Атмосферные осадки и их образование

Осадки выпадают не с каждой облака. Обязательным условием образования осадков является одновременное наличие в воздухе воды в твердом, жидком и газообразном состояниях, бывает в смешанных облаках. Это происходит только тогда, когда облако поднимается вверх и охлаждается. Поэтому по происхождению различают конвективные, фронтальные и орографические осадки.

Конвективные осадки характерны для жаркого пояса, где в течение года происходит интенсивный нагрев, испарение воды, преобладает восходящее движение теплого и влажного воздуха. Летом нередко такие процессы происходят и в умеренном поясе.

Фронтальные осадки образуются при встрече двух воздушных масс с разными температурами и другими физическими свойствами. Типичные фронтальные осадки наблюдаются в умеренном и холодном поясах.

Орографические осадки выпадают на наветренных склонах гор, особенно высоких, поскольку они также заставляют воздух пи дийматися вверх. Потеряв влагу и опускаясь, минуя горная цепь, оно снова опускается и прогревается, а относительная влажность снижается, удаляясь от состояния насыщения.

По характеру выпадения различают: ливневые осадки (интенсивные, непродолжительные, выпадающие на небольшой площади) обложные осадки (средней интенсивности, равномерные, длительные - могут продолжаться целые сутки, часто выпадают на большой площади); осадки, моросящие (характеризуются будто взвешенными в воздухе мелкими капельками).

Измерение количества осадков

Количество осадков измеряется толщиной слоя воды в миллиметрах, который мог бы образоваться в результате их выпадение на горизонтальную поверхность при отсутствии испарения и просачивания в почву. Для измерения количества осадков используют дождемер (металлический цилиндр высотой 40 см и площадью поперечного сечения 500 см2 с вставленной диафрагмой "для предотвращения испарения). Осадкомер отличается от дождемер специальной защитой. Твердые осадки (снег, град, крупа) предварительно растапливают. Количество воды, попавшей в дождемер, измеряют с помощью стеклянной цилиндрического сосуда, площадь дна которой в 10 раз меньше площади дна дождемер. Итак, когда слой воды, слитой с дождемер, на дне сосуда равна 20 мм, то это означает, что на поверхность Земли выпал слой воды высотой 2 мм.

Все измерения количества осадков заключают за каждый месяц и выводят месячную, а затем годовое количество осадков. Чем продолжительнее является наблюдение, тем точнее можно рассчитать среднемесячную и, соответственно, среднегодовую нормы осадков для этого места наблюдений. Линии на карте, соединяющие точки с одинаковым количеством осадков в миллиметрах за определенный период времени (например, год), называются изогиета.

Распределение осадков на поверхности земного шара

Географическое распространение осадков по земной поверхности зависит от совокупного действия многих факторов: температуры, испарения, влажности воздуха, облачности, атмосферного давления, господствующих ветров, распределения суши и моря, океанических течений. Важнейшим среди них является температура воздуха, от которой зависит интенсивность испарения и величина испаряемости воздуха (количество влаги в миллиметрах слоя воды, которое может испариться в определенном месте за год).

В "холодных широтах испарения незначительное, имела испаряемость, так как холодный воздух может содержать малое содержание водяного пара. И хотя относительная влажность воздуха может быть достаточно высокой, но при конденсации малого количества пары выпадает мизерное количество осадков. В жарком поясе наблюдается противоположное явление: большое испарение и большая испаряемость, а, следовательно, и абсолютная влажность воздуха вызывают выпадение значительного количества осадков. Следовательно, атмосферные осадки распределяются зонально.

В экваториальном поясе выпадает наибольшее количество осадков - 1000-2000 мм и более, поскольку там круглый год наблюдаются высокие температуры, большое испарение и преобладают восходящие потоки воздуха.

В тропических широтах количество осадков уменьшается до 300-500 мм, а во внутренних пустынных областях материков - их меньше 100 мм. Причиной этого является господство здесь высокого давления и нисходящих потоков воздуха, при этом нагреваются и удаляются от состояния насыщения. Здесь только на восточных побережьях материков, которые ома

щихся теплыми течениями, выпадают обильные осадки, особенно летом.

В умеренных широтах количество осадков вновь увеличивается до 500-1000 м. Больше всего их выпадает на западных побережьях материков, поскольку там в течение года преобладают западные ветры со стороны океанов. Большем количестве осадков здесь также способствуют теплые течения и горный рельеф.

В полярных районах количество осадков составляет всего 100-200 мм, что обусловлено малым содержанием влаги в воздухе, несмотря на большую облачность.

Однако количество выпадающих осадков, еще не определяет условий увлажнения. Характер увлажнения выражают коэффициентом увлажнения - отношением количества осадков к испаряемости за тот же период. То есть К = О / В, где К - коэффициент увлажнения, О - количество осадков, В - величина испаряемости. Если К = 1, то увлажнение достотне, К> 1 - избыточное, К <1 - недостаточное, а К <0,3 - бедное. Коэффициент увлажнения определяет тип природно-растительных зон: при избыточном и достаточном увлажнении и достаточный, количества тепла произрастают леса; недостаточное, близкий к единице, увлажнение характерно для лесостепи, саванн; несколько больше 0,3 - луговых и сухих степей; бедное - для полупустынь и пустынь.

Среднегодовое количество осадков составляет важную часть климатических данных — тех, которые записаны с помощью различных методов.

Осадки (чаще всего включают в себя снег, град, дождь со снегом, и другие виды воды, падающие на землю) измеряются в единицах в течение определенного периода времени.

В Соединенных Штатах, осадки обычно представлены в дюймах в 24-часовой период. Это означает, что если выпадает один дюйм дождя в 24-часовой период, и вода не впитывается в землю и не течёт вниз, после шторма, то был бы слой в один дюйм воды, покрывающий землю.

Для Низкотехнологичных методов измерения осадков используется контейнер с плоским дном и прямыми сторонами (например, цилиндр кофе). В то время как цилиндр может помочь вам определить, является ли выпавший осадок в один или два дюйма дождя, им трудно измерить небольшое количество осадков.

Наблюдатели погоды используют более сложные инструменты, известные как датчики дождя и чаевые ведра для более точного измерения осадков. Дождь датчики имеют широкие отверстия в верхней части для осадков. Дождь направляется в узкую трубку, в одну десятую диаметра верхней части горловины. Поскольку труба тоньше, чем верхняя часть воронки, единицы измерения дальше друг от друга, чем они были бы на линейке и возможны точные измерения на одну сотую (1/100 или 0,01) дюйма. Когда показатель менее чем 0,01 дюйма дождя, эта сумма называется «след» дождя.

Снабжённое датчиком ведро, записывает показания осадков на вращающемся барабане или в электронном виде. Она имеет воронку, как простой дождемер, но воронки приводят к двум крошечным «вёдрам». Два ведра сбалансированы, и каждый имеет 0,01 дюймовый объем воды. Когда ведро заполняется, его дно опорожняется, в то время как другое ведро наполняется дождевой водой. Каждый кончик ведра вызывает устройство для записи увеличения 0,01 дюйма дождя.

Снегопад измеряется двумя способами. Во-первых, это простое измерение слоя снега на земле палкой, отмеченной единицами измерения. Вторым измерением определяет эквивалентное количество воды на единицу снега. Чтобы получить этот коэффициент, снег должен быть собран и растоплен в воду. Как правило, 10 дюймов снега производит один дюйм воды. Однако, это может относится к свободному, пушистому снегу, хотя всего 2-4 дюйма влажного, уплотненного снега может дать дюйм воды.

Ветер, здания, деревья, рельеф и другие факторы могут изменять количество выпадающих осадков, и такой снегопад, как правило, измеряется от препятствий. Тридцатилетнее среднее годовое количество осадков используется для определения среднегодового количества осадков для конкретного места.

Количество осадков постоянно интересует тех, кто следит за погодой. Казалось бы, в прогнозе стоит 10-15 мм, а на улицах — снег по колено или огромные лужи. Чтобы Вам было проще ориентироваться в прогнозах, мы подготовили информацию об измерении количества осадков.

Метеорологи различают два понятия: высота снежного покрова и количество выпавших осадков. То, что мы видим на улице после снегопада, это высота снежного покрова, который порой достигает 50 см, хотя количество выпавших осадков при этом может быть не более 20 мм. Один миллиметр выпавшего снега приравнивается к 1-1,5 см высоты снежного покрова в зависимости от структуры снега.

По метеорологическому наставлению, миллиметр осадков — это один литр воды на квадратный метр. На всех метеостанция стоят осадкомерные ведра, из которых, в 9 и 21 час по Гринвичу, осадки выливаются в специальный сосуд, по которому измеряется их количество. Твердые осадки — снег, град — растапливаются, а потом специалисты измеряют получившуюся воду.

В Петербурге все предвещает аномально теплую зиму (эх, не сглазить бы!), и я, порядком уставший от двух предыдущих зим-реконструкций событий фильма "Послезавтра" несказанно рад этому. Тем более, что год назад примерно у это время за окном уже стоял мороз –20°. Сноубордистам и лыжникам на склонах снег наметут искусственный, так что в обиде не останутся, а мне и без него хорошо живется.

Но пока погоду трясет около нуля, каждое утро для меня превращается в дилемму: что надеть, чтобы и не замерзнуть, и не упариться. И тут-то мне на помощь и приходят два отличных сайта с очень точными прогнозами погоды. В свое время мне помог найти их мой товарищ, но в ЖЖ он не пишет, так что свет понесу в народ я. Кто о них в курсе, не спешите закидывать яйцами за баян, ведь многие до сих пор за погодой ходят на туповатые и врущие через раз Гисметео и Яндекс.

Внизу небольшой обзор двух отличных сайтов: РП5 и YR.no , а также ответы на несколько вопросов, которые могут возникнуть после знакомства с ними. Если покажется, что букав слишком много, просто примите к сведению мои рекомендации и поверьте, что эти два ресурса ни разу не подвели и не обманули.

Этот сайт, гость из Норвегии, в отличие от РП5 помимо очень точные прогнозов имеет очень красивое оформление. Русского языка, правда, нет. Но зато есть английский (переключается в правом верхнем углу).
Особенность сайта – куча разных способов предоставления информации, начиная от знакомых по Яндексу простеньких прогнозов-таблиц на 9 дней вперед (стоит заметить, что расшифровка по прежнему весьма детализирована), и заканчивая графиками и метеорологическими картами, изменяющимися во времени.
Лично для меня оптимальным и наиболее понятным видится умеренной "загруженности" график, который может также обзавестись еще и линией для давления и диаграммой облачности, если нажать на кнопку Detailed слева, но эта информация кажется мне излишней. Синие столбики на временной оси – это опять же уровень осадков в миллиметрах.

Теперь отвечу на пару вопросов, которые могут возникнуть после ознакомления с этими сайтами:

Q: Откуда у британцев и норвежцев информация о нашей погоде? Гидрометцентр наш уж наверняка лучше знает!
A: Вовсе нет. И Гидрометцентр, и все остальные знают о фактической погоде абсолютно одно и то же. Вся информация собирается наземными метеостанциями и выкладывается в общий доступ в системе свободного международного обмена метеоданными. Теперь любой, у кого есть в наличии суперкомпьютер с тысячей-другой процессоров может взять эти данные, обработать и попытаться предсказать, какая погода будет в том или ином месте в ближайшем будущем. Дело лишь за тем, кому это удастся сделать точнее.

Q: Мне непонятно, когда осадки обозначают как 2 мм/ 6 часов. Чего ждать на самом деле?
A: Понять очень легко. Вот как объясняет это РП5:
"Соотношение прямое: 1 мм соответствует 1 литру на 1 квадратный метр. То есть 12 мм - это большое 12-литровое ведро; 10 мм - 10-литровое ведро; 0.5 мм - пол-литровая бутылка; 0.2 мм - стакан воды на 1 кв. метр. Возможно, такое объяснение не слишком солидное, зато понятное."
Это открывает новые горизонты по сравнению с теми прогнозами погоды, где дождь вне зависимости от прогнозируемой интенсивности обозначается капелькой, или зонтиком. Понять, нужен ли этот зонтик вообще можно именно по этим миллиметрам: 0.2-1 мм – это очень мало, и скорее всего означает проливные дожди местами (то есть на 10% города прольются все 10 миллиметров, а над остальными 90% будет светить солнышко). А 4-10 мм – это уже внушительное количество, размазанное по огромной площади, и скорее всего дождь будет капать долго и везде.

Q: Какой дождь, у нас зима, мороз –30! Снег как в миллиметрах измерять?
A: Просто умножить на 10. 1 миллиметр осадков будет равен 1-сантиметровому сугробу.

Q: Было бы здорово, если бы можно было прогнозы с 10 разных источников усреднить.
Ага, кто-то уже до этого

Не каждое облако несёт в себе осадки , ведь для образования обаков обязательным условием является наличие воды в трех состояниях: газообразном, жидком и твердом, характерных для смешанных облаков. Выпадение осадков происходит только тогда, когда облако начнёт подниматься выше и охлаждаться. По происхождению, осадки подразделяют на такие виды: конвективные, фронтальные и орографические.

Конвективный тип осадков характерен для жарких климатических зон, в которых на протяжении года проходит интенсивное нагревание, вследствие чего вода испаряется. В это время преобладает восходящее движение влажного и теплого воздуха. Такие процессы можно наблюдать летом в умеренных поясах.

Фронтальные осадки образуются в случае встречи двух воздушных масс разных температур и других факторов. Фронтальные осадки наблюдаются в умеренном и холодном поясах.

Орографические осадки характерны для наветренных горных склонов, заставляющих воздух подниматься выше. При потере влаги воздух опускается, минуя горную цепь, но после прогревается, а относительная влажность удаляется от состояния насыщения.

По характеру выпадения осадки подразделяют на ливневые (непродолжительные, но интенсивные осадки на небольшой области), обложные (длительные и равномерные осадки средней интенсивности, охватывающие довольно большую область) и моросящие (им характерны мелкие и небольшое количество осадков ).

Измерение количества осадков.

Количество осадков определяют путем измерения толщины миллиметрового слоя воды, образующегося в результате их выпадения на горизонтальную поверхность и дальнейшего просачивания в почву. Для того, чтобы измерить количество осадков задействуют металлический цилиндр с установленной диафрагмой - дождемер, а также осадкомер, имеющий специальную защиту. Осадки твердого типа предварительно растапливаются, а полученное количество воды измеряют цилиндрическим сосудом, площадь дна которого в десять раз меньше дна дождемера. Когда слой воды в сосуде достигает цифры в 20 мм, это будет означать то, что выпавший на Землю слой составляет 2 м 2 мм в высоту.

• 1 - Дождемер, устанавливаемый на метеоплощадке для измерения жидких осадков;
• 2 - Почвенный дождемер, вкапывается вровень с грунтом, там также внутри установлено ведро для сбора осадков;
• 3 - Полевой дождемер - стеклянный высокий стакан с делениями, для оценки осадков на с/х полях;
• 4 - Осадкомер - для сбора жидких и твёрдых осадков (снег, крупа…);
• 5 - Плювиограф - самописец количества жидких осадков;
• 6 - Суммарный Осадкомер - для сбора осадков за большой период (неделю, 10 дней,...) в труднодоступных местах;
• 7 - Радиоосадкомер.

Все измерения учитываются за конкретный месяц для выведения месячных показателей, а впоследствии и годовых. Чем продолжительней наблюдение, тем точнее будет рассчитано количество осадков за разные промежутки времени для конкретного места наблюдений. Те линии на карте, точки которых соединяют с одинаковым количеством осадков в миллиметрах, называются изогиетами и указывают количество осадков за определенный промежуток времени (как например за год).

Распределение осадков на поверхности Земли.

На географическое положение осадков по земной поверхности влияет множество факторов: температура, испарение, влажность, облачность, атмосферное давление, океанические течения, ветер и расположение суши и моря. Температура является главенствующим фактором, так как влияет на интенсивность испарения и количество влаги.

В холодных широтах уровень испарения незначителен, поскольку воздух в этих широтах содержит очень мало водяного пара. Несмотря на то, что относительная влажность может быть достаточно высокой, при конденсации пара в любом случае будет мало осадков. В теплых краях наблюдается противоположная ситуация, в которой при большом уровне испарения наблюдается огромное количество осадков . Именно потому атмосферные осадки принято распределять зонально.

Наибольшее количество осадков (1000-2000 мм и более) наблюдается в экваториальном поясе, где круглый год высокие температуры, большое испарение и преобладание восходящих потоков воздуха.

В тропических широтах количество осадков меньше - от 300 до 500 мм, а в пустынных материковых областях меньше 100 мм. Причиной тому послужило господство высокого давления в сочетании с нисходящими потоками. Для восточных побережий, которые омываются теплыми течениями характерно большое количество осадков, в особенности летом.

В умеренных широтах число осадков возрастает до 500-1000 мм и наибольшее число осадков припадает на западные побережья, с преобладающими западными ветрами со стороны океанов. Огромное количество осадков также вызвано теплым течением и присутствием горного рельефа.

В полярных зонах количество осадков довольно низкое - от 100 до 200 мм. Это обусловлено пониженной влажностью в воздухе, но при этом с большой облачностью.

Количество выпадающих осадков не всегда определяет условия увлажнения. Характер увлажнения выражается с помощью коэффициента увлажнения - соотношения количества осадков к испаряемости за одинаковый период - К = О / В, где - коэффициент увлажнения, О - годовое количество осадков, а B является величиной испаряемости. В случае, если K=1, то увлажнение достаточное, если больше - избыточное, а если меньше - недостаточное. Увлажнение подразумевает тот или иной тип природных зон: при избыточном и достаточном увлажнении могут произрастать леса, недостаточное и близкое к единице увлажнение характерно для лесостепей и саванн, низкие и более близкие к нулю показатели подразумевают степи, пустыни и полупустыни.