6. Атмосферні опади

Під атмосферними опадами розуміють воду у рідкому чи твердому стані, яка надходить на земну поверхню із хмар. Майже 99 % опадів випадають у вигляді дощу, снігу і граду і тільки трохи більше 1 % – в іншому вигляді (Н.Н. Захаровская, В.В. Ильинич, 2005).

Найважливішими характеристиками атмосферних опадів є їх кількість та інтенсивність.

Кількість опадів (незалежно від їх агрегатного стану) вимірюється висотою шару рідини, який утворився би після випадання опадів на горизонтальну водонепроникну поверхню, за відсутності випарування та при умові, що тверді опади повністю розтануть. Кількість опадів вимірюється у міліметрах шару опадів. Шар опадів висотою 1 мм, які випали на площу 1 м², відповідає масі води в 1 кг.

Іншою важливою характеристикою режиму випадання опадів є інтенсивністю опадів, яка визначається як їх кількість, що випала за одиницю часу (година, хвилина). При візуальній оцінці опади, що випадають із хмар, залежно від їх інтенсивності поділяють на слабкі, помірні і сильні.

Інтенсивність рідких опадів може оцінюватися і за допомогою спеціальних приладів – плювіографів. Віднедавна на мережі метеорологічних станцій почали впроваджувати вітчизняні автоматичні опадоміри нової конструкції, які дозволяють вимірювати інтенсивність атмосферних опадів усіх видів.

6.1. Класифікація опадів

Існує декілька класифікацій атмосферних опадів.

За формою і складом усі опади поділяються на тверді, рідкі та мішані.

До твердих опадів відносяться: сніг, снігова крупа, снігові зерна, льодяна крупа, льодяний дощ та град.

Сніг – льодяні або снігові кристали (сніжинки), які найчастіше мають форму зірочок або пластівців. Окремі сніжинки можуть з'єднуватися між собою і випадати на землю у вигляді великих пластівців радіусом від 0,5 мм до 5 см, зрідка 20 см. Утворенню снігових пластівців сприяє відносно висока температура повітря, велика густина снігопаду, довгий шлях падіння, а також інші чинники. Найбільші за розмірами пластівці утворюються при повному штилі або слабкому вітрі (1–2 м/с). Найчастіше вони випадають з шарувато-дощових хмар.

Снігова крупа – непрозорі, сферичної форми снігоподібні крупинки білого або матово-білого кольору діаметром 2–5 мм, які випадають при температурі повітря у нижньому шарі атмосфери біля 0°С. Навесні та восени снігова крупа часто випадає з купчасто-дощових хмар короткими зливовими "залпами".

Снігові зерна – непрозорі матово-білі палички або крупинки або крупинки діаметром менше 1 мм, які випадають переважно із шаруватих хмар.

Льодяна крупа – прозорі льодяні крупинки діаметром до 3 мм з непрозорим ядром у центрі, які зазвичай випадають із купчасто-дощових хмар разом із дощем, переважно у перехідні сезони року.

Льодяний дощ – прозорі льодяні кульки розміром 1–3 мм, всередині льодяної оболонки яких залишається переохолоджена вода. Утворюються із дощових крапель, коли при падінні із теплого шару повітря потрапляють у холодніший і при цьому замерзають.

Град – атмосферні опади, які випадають у теплий період року з потужних купчасто-дощових хмар у вигляді градин – частинок щільного льоду різної форми і розмірів, нерідко з чергуванням шарів прозорого і непрозорого льоду. Найчастіше діаметр градин становить 1–25 мм, а в окремих випадках може перевищувати 10 см.

Утворюється град при злитті переохолоджених крапель води із льодяними кристалами, з подальшим замерзанням плівки води на кристалі. Такий процес може повторюватися багатократно за рахунок перенесення градини турбулентними потоками і попадання її в зони значної водності. У випадку, коли градина потрапляє у зону низьких температур і незначної льодності, її ріст відбувається через намерзання дрібних крапель та кристалів.

Град завжди спостерігається при грозі, як правило, разом зі зливовим дощем. Іноді він може утворити на земній поверхні покрив завтовшки до 20–30 см.

До рідких опадів відносяться дощ та мряка.

Дощ – рідкі водяні опади, які складаються із крапель діаметром від 0,5 до 7,0 мм. При падінні найбільші краплі дощу сплющуються і розбиваються на краплі менших розмірів. Дощ випадає дощ із шарувато-дощових і купчасто-дощових хмар, інколи із високошаруватих хмар. Швидкість падіння крапель дощу становить 8–10 м/с.

Мряка – однорідні опади, що складаються із великої кількості дрібних крапель діаметром 0,05–0,5 мм, які перебувають неначе у зваженому стані, так що падіння їх майже непомітно. Мряка випадає із шаруватих і шарувато-купчастих хмар, а також при розсіюванні туману. Інтенсивність мряки не перевишує 0,25 мм/год, а швидкість падіння крапельок у нерухомому повітрі менше 0,3 м/с.

До мішаних опадів відносять мокрий сніг – опади у вигляді сніжинок і крапель дощу або сніжинок, які тануть. Мокрий сніг утворюється, якщо поблизу земної поверхні температура становить 0°С або трохи вища. Випадає у вигляді крупних пластівців.

За фізичними умовами утворення і характером випадання розрізняють опади облогові, зливові і мрячні. Цю класифікацію опадів називають ще генетичною, оскільки такий поділ опадів на види проводиться залежно від фізичних процесів, за яких вони утворилися. За характером випадання і залежно від умов утворення опади поділяються на облогові, зливові і такі, що мрячать.

Облогові опади випадають звичайно із системи фронтальних шарувато-дощових і високошаруватих хмар, а іноді і з шарувато-купчастих. Вони характеризуються помірною, мало змінною інтенсивністю, охоплюють великі площі і можуть безперервно або з короткими перервами тривати упродовж декількох годин і навіть десятків годин. Випадають у вигляді дощу, снігу, зрідка мокрого снігу.

Зливові опади – опади нестійких повітряних мас і холодних фронтів, які випадають із купчасто-дощових хмар. Такі опади характеризуються раптовістю початку і закінчення випадання, різкими коливаннями інтенсивності і порівняно малою тривалістю.

Дощі з інтенсивністю понад 1 мм/хв. прийнято називати зливами. Зливи можуть випадати не тільки із Cb, але й із Cu cong. і Ns. На відміну від зливи, зливовий дощ випадає тільки із Cb і може мати інтенсивність менше 1 мм/хв. (Метеорология, 1982). Малоінтенсивні зливові опади можуть складатися із невеликої кількості крупних крапель, які випадають з окремої купчасто-дощової хмари.

Зливові опади охоплюють переважно невеликі території. Улітку так випадає крупнокрапельний дощ, іноді разом із градом. У цю пору року зливові опади часто супроводжуються грозами і шквалами. Взимку зливовим буває рясний снігопад, що складається із крупних пластівців снігу. У перехідні сезони року може спостерігатися зливове випадання снігової або льодяної крупи одночасно зі снігом або дощем.

Опади, що мрячать, випадають із шаруватих, іноді із шарувато-купчастих хмар, які утворюються у стійко стратифікованій повітряній масі. Це може бути мряка, найдрібніші сніжинки або снігові зерна. Інтенсивність опадів, що мрячать, дуже мала.

За синоптичними умовами утворення опади поділяються на внутрішньомасові і фронтальні.

Внутрішньомасові опади утворюються в однорідній повітряній масі. Для стійкої теплої повітряної маси характерні опади у вигляді мряки, що випадає із шаруватих хмар, або у вигляді слабкого облогового дощу зі щільних шарувато-купчастих хмар. У нестійкій повітряній масі із купчасто-дощових хмар випадають опади зливового характеру.

Фронтальні опади пов'язані із системами хмар, що утворюються на атмосферних фронтах. Для теплого фронту типовими будуть облогові опади, для холодного фронту – зливові. При проходженні холодного фронту першого роду опади, які спочатку мали зливовий характер, з часом переходять в облогові.

Утворення опадів та їх інтенсивність пов’язані з мікрофізичною будовою і вертикальною протяжністю хмар, а також із синоптичними умовами їх утворення.

Найменша інтенсивність спостерігається в опадах, що випадають у вигляді мряки. Такими можуть бути внутрішньомасові опади із шаруватих або шарувато-купчастих хмар та фронтальні опади із системи хмарності теплого фронту. Найбільшою інтенсивністю характеризуються зливові опади, які також можуть мати різне походження.