Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекция 11. мик..doc
Скачиваний:
1
Добавлен:
03.11.2018
Размер:
401.92 Кб
Скачать

Лекция 11. Атмосферные осадки

Учебные вопросы:

  1. Атмосферные осадки их характеристики и классификация

  2. Экологическая роль атмосферных осадков

  3. Особенности жидких атмосферных осадков

  4. Особенности твердых атмосферных осадков

  5. Особенности наземных атмосферных осадков

  6. Распределение атмосферных осадков по поверхности Земли

    Атмосферные осадки, их характеристики и классификация

Атмосферными осадками называют капли воды и ледяные кристаллы, выпадающие из облаков на земную поверхность или образующиеся на ней.

Основные характеристики атмосферныъ осадков – их интенсивность, тип и вид. Интенсивность – количественная характеристика атмосферных осадков.

Интенсивность осадков определяется высотой столба воды, который мог бы образоваться после их выпадения в единицу времени на ровную поверхность и перехода в жидкую фазу (без испарения). Поэтому единицами измерения интенсивности атмосферных осадков являются мм в минуту, мм в час, мм в сутки, мм в год.

При осадках малой интенсивности за час выпадает менее 1 мм осадков.

При осадках высокой интенсивности за час выпадает более 10 мм.

13.07.1925 г. в Москве выпал дождь интенсивностью 3 мм в минуту.

14.09. 1927 г. в Сочи интенсивность дождя достигала 3.74 мм в минуту.

29.11.1911 г. в Порто Белла (Панама) был дождь интенсивностью 12.6 мм в минуту.

14-15.07.1911 г. на Гавайских островах наблюдался дождь интенсивностью 21.5 мм в минуту. Эта величина до последнего времени является рекордной.

Тип и вид – качественные характеристики атмосферных осадков. Их тип определяется интенсивностью и продолжительностью.

Обложные осадки - это осадки, распространяющиеся на большие площади и имеющие малую, либо среднюю интенсивность.

Ливневые осадки - это осадки высокой интенсивности, выпадающие кратковременно либо на ограниченной территории.

Обложные осадки - как правило, это осадки устойчивых воздушных масс.

Ливневые осадки обычно типичны для неустойчивых воздушных масс и холодных фронтов.

Виды атмосферных осадков определяются в зависимости от агрегатного состояния образующей их воды и места образования. По видам атмосферные осадки делятся на жидкие, твердые и наземные.

К жидким атмосферным осадкам относятся дождь и морось.

К твердым относятся снег, крупа и град.

К наземным относятся роса, иней, твердый налет, жидкий налет, изморозь, а также гололед.

К обложным осадкам обычно относят дождь, морось, снег и наземные осадки. Ливневыми осадками могут быть дождь, снег, град и крупа.

Наиболее полезны для растений и животных обложные осадки, обеспечивающие равномерное и умеренное увлажнение подстилающей поверхности. При оболожных осадках практически вся выпавшая влага усваивается растительностью и вновь испаряется в атмосферу, не образуя поверхностного стока.

Влага, поступающая на земную поверхность при ливневых осадках, значительно в меньшей степени усваивается растениями и почвой, чем при осадках обложных. Более того, выпадение ливневых осадков зачастую наносит существенный экологический ущерб, вызывая эрозию почв, образование резких паводков на реках и ручьях, ломая деревья, убивая людей и животных, попавших в зону наводнений.

Экологическая роль атмосферных осадков состоит в том, что они:

  1. Замыкают биогеохимическнй круговорот воды в природе, возвращая на земную поверхность, испарившуюся с нее влагу.

  2. Благодаря атмосферному переносу обеспечивают увлажнение районов нашей планеты, лишенных иных источников влаги. Тем самым в подобных районах смягчается климат, развивается богатая и разнообразная флора и фауна, формируются реки, озера, болота, а также подземные воды.

3. Транспортируют на подстилающую поверхность из атмосферы жидкие или твердые примеси, как образовавшиеся на других участках поверхности, так и возникшие в результате химических реакций в воздушной среде и атмосферном аэрозоле.

4. Вымывают из приземного слоя атмосферы частицы аэрозоля и газообразные вещества, что приводит к его очищению

5. Вызывают водную эрозию почв, опасные природные явления (наводнения, селевые потоки, снежные заносы, лавины, обрывы линий электропередач, превращают тротуары и автодороги в катки).

6. Участвуют в процессе почвообразования.

Особенности жидких атмосферных осадков

Как уже отмечалось выше, к жидким атмосферным осадкам относятся дождь и морось, при которых земной поверхности достигают, сформировавшиеся в облаках капли воды. К ним относятся и ледяные дожди, состоящие из переохлажденных капель воды, которые при столкновении с любыми препятствиями превращаются в лед.

Происхождение этих видов осадков одинаково: они образуются в водяных облаках в результате процессов конденсации водяного пара и коагуляции.

Различают дождь и морось лишь по величине средних диаметров выпадающих капель.

Капли дождя имеют диаметры от 0.5 до 6 мм. Капли дождя, имеющие диаметры близкие к 6 мм, при падении меняют свою форму, сплющиваются, пульсируют и распадаются на более мелкие. Капли малого диаметра имеют сферическую конфигурацию. Скорость падения мельчайших капель дождя составляет 4 м/с, а самых крупных- 9.17 м/с.

Капли мороси имеют диаметры от 0.05 до 0.5 мм. Эти капли оседают значительно медленнее по сравнению с дождевыми. Скорость самых мелких не превышает 0.3 м/с, а смых крупных-4 м/с.

При выпадении дождя встречаются капли различного размера. Как правило, самые крупные капли встречаются редко, самые мелкие - часто. Число самых крупных капель растет с увеличением интенсивности дождя.

Так, при слабом дожде, дающем 0.5 мм осадков в час, в 1 м3 воздуха содержится в среднем 1250 капель диаметром менее 0.25 мм и всего две капли диаметром более 1.5 мм. При сильном дожде, дающем 10 мм осадков в час, в 1м3 воздуха содержится 3400 капель диаметров менее 0.25мм и 60 капель диаметром более 1.5 мм.

Распределение капель дождя по их диаметрам описывается выражением:

F(r)= I- exp (-г/ а)n,

Здесь:- F- доля общего объема воды приходящаяся на капли радиусом менее г;

а- параметр, зависящий от интенсивности дождя (при интенсивности 0.5 мм/час а=1.1мм; при интенсивности 10 мм/час а=2.2мм)

n=2.25

Как и облако, дождь, а также морось, могут характеризоваться своей водностью. Водность дождя - суммарная масса капель воды, приходящаяся на 1м3 воздушной среды в приземном пространстве. При слабом дожде с интенсивностью 0.5 мм/час водность составляет 0.037 г. При сильном дожде с интенсивностью 10 мм/ час водность составляет 0.47г.

Капли дождя всегда холоднее, чем окружающая воздушная среда. Капли, окруженные ненасыщенным водяным паром, испаряются. Это приводит к снижению температуры их поверхности.

При температуре воздуха +15. С и относительной влажности 90% температура капель составляет +14, С.

При той же температуре воздуха, но относительной влажности 60%. температура капель +11,С.

Благодаря испарению капель, дожди иногда не достигают земной поверхности. Дожди, выпадающие из облаков среднего яруса, имеют моросящий характер. Иногда они видны в виде характерных "полос падения", свисающих с облака и постепенно сходящих на нет.

Особенности твердых атмосферных осадков

Снег и крупа - разновидности твердых атмосферных осадков. В таком виде выпадает значительная часть осадков на нашей планете. В Москве в твердом виде в среднем за год выпадает до 30% осадков, в Астрахани-22,6%, в Херсоне-11%.

В 1906 г. сильный снегопад наблюдался даже в Сахаре (в оазисе Эль -Голеа).

Продолжительность существования снежного покрова на Северной Земле и Таймыре- 270 дней в году. Наиболее мощный снежный покров на равнине наблюдается в среднем течении Енисея (в среднем до 110 см).

Очень много снега выпадает в горах. Так, например, в горных долинах Норвегии за зиму накапливается до 5 м снега. На Западном Кавказе, у озера Кардывач, за зиму накапливается до 4-х метров снега. Снег, накапливающийся каждую зиму на больших высотах в горах, дает начало формированию горных ледников. Накапливает в себе разнообразные вещества, загрязняющие атмосферу.

Снежинки образуются в смешанных облаках. Это происходит в результате рассмотренных ранее процессов переконденсации, а также коагуляции.

Над поверхностью льда насыщающая упругость водяного пара меньше, чем над поверхностью воды. Поэтому объем ледяных микрокристаллов в облаке увеличивается, а объем капель воды, вследствие испарения, уменьшается.

Чем меньше радиус кривизны участка поверхности льдинки, тем меньше величина насыщающей упругости водяного пара над этим участком.

Зародышами снежинок являются микрокристаллы льда, имеющие вид шестигранных призм или пластин. Радиусы кривизны поверхности подобных кристаллов в областях их вершин гораздо меньше, чем на их гранях, В результате, рост на зародышах снежинок новых ледяных кристаллов происходит на их вершинах. Здесь он начинается при гораздо меньшей упругости водяного пара в окружающей среде, чем необходимая для отложения льда на их гранях.

Этот процесс приводит к образованию вокруг исходного микрокристалла льда причудливых ледяных лучей, превращающих снежинки в маленькие звездочки.

Поскольку движение молекул водяного пара в воздушной среде является хаотичным, значение упругости водяного пара над различными участками поверхности снежинок непрерывно флюктуирует. В результате этого различные лучи у разных снежинок растут с разной скоростью и приобретают неповторимые очертания, напоминающие ветви растений - дендриты.

К настоящему времени известно более 5000 различных конфигураций снежинок. Наиболее распространены пластинчатые формы, в том числе красивые и сложные по конфигурации звездочки. К ним относится около 90% всех снежинок.

Установлено, что конфигурация снежинок связана с условиями, в которых они образовались. Процессы формирования конфигураций снежинок пока изучены недостаточно. Лишь о двух из них имеются некоторые представления.

Заиневение снежинки - это процесс ее роста, при котором она покрывается (чаще с одной стороны) множеством отдельных, хаотично расположенных микрокристаллов льда, маскирующих ее истинную форму. Заиневение происходит за счет переконденсации. Около 63% встречающихся снежинок имеют следы заиневения.

Обзернение снежинки - это процесс ее роста за счет намерзания на нее переохлажденных капель воды диаметром от 10 до 80 μκ. Обзернение, по сути, есть коагуляция снежинки с переохлажденными водными каплями в смешанных облаках. Около 58% снежинок имеют следы обзернения. Так как капли содержат растворенные соли, кислоты и другие примеси, благодаря обзернению снег содержит заметное количество этих веществ, достигающее 1 мг примесей на 1 кг снега.

Наиболее крупные снежинки достигают диаметра 10 мм и весят до 0.06 мг. При таянии из них могут образовываться капли мороси диаметром 0.5 мм.

Снежинки могут слипаться (коагулировать) в снежные хлопья, размеры которых доходят до 8-10 см. При их таянии могут возникать капли дождя диаметром до 6мм.

Крупа образуется в результате кристаллизации переохлажденных капель воды.

Особой формой выпадения твердых атмосферных осадков является метель.

При метели ветер переносит снежинки, их обломки и крупу вдоль земной поверхности на большие расстояния.

При метели может происходить снегопад. В этом случае метель называется верховой.

Если при метели снегопад отсутствует - то она называется низовой.

Если перенос снега происходит непосредственно по земной поверхности, такая метель называется поземкой.

Заметный перенос снега в приземном слое высотой до 2 м возникает уже при скоростях ветра 4 м/с. С усилением ветра интенсивность переноса снега и толщина слоя, охваченного этим процессом растет.

При ветре 16 м/с интенсивность переноса снега метелью может достигать 27 г/мин через площадку 1 см2.

При поземке и низовой метели 97% переносимого снега перемещается в приземном слое толщиной до 20 см. При верховых метелях в этом слое переносится 93% снега.

Взаимодействие ветра с неровностями рельефа создает зоны затишья, где накапливается снег (лощины, балки лес, гребни гор).

Град - явление выпадения из облаков вертикального развития атмосферных осадков в виде градин - частиц или крупных кусков слоистого льда разнообразной формы и строения. Град всегда выпадает летом. Он повреждает растения, пугает и убивает животных. После его выпадения земля покрывается слоем льда, что приводит к резкому понижению температуры воздуха и почвы.

Градины чаше всего имеют диаметр от 6 до 20 мм. Известны случаи выпадения градин диаметром 75 мм.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.