книги из ГПНТБ / Подобедов, Н. С. Общая физическая география и геоморфология учебник

Перистослоистые

Б000м

. Слоистые / ,

Рнс. 33. Типы облаков

с иной скоростью. Эти облака состоят из смеси водяных капель, и ледяных кристаллов. Из них выпадают продолжительные дожди

Кучевые облака—свойственны хорошей погоде. Они выглядят как изолированные плотные облачные массы с почти горизонтальным основанием, округлыми краями и куполообразными вершинами. В зависимости от их положения относительно Солнца, одна часть кучевого облака может быть ослепительно белой, а другая часть или основание — темно-серой. Кучевые облака состоят из водяных капель, но они недостаточно развиты для того, чтобы из них могли

В нижней части эти облака состоят из капель воды, а в верхней — из ледяных кристаллов. Кучево-дождевые облака известны также под названием грозовых облаков. Они имеют неровное темное основание и обычно простираются вверх на большую высоту. Из этих облаков летом выпадают сильные ливневые дожди, иногда сопро­ вождаемые градом и грозой.

Облачность — это степень покрытия неба облаками. Она опре­ деляется обычно визуально в десятых долях покрытия неба облаками, например: 0 — чистое небо, 1 — одна десятая часть неба покрыта облаками, 10 — сплошная облачность.

Остановимся вкратце на образованиях подобных облакам — тумане и дымке.

Туманом называют скопление у земной поверхности продуктов конденсации водяного пара (капелек воды или кристаллов льда), вызывающее помутнение воздуха.

Если помутнение воздуха невелико и когда частицами, вызы­ вающими это помутнение, являются микроскопические капельки воды, пылинки и кристаллики льда, то такое помутнение воздуха называется дымкой. Дымка ослабляет красочные различия объектов земной поверхности и дальность видимости.

В случаях, когда наблюдается сильное помутнение воздуха, вызванное не продуктами конденсации, а наличием в воздухе мель­ чайших твердых частиц, такое явление носит название мглы. Мгла часто наблюдается при пыльных бурях в пустынных или степных районах, а также при лесных пожарах и над крупными промыш­ ленными городами.

Туманы, дымка и мгла делают воздух малопрозрачным и тем самым весьма затрудняют производство геодезических и аэросъе­ мочных работ.

Кроме конденсации водяного пара внутри атмосферы этот про­ цесс может происходить на земной поверхности и на наземных предметах. Продукты конденсации этого типа называются наземными

61

укрупнение капелек воды или кристалликов льда. Только такие элементы облака способны преодолеть сопротивление и восходящие токи воздуха. Укрупнение это может происходить как путем слияния капелек и сцепления кристалликов, так и очень часто за счет испаре­ ния одних элементов облака, последующего диффузного переноса водяного пара и его конденсации на других элементах.

Дождевые капли имеют размеры в пределах 0,025—0,6 см, однаке чаще всего крупные капли при падении разбиваются еще в воздухе на более мелкие капли.

По характеру выпадения осадки подразделяются на обложные, ливневые и моросящие.

Обложные осадки в виде дождя или снегопада выпадают в течение длительного времени из слоисто-дождевых облаков. Капли воды и величина снежинок здесь среднего размера.

Ливневые осадки состоят из крупных капель воды, хлопьев снега зимой или же из крупных градин. Они обычно выпадают из кучево­ дождевых облаков.

Моросящие осадки (морось летом) характеризуются очень мелкими каплями (менее 0,5 мм) воды или аналогичных размеров снежинками. Осадки этого типа выпадают обычно из слоистых облаков.

Количество жидких или твердых осадков, выпадающих на тот или иной участок земной поверхности, определяется толщиной того слоя воды, который образовался бы на земной поверхности, если бы вся вода, выпавшая в виде дождя или получившаяся вследствие таяния снега, не просачивалась в почву, не испарялась и не стекала по поверхности в пониженные места. Толщина этого слоя обычно измеряется в миллиметрах.

В тех случаях, когда из облаков выпадают кристаллы льда, которые, не растаяв, достигают земной поверхности, мы говорим о твердых осадках. К их числу относится снег, крупа и град.

Снег представляет собой шестигранные кристаллы льда с лучами. Он образуется в процессе сублимации.

Крупа бывает двух видов — снежная и ледяная. Снежная крупа имеет вид округлых снежных ядрышек небольшого размера. Они легко сжимаются пальцами. Ледяная крупа имеет ту же форму, но в отличие от снежной, ядрышки имеют оледеневшую поверхность и при падении на землю они подскакивают.

Град — это ледяные шарики или кусочки льда неправильной формы, образующиеся вследствие намерзания воды на ледяном кристалле. Образование града происходит при мощных восходящих движениях воздуха, что характерно для сильных гроз. Поэтому град выпадает только летом.

На Земле за год выпадает 520 тысяч кубических километров осадков. Из этого количества над океанами выпадает 79% и над сушей — 21 %. В целом на Земле количество выпадающих осадков равно количеству испаряемой влаги. Однако над сушей количество выпадающих осадков превосходит испарение, а над океанами испа­ рение больше осадков.

63.

Рис. 34. Карта распределения годовых сумм осадков на поверхности земного шара:

сухие зоны: 1 — менее 25 см; умеренные зоны: 2 — 25—50 см, 3 — 50—100 см; влажные зоны: 4 — 100—200 см, о — более 200 см

В экваториальной зоне осадков выпадает больше, чем испаря­ ется влаги. Эта же закономерность отмечается и в областях распро­ странения влажного умеренного климата, однако абсолютное коли­ чество осадков здесь меньше. В тропических широтах над океанами, а также над внутренними водоемами пустынь умеренного пояса испарение больше суммы выпадающих здесь осадков. Внутри ма­ териков количество выпадающих осадков меньше, чем на их ок­ раинах.

Распределение осадков на Земле имеет зональный характер, что определяется зональным распределением тепла и особенностями циркуляции атмосферы.

На Земле существуют зоны с определенным количеством осадков. В области экваториальных широт максимум осадков, в области тропических широт — минимум, в области широт умеренного кли­ мата снова максимум и минимум осадков в полярных районах

(рис. 34).

Экваториальная зона максимального количества осадков (1000— 3000 мм) располагается между 17—20° северной и южной широты. Выпадение здесь большого количества осадков объясняется прежде всего высокой температурой и большой относительной влажностью воздуха. Кроме того, пассаты приносят сюда огромное количество влаги, поскольку там, где они дуют происходит усиленное испарение влаги с поверхности океанов.

Много осадков выпадает в Южной Азии (Индия). Этому способ­ ствует хорошо выраженная здесь муссонная циркуляция. Муссоны, несущие большое количество влаги с Индийского океана, достигая склонов Гималаев, поднимаются вверх и при этом воздух резко охлаждается, в результате чего здесь выпадает много осадков. На южных склонах Гималаев в районе Черрапунджи находится одно из самых дождливых мест на Земле. В среднем за год здесь выпадает 11 680 мм осадков, а в отдельные годы количество осадков достигает

23 000 мм.

Под тропиками, между 20 и 30—32° широты, в обоих полушариях находятся сухие зоны, к которым приурочены наиболее обширные пустыни (Сахара, Западно-Австралийская, Калахари и др.). В пу­ стынях осадки выпадают вообще не каждый год и годовое количество осадков редко превышает 50 мм. Такая сухость этих районов объясня­ ется прежде всего тем, что господствующие здесь пассаты весь скуд­ ный запас водяного пара уносят отсюда к экватору. Не менее важное значение в этом отношении имеет постоянное присутствие здесь антициклонов. Воздух в них опускается и при этом нагревается от земной поверхности, а следовательно, удаляется от точки росы. Наконец, западные берега материков в тропической зоне омываются холодными течениями. Вследствие этого воздух над водой холоднее, чем над прилегающей сушей. При данных условиях конденсация водяных паров над сушей невозможна.

От 30—33° северной и южной широты в сторону полюсов коли­ чество выпадающих осадков увеличивается и в области умеренных

широт обоих полушарий (45—55°) достигает второго максимума, но меньшего по количеству выпадающих осадков, чем экваториаль­ ный. В среднем за год здесь выпадает около 500 мм осадков. Обра­ зование этого второго максимума осадков обусловлено западным переносом воздушных масс (см. § 23), а также и тем, что сюда часто проникают циклоны, с которыми связано выпадение значительного количества осадков.

количество осадков в этих областях объясняется преобладанием здесь низких температур и незначительным испарением влаги с по­ верхности. В среднем за год количество осадков здесь менее 250 мм, но сухими эти области не являются, так как из-за низких температур влага с поверхности не может испариться.

§ 26. Погода, ее элементы и методы наблюдения за ними

Состояние земной атмосферы постоянно изменяется в течение суток , месяцев и года. В ней происходят различные физические про­ цессы, оказывающие огромное влияние на жизнь и хозяйственную деятельность человека. Физическое состояние атмосферы и проис­ ходящие в ней процессы выражаются посредством так называемых метеорологических элементов. В числе последних наиболее важными являются: температура и влажность воздуха, давление воздуха, облачность, осадки, ветер, температура и влажность почвы. Эти элементы постоянно находятся в тесной взаимной связи и проявля­ ются в сложных изменчивых сочетаниях. Их называют элементами погоды. Погодой называется состояние атмосферы над данной терри­ торией и за данное время, определяемое физическими процессами, совершающимися в ней при взаимодействии с земной поверхностью.

Систематическое наблюдение за погодой в СССР осуществляется посредством сети государственных метеорологических станций и по­ стов, расположенных во всех районах страны.

На станциях наблюдают над метеорологическими элементами, ре­ зультаты передаются по радио в центры их обработки, где составля­ ются карты погоды, называемые синоптическими картами. Т акие карты составляются несколько раз в день и ими пользуются для прогнозирования погоды.

Для составления синоптических карт используются специальные бланковые карты, на которых обозначаются все метеорологические станции, где производились наблюдения над погодой и откуда по радио сообщались метеорологические элементы в определенные часы.

Сведения о погоде за один и тот же час из различных мест нано­ сятся условными значками на бланковую карту, что позволяет видеть состояние погоды одновременно в разных районах.

Все элементы погоды — давление атмосферы, температура, влаж­ ность, облачность, ветер — наносятся около каждого пункта наблю­ дения в строго определенном порядке.

66

Метеорологическая станция на карте обозначается маленьким кружком. Стрелка указывает направление ветра. Оперение на стрелке обозначает силу ветра в баллах. 1 балл соответствует ско­ рости ветра ~ 2 м/с. Зачерненность кружка означает степень покры­ тия неба облаками. Слева от кружка показана температура воздуха.

КАРТА ПОГОДЫ

В 21 нас 12 ноября 1948 года

О__ направление* сипа ветра в баллах

м снег

_v Ливневый снег

=Туман

-6 температура воздуха

изобары

м * Теплый фронт

J-*-* Холодный фронт Ш Л .Л Окклюзия

"///'З о н а осадков

Рис. 35. Синоптическая карта

После нанесения на карту метеорологических элементов про­ изводится ее анализ, в процессе которого проводят изобары (сплош­ ные черные линии), обозначают атмосферные фронты (красным цве­ том — теплый, синим — холодный), зеленым цветом выделяют зоны осадков, а желтым — грозы, метели и др. Сравнивая синоптические карты, составленные по данным нескольких последовательных часов наблюдений, устанавливают закономерности развития тех или иных метеорологических явлений. Если путем сравнения синоптических карт за последние 12 ч выявлено, что тот или иной фронт двигался на протяжении 200—250 км, не меняя своих особенностей, то можно считать, что и в ближайшие часы он будет двигаться с той же

скоростью, сохраняя при этом свои характеристики. Если, скажем, в движении циклона отмечено, что в первые 6 ч он двигался со скоростью 40 км/ч, вторые 6 ч — 36 км/ч и третьи 6 ч со скоростью 28 км/ч, то есть основания предполагать, что и в дальнейшем этот циклон будет замедлять свое движение. Образец синоптической карты представлен на рис. 35.

§ 27. Метеорологическая служба, метеорологические спутники Земли и прогнозирование погоды в СССР

Изучение погоды имеет огромное практическое значение для человеческого общества. Поэтому во всех странах существуют специальные государственные организации, называемые метеоро­ логическими службами. В СССР она возглавляется Главным управле­ нием гидрометеорологической службы при Совете Министров СССР.

В настоящее время на Земле имеется около 11 000 метеороло­ гических станций, которые располагаются на суше, на особых морских судах и на дрейфующих льдинах в океанах полярных районов. Кроме того, в некоторых труднодоступных районах (на высоких горах, на ледниках, в океанах и др.) установлены автома­ тические радиометеорологические станции, которые в определенные часы передают по радио, без помощи человека, соответствующие сведения об элементах погоды. К числу современных средств иссле­ дования атмосферы относятся также специальные метеорологические ракеты. С помощью этих ракет измеряют в верхней атмосфере давле­ ние, температуру, плотность воздуха, силу и направление ветров, а также химический состав воздуха. Результаты соответствующих измерений с помощью телевизионных устройств передаются на приемный пункт, расположенный на Земле.

В настоящее время все шире для изучения метеорологических условий применяются метеорологические искусственные спутники Земли. Они дают возможность изучать распределение облачности над поверхностью Земли, состав атмосферы, вертикальное распре­ деление температуры воздуха и др. Объем сведений об атмосфере, который можно получить с метеорологических спутников, прибли­ зительно в 10—20 раз больше по сравнению с тем, что мы имеем с помощью обычных средств. Поэтому в последние годы широко развивается космическая метеорология и в космос посылаются ме­ теорологические искусственные спутники Земли несколькими стра­ нами и в том числе СССР.

Особый интерес в связи с этим представляет возможность полу­ чать за короткие сроки сведения о распределении облачного покрова по всей поверхности планеты. Интересны геосинхронные спутники, имеющие период обращения вокруг Земли равный 24 ч. Поэтому они практически «висят» над определенными районами земного шара и сообщают с помощью радио и телевизионных средств на Землю соответствующие сведения о метеорологической обстановке.

68

Спутники позволяют, например, получать изображения облач­ ного покрова практически для всей поверхности земного шара. Эти фотографии, переданные со спутников и полученные с по­

по этим фотографиям, определяются границы ледяных и снежных полей на Земле и составляются мировые карты распределения облачности, что позволяет проследить закономерности изменчивости облачного покрова планеты и организовать на научной основе предупреждение населения и кораблей на море о приближении тропических циклонов и штормов.

Прогнозирование или предсказание погоды имеет огромное зна­ чение для деятельности человеческого общества.

Каждому прогнозу погоды предшествует многостороннее иссле­ дование атмосферных процессов с привлечением всех имеющихся ма­ териалов. Прогнозированием погоды занимаются специалисты-си­ ноптики.

Атмосферные процессы и обусловленная ими погода непрерывно изменяются, так как на них воздействуют прежде всего, сама земная поверхность, характер которой может быть весьма разнообразным (леса, водоемы, распаханные участки, крупные города и др.). Синоп­ тики внимательно изучают фронтальные зоны, где сосредоточены огромные запасы энергии и где циркуляция воздуха происходит особенно интенсивно. Поэтому здесь происходит быстрое образование и разрушение облачности.

Прогнозы погоды подразделяются на краткосрочные и долго­ срочные.

Краткосрочные прогнозы (на 1—2 дня) составляются на основе изучения причин, обусловливающих предшествующее развитие ат­ мосферных процессов. Основываясь на знании законов термодинами­ ки и законов движения воздуха, синоптик устанавливает характер и причины изменений происходящих атмосферных процессов и обу­ словленной ими погоды. Затем он определяет наиболее вероятные изменения существующих полей атмосферного давления, направле­ ние и скорость их перемещения. Это в свою очередь позволяет си­ ноптику определить особенности изменения и перемещения атмо­ сферных фронтов, связанных с ними зон облачности и осадков, а также и распространение холодных и теплых масс воздуха с учетом взаимодействия воздуха земной поверхности в том или ином месте. Затем составляются карты ожидаемых полей давления с изо­ бражением ожидаемых атмосферных фронтов, зон облачности и осадков.

Оправдываемость краткосрочных прогнозов погоды обычно имеет место в тех случаях, когда в развитии атмосферных процессов не происходит быстрых изменений. Если предусмотреть быстрые изме­ нения затруднительно, прогнозы могут быть неудачными. В США,

69