17. Горизонтальные осадки, условия их образования

При конденсации или сублимации влаги на поверхности суши образуются наземные гидрометеоры: роса, иней, твердый и жид-кий налеты, изморозь, гололед. Роса и иней возникают при ночном выхолаживании подстилающей поверхности до точки росы в резуль­тате интенсивного излучения. Роса образуется в теплое время года при конденсации на поверхности водяного пара в виде капель. Иней появляется весной и осенью во время заморозков при сублимации водяного пара в виде кристаллов. Поскольку роса и иней образуют­ся непосредственно на охлажденных поверхностях, а не выпадают из воздуха, их не счи­тают атмосферными осадками. Образованию росы и инея способствуют те факторы, которые благоприятствуют интенсивному ночному выхолаживанию: безоблачная погода, слабый ветер, продолжительные ночи, котловинный рельеф, куда стекает холодный воздух, и др.

Твердый налет — корка льда толщиной 1 —3 мм обычно на вертикальных поверхно­стях: наветренных сторонах домов, деревьев, столбов. Жидкий налет — водяной налет на вертикальных и близких к ним поверхностях при отсутствии дождя. Они образуются в хо­лодную половину года, в любое время суток при температуре, близкой к нулю, при втор­жении теплого влажного воздуха.

Изморозь — белые, рыхлые кристаллы, похожие на бахрому, возникающие зимой на деревьях, проводах, углах домов и др. Обра­зуется во время тумана, когда влага в возду­хе находится в переохлажденном капельно­жидком состоянии. При значительных морозах с капель тумана, находящихся в воздухе, вла­га испаряется. Водяной пар, соприкасаясь с холодными предметами, сублимируется, обра­зуя кристаллы льда тонкой структуры, — это кристаллическая изморозь (морозные узоры на окнах и пр.). Толщина ее обычно не более 1 см, и опасности она не представляет.

Гололед — ледяная корка на земле, на поверхности снега, на деревьях и других предметах, образующаяся при выпадении переохлажденного дождя и намерзания капель на хладных поверхностях. Гололед случается при небольшой отрицательной температуре воздуха. Он вызывает дорожные катастрофы, трав­мы людей, обледенение аэродромов, повреждения озимых посевов и т. д. В свободной атмосфере возможно обледенение самолетов, из-за чего ухудшаются их аэродинамические качества. Гололед и гололедица не одно и то же. Гололедица — слой льда на земле, об­разовавшийся после оттепели или дождя в ре­зультате похолодания и замерзания воды.

Туман — взвешенные в воздухе капли воды и (или) кристаллы льда, понижающие горизонтальную видимость до 1 км. Менее плотная, чем туман, совокупность капель и кристаллов, при которой горизонтальная видимость более 1 км, называется дымкой. Кро­ме того, размеры капель при дымке меньше, что тоже влияет на видимость. Туман и дым­ка — результат конденсации и сублимации во­дяного пара в приземном слое атмосферы.

От тумана и дымки следует отличать мглу — по­мутнение нижних слоев атмосферы за счет взвешенных в воздухе частиц пыли, гари и ды­ма при лесных и торфяных пожарах (своеоб­разный «сухой туман»). Туман и дымка могут возникать как при положительной, так и при отрицательной температуре воздуха, если до­стигается точка росы и в воздухе есть ядра конденсации. При образовании туманов глав­ной причиной насыщения воздуха является охлаждение его от земной поверхности, а не адиабатическое понижение температуры.

18.Ландшафтная классификация климатов Л. С.Берга. Ее структура, достоинства и слабые стороны Л. С. Берг предложил классификацию климатов, которая исходит из разработанной им классификации ландшафтно-географических зон суши. Так как климат является одним из определяющих компонентов географического ландшафта, то климатические зоны, по Бергу, в общем, совпадают с ландшафтно-географическими зонами, хотя есть и некоторые расхождения. Для определения границ климатических зон все типы климатов Берг разделяет на два крупных класса: А. Климаты низин . Б. Климаты возвышенностей.

В основе лежат ландшафтные зоны тундры, тайги, лиственных лесов и т.д. Климатические зоны, выделяемые Бергом, находятся в соответствии с этими ландшафтными зонами. По классификации Л.С.Берга различают следующие климатические зоны: 1.вечного мороза; 2.тундры ; 3.тайги; 4.лиственных лесов умеренной зоны; 5.муссонный климат умеренных широт; 6.степей; 7.средиземноморский; 8.субтропических лесов; 9.внетропических пустынь; 10.субтропических пустынь; 11.саванн; 12.влажного тропического леса. Климатическая классификация Берга очень проста и удобна. Она увязывает климатические условия различных зон с их физико-географическими условиями- с почвенным покровом и растительностью. Она подчеркивает, что между климатом, рельефом, почвенным покровом и растительностью наблюдается самая тесная связь и взаимодействие. Совокупность всех этих факторов создает в различных областях определенные и характерные ландшафты, в создании которых климат играет большую роль.

19. Суточный и годовой ход упругости водяного пара и ее изменения с высотой Влажностью воздуха называют содержание водяного пара в атмосфере. Водяной пар является одной из важнейших составных частей земной атмосферы. Водяной пар непрерывно поступает в атмосферу вследствие испарения воды с поверхности водоемов, почвы, снега, льда и растительного покрова, на что затрачивается в среднем 23 % солнечной радиации, приходящей на земную поверхность. Наибольшее количество водяного пара содержится в нижних слоях воздуха, непосредственно прилегающих к испаряющей поверхности. В вышележащие слои водяной пар проникает в результате турбулентной диффузии. Проникновению водяного пара в вышележащие слои способ­ствует то обстоятельство, что он легче воздуха в 1,6 раза , поэтому воздух, обогащенный водяным паром, как менее плотный стремится подняться вверх. Распределение упругости водяного пара по вертикали зависит от изменения давления и температуры с высотой, от процессов конденсации и облакообразования. Поэтому трудно теоретически установить точную закономерность изменения упругости водяного пара с высотой. 20. Генетическая классификация климата Б.П. Алисова. Её структура, достоинства и слабые стороны. Борис Павлович Алисов предложил выделять климатические зоны и области, исходя из условий циркуляции атмосферы. В его сетке климатического районирования выделено семь климатических поясов в которых климатообразование круглый год происходит под преобладающим воздействием воздушных масс только одного типа: экваториального, тропического, умеренного (полярного) и арктического (в южном полушарии антарктического) воздуха. Между ними он различает шесть переходных зон, по три в каждом полушарии, характеризующихся сезонной сменой преобладающих воздушных масс. Это две субэкваториальные зоны, или зоны тропических муссонов, в которых летом преобладает экваториальный, а зимой – тропический воздух; две субтропические зоны, в которых летом преобладает тропический, а зимой – умеренный воздух; зоны субарктическая и субантарктическая, в которых летом преобладает умеренный, а зимой – арктический и субантарктический воздух.

21. Туманы, их виды, происхождение, географическое распределение Туман — атмосферное явление, скопление воды в воздухе, образованное мельчайшими частичками водяного пара (при температуре воздуха выше −10° — капельки воды, при −10..−15° — смесь капелек воды и кристалликов льда, при температуре ниже −15° — кристаллики льда, сверкающие в солнечных лучах или в свете луны и фонарей). Туман возникает в том случае, когда у земной поверхности создаются благоприятные условия для конденсации водяного пара. Нужные для этого ядра конденсации существуют в воз­духе всегда. Однако в больших промышленных центрах содер­жание в воздухе ядер конденсации, притом крупных, резко по­вышено. Поэтому повторяемость и плотность туманов в больших городах больше, чем в загородных местностях. Виды: Собственно туман — сплошной туман с горизонтальной видимостью менее 1 км на высоте 2 м, хорошо развит по вертикали, что не позволяет определить состояние неба, количество и форму облаков. Дымка — сильно-разреженный туман, представляющий собой однородное серое или голубое помутнение атмосферы. Горизонтальная дальность видимости при таком явлении составляет 1—9 км. Поземный туман — туман, низко стелящийся над поверхностью земли или водоёма сплошным тонким слоем или в виде отдельных клочьев. Просвечивающий туман — туман - дурак. при котором на высоте 2 м составляет менее 1 км, слабо развитый по вертикали, что позволяет определить состояние неба, количество и форму облаков.

22.Роль водяного пара, углекислого газа и озона в атмосфере. Экологические значения и мониторинг озона в атмосфере Водяной пар, озон и углекислый газ обладают замечательным свойством поглощать земное излучение. Основная масса водяного пара содержится в тропосфере. Среди остальных газов, входящих в состав атмосферы в средних широтах, водяной пар составляет всего лишь около 1%, однако в силу своей большой поглощательной способности он поглощает около 25% земного излучения. Столько же земного излучения поглощает и озон, содержащийся в атмосфере в очень небольшом количестве. Водяной пар наиболее интенсивно поглощает радиацию с длиной волн 5,0—7,5 мк, углекислый газ — с длиной волн 12,9—17,1 мк, озон задерживает длинноволновую радиацию с длиной волн 9,4—9,8 мк. Благодаря своей способности погло­щать около половины длинноволновой земной радиации водя­ной пар, озон и углекислый газ предохраняют землю от быст­рого охлаждения, создавая так называемый оранжерейный, или парниковый, эффект, на котором остановимся несколько ниже. Отметим еще одну важную роль озона. Озон поглощает не только длинноволновое (тепловое) излучение Земли, но и, главное, ультрафиолетовую радиацию Солнца. В нижних слоях атмосферы озон содержится в ничтожном количестве. С высотой содержание озона в атмосфере возрастает, достигая макси­мума в стратосфере, на высотах 24—28 км, а на высотах 60— 70 км он исчезает.

23.Суточный и годовой ход осадков. Их типы Для определения суточного хода необходимо осадки, выпавшие за определённый интервал времени, выразить в % от их общего суточного количества. Суточный ход осадков очень сложен. На суше различают два основных типа суточного хода: континентальный и береговой. Континентальный тип суточного хода осадков характеризуется наличием двух максимумов и двух минимумов. Первый максимум наблюдается рано утром (слабый), второй максимум – после полудня (основной), летом выражен резче. Главный минимум наблюдается после полуночи, второй минимум – перед полуднем. Береговой тип характеризуется наличием одного максимума (ночью и утром) и одного минимума (в послеполуденные часы). Данный тип лучше выражен летом.

Годовой ход осадков зависит от широты места, удаленности от побережья, общей циркуляции атмосферы и других факторов. Сезонность выпадения осадков зависит от общей циркуляции атмосферы. Основные типы годового хода осадков: Экваториальный (10˚ с.ш. – 10˚ ю.ш.). 2 дождливых сезона, разделенных ср. сухими, дождливые сезона приходятся на время после равноденствий, когда наиболее сильно развивается конвекция. Тропический. Один дождливый сезон (летний) при наивысшем стоянии солнца, его продолжительность вблизи тропиков достигает 4 месяца, соответственно 8 месяцев – сухие. Тип тропических муссонов отмечен в тех районах тропиков, где развита муссонная циркуляция (Индия, юго-восток Китая, север Австралии). Средиземноморский тип. Максимум зимой (умеренный воздух), минимум – летом (субтропические антициклоны). Наблюдается в Калифорнии, на юге Африки, юге Австралии, побережье Средиземного моря. Внутриматериковый тип умеренных широт. Максимум летом, минимум – зимой. Область распространения: Европа, Азия (очень редко), Северная Америка. Морской тип умеренных широт. Распределение осадков равномерное или максимум приходится на осень и зиму (наблюдается в Западной Европе). Муссонный тип умеренных широт. Максимум летом, минимум зимой (как в п. 5), но амплитуда значительно больше за счёт летних осадков. Полярный тип. Максимум летом, т.к. температура воздуха летом выше, чем зимой, годовые суммы осадков незначительные. В местах с сильно развитой циклонической деятельностью максимум может сдвигаться на зиму, а количество осадков увеличивается..

24. Характеристика субэкваториального климатического пояса господствует режим тропических муссонов, распространённый в некоторых частях тропических океанов, в частности в Индийском океане и на западе Тихого океана, а также над Южной Азией и в тропиках Африки и Южной Америки. В этих областях зимой господствует восточный (пассатный) перенос, меняющийся летом на западный перенос. Резко меняются по сезонам также абсолютная и относительная влажность воздуха (максимум летом) и облачность (резкий максимум летом и резкий минимум зимой); например, в Колкате облачность составляет 84% в июле и 8% в январе. Можно сказать, что при летнем муссоне распространяются в сторону высоких широт условия экваториальной зоны, а при зимнем муссоне распространяются к низким широтам условия субтропического пояса высокого давления. В связи с сухой зимой для климата тропических муссонов особенно характерен ландшафт саванн, т. е. тропической лесостепи. Высокие температуры и влажность

25.Ветер,его характеристики. Силы, влияющие на ветер . Барический закон ветра. Ветер — поток воздуха, который быстро движется параллельно земной поверхности. Воздушные массы перемещаются как в горизонтальном направлении параллельно земной поверхности, так и в вертикальном, меняя свою высоту. Сила ветра достаточно широко используется в энергетике как один из восполнимых природных источников. Из различных областей применения такого явления как сила ветра, стоит упомянуть также аэродинамическую трубу.

Движение воздуха под действием силы барического градиента стремятся развиваться прямолинейно, вдоль этого градиента. При этом воздух движется из области большего давления к области меньшего давления, но с отклонением, вызванным действием силы Кориолиса.

Барический закон ветра — эмпирическое правило, устанавливающее связь между направлением ветра и направлением горизонтального градиента атмосферного давления, выражающаяся в том, что вектор скорости ветра отклоняется от направления вектора барического градиента в северном полушарии вправо, а в южном — влево.

26.Климаты Арктики и Антарктиды, их сходства и различия Климат. Действительно, полярные территории отличаются суровыми климатическими условиями. Это ледяные пустыни, вечные снега, айсберги. Но и здесь сходство не настолько полное, как нам кажется. Теплые течения заходят достаточно далеко вдоль северного побережья Евразии, чтобы сделать арктический климат более мягким, температурные минимумы здесь выше, а перепад температур мягче, чем в антарктических широтах. Северный полюс и прилегающие к нему водно-ледяные просторы и острова вплоть до побережья материков Евразии и Северной Америки — «владения» Арктики. Южный полюс и прилегающие к нему территории, ограниченные антарктической конвергенцией — местом встречи холодных антарктических течений с более теплыми водами Тихого океана и Атлантики — Антарктика. Данное явление отмечается на 48-61 южной параллели и характеризуется резким изменением температуры вод на несколько градусов. Таким образом, площадь южного антипода Арктики — Антарктики — почти в два раза больше. Еще одно отличие — материковые территории. Арктику и Антарктику и здесь можно считать антиподами. Центр Арктики — Северный полюс лежит в Северном Ледовитом океане, а материковые арктические территории — лишь небольшие прибрежные части крупных образований Евразии и Северной Америки, «обрамляющие» арктическую зону по краям.

27. Радиация в атмосфере. Радиационный баланс Радиация в атмосфере - это электромагнитное излучение Солнца, которое распространяется со скоростью 300000 км / с. ее составляющими являются видимый свет и невидимые глазом гамма-лучи, рентгеновские, ультрафиолетовые, инфракрасные лучи, радиоволны. Солнце является для Земли основным источником тепла и света. Лучистая энергия Солнца превращается в тепло частично в самой атмосфере, но главным образом на земной поверхности. Она нагревает верхние слои почвы и воды, а от них и воздуха.

Нагретая земная поверхность и нагретая атмосфера сами излучают невидимую инфракрасную радиацию в космическое пространство и охлаждаются. Излучение Солнца, которое получает поверхность Земли, может быть разделено на прямой, рассеянный и поглощено. Это связано с его изменениями при прохождении через атмосферу. В целом в атмосфере поглощается 15-20% солнечного излучения. Поглощение меняется во времени в зависимости от содержания в воздухе поглощенных субстанций (прежде всего водяного пара и пыли), а также от высоты Солнца над горизонтом, так как при этом меняется толщина воздуха, через которую проходят лучи.

Радиационный баланс – это алгебраическая сумма потоков радиации в определённом объёме или на определённой поверхности. Напр., когда говорят о радиационном балансе атмосферы или системы «Земля – атмосфера», чаще всего подразумевают радиационный баланс земной поверхности, определяющий теплообмен на нижней границе атмосферы. Он представляет собой разность между поглощённой суммарной солнечной радиацией и эффективным излучением земной поверхности. Отношение количества радиации, отраженной от поверхности, к количеству радиации, падающей на эту поверхность, называется альбедо. Радиационный баланс определяется из уравнения

где А — альбедо, 1_Э — эффективное излучение.

28.Проблемы прогноза погоды. Её роль в народном хозяйстве Долгосрочные метеорологические прогнозы являются сложной проблемой с длительной историей. Задача долгосрочного прогнозирования впервые была поставлена на Втором международном метеорологическом съезде в 1906 году .

При разработке метеорологических прогнозов используются три основных подхода: синоптический, гидродинамический и эмпирико-статистический. Первая и самая главная – субъективность. Любое изменение атмосферного агента необходимо отслеживать с помощью объективных методик: температура измеряться с помощью термометра, осадки – осадкомера и т.д. Опасность впасть в субъективную оценку с помощью ощущений – сегодня холодно, завтра тепло, игнорируя все, что не подходит, очень вероятна. Вторая проблема – слабая оправдываемость долгосрочных прогнозов. До сих пор не разработана методика таких прогнозов, а именно они существенны для нужд сельского хозяйства, планирования сроков посевов и сортов. Например, аргентинские и чилийские фермеры, предупрежденные о появлении Эль - Ниньо, начинают применять влаголюбивые сорта и т.д. На данный момент больше опыта накоплено в краткосрочных прогнозах. Самым мощным фактором является отсутствие статистически обоснованного понимания того, какие именно агенты имеют преимущественное влияние на погоду: знаки, в которые попадают кардинальные дома или планеты в этих же домах, а может быть и взаимное расположение (аспектация) планет.

29.Адиабатические процессы в атмосфере Адиабатическим процессом называется термодинамический процесс, при котором изменение температуры в некотором объеме воздуха происходит без теплообмена с окружающей средой. При адиабатических процессах расширение воздуха сопровождается его охлаждением, а сжатие – нагреванием. В атмосфере адиабатические процессы наблюдаются при вертикальных движениях воздуха. Различают сухоадиабатические процессы (происходят в сухом или влажном, но ненасыщенном воздухе) и влажноадиабатические процессы (во влажном, насыщенном воздухе) Там же было выяснено, что при адиабатическом расширении газ охлаждается, так как при этом совершается работа против сил внешнего давления, в результате чего внутренняя энергия газа уменьшается. Воздух в восходящем потоке расширяется, так как, поднимаясь, он попадает в области все меньшего давления. Этот процесс происходит практически без теплообмена с окружающими слоями воздуха, тоже поднимающимися и тоже охлаждающимися. Поэтому расширение воздуха в восходящем потоке можно считать адиабатическим. Итак, подъем воздуха в атмосфере сопровождается его охлаждением. Проявления действия адиабатических процессов в атмосфере весьма многочисленны и разнообразны. Пусть, например, воздушный поток на своем пути встречает высокий горный хребет и вынужден подниматься по его склонам вверх. Восходящее движение воздуха сопровождается его охлаждением. Поэтому климат горных стран всегда холоднее климата ближайших равнин, и на больших высотах господствует вечный мороз. На горах, начиная с известной высоты (на Кавказе, например, с высоты 3000-3200 м), снег уже не успевает стаять летом и накапливается год за годом в виде мощных снежников и ледников.

30.Методы комплексной климатологии. Вклад русских ученых в развитие комплексного направления в климатологии. Метод климатологической обработки материала метеорологических наблюдений, состоящий в том, что отдельные метеорологические элементы в определенных градациях объединяются в комплексы, называемые типами погоды; повторяемость и последовательная смена таких типов-погоды характеризует климат местности. Климат при этом понимается как совокупность и последовательность типов погоды. Метод предложен Ε. Ε. Федоровым. Во второй половине XIX в. климатология была по преимуществу наукой описательной. Она опиралась на данные наблюдений еще немногочисленной тогда сети метеорологических станций. Обработка этих данных в основном сводилась к получению средних значений отдельных метеорологических элементов, по которым строились примитивные климатические карты. Некоторыми учеными того времени отрицалась даже необходимость и своевременность каких-либо обобщений результатов обработки материалов наблюдений или решения на их основе задач прикладного характера.

Русская климатология была преобразована трудами А. И. Воейкова (1842—1916). Заслуги этого выдающегося ученого были настолько велики, что нередко именно его считают основоположником климатологии как науки. Действительно, А. И. Воейкову принадлежит постановка вопроса о связи физических процессов, протекающих в атмосфере, с процессами в твердой и жидкой оболочках Земли; им были изучены основные закономерности этой связи в конкретных географических условиях. Воейков не только четко видел перспективы развития климатологии, но и широкие возможности связи этой науки с практикой, которым посвящено немало его работ. Работы Воейкова существенно дополнили выполненные в конце XIX в. исследования В. В. Докучаева, в которых была установлена взаимосвязь климата со всеми составляющими процессов в географической оболочке Земли. Внедрение прогрессивных установок Воейкова и Докучаева в практику климатологических исследований произошло не сразу. Для реализации некоторых из них в то время даже не было условий. Но плодотворность их идей была весьма велика и послужила одним из средств повышения эффективности климатологического обслуживания в советское время.

31. Предмет и задачи метеорологии и климатологии. Методы исследования в метеорологии и климатологии. Вклад русской науки в развитие космических методов изучения атмосферы . Метеорологией называется наука об атмосфере - воздушной оболочке Земли. Она относится к геофизическим наукам, поскольку в ней, на основе законов физики, изучаются определенные категории физических процессов, присущие Земному шару. Климатология - это наука о климате, то есть о совокупности атмосферных условий, присущих определенной местности в зависимости от ее географической обстановки. Основная задача метеорологии– изучение атмосферных явлений за счет накопления данных об изменениях в пространстве и во времени. Конечной целью метеорологии есть отыскание возможностей и конкретных путей управления атмосферными явлениями и изменения их в желательном для нас направлении. В метеорологических исследованиях наиболее широко используются 3 метода – наблюдений, экспериментов, статистического и физико-математического анализа. Основным из них является метод наблюдений в естественных условиях. Что бы получить сравнимые материалы, наблюдения проводят в единые сроки по гринвичскому времени, стандартными приборами, по одинаковым методикам. Метод экспериментов заключается в проведении различных опытов по моделированию физических процессов в облаках, по рассеиванию облаков и туманов, по вызыванию осадков в естественных и лабораторных условиях. Физико-математический метод в настоящее время приобретает все большее значение. Базируется он на законах физики с применением математических методов, что позволяет создавать сложнейшие модели атмосферных процессов, представляющих собой систему дифференциальных уравнений. ….. В список попали и Николай Коперник с Исааком Ньютоном, чьи заслуги не вызывают никаких сомнений, и «звезда» современного освоения космоса Элон Маск, который обещает сделать ракеты такими же привычными для землян, как самолеты..