую морозную погоду. Видны как сверкающие в солнечных лучах искринки.

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 умеренных широтах 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 Перуанское течение. Его холодные глубинные воды способствуют образованию туманов, из которых на побережье оседает морось - единственный источник влаги в пустыне Атакама.