Водный баланс.

Уравнения водного баланса могут быть составлены для всей Земли, Мирового океана, суши, отдельных континентов и стран, речных бассейнов, озер и других водоемов и в принципе для любой территории, ограниченной произвольным контуром. Под мировым водным балансом понимают определение соотношения различных видов воды в процессе их кругооборота на Земле. В нем могут быть рассмотрены частные водные балансы: для океана - между испарением, осадками и притоком речных и подземных вод; для суши - между осадками, испарением, инфильтрацией и стоком; для атмосферы - между испарением, осадками и переносом влаги. Водный баланс для различных частей поверхности можно представить следующими уравнениями: для периферийной части суши: Ec= rc - fc, для областей, лишенных выхода речной воды в океан: Ec = rc, для Мирового океана: Eо= rо + fc, для всего земного шара: Ec+ Eо = rгде Ec, rc и fc - испарение, осадки и речной сток для суши; Eо и rо - испарение и осадки для океана; r - осадки для земного шара.

Пространственно-временное распределение облачности, атмосферных осадков, испарения.

Облачность является промежуточным звеном между двумя основными составляющими влагооборота – осадками и испарением. Облачность является одним из важнейших факторов, определяющих характер многих физических, в том числе и климатообразующих процессов, протекающих на земной поверхности и в атмосфере. Изменяясь в пространстве и во времени, она оказывает существенное влияние на радиационный и тепловой режим планеты. Важная роль принадлежит облачности и во влагообороте. Влияние облачности на влагооборот в атмосфере осуществляется как за счет переноса воздушными течениями из одних районов в другие большого количества сконденсированной влаги и выпадения из облаков осадков, так и за счет радиационных процессов, обуславливающих испарение. Режим облачности обусловливается главным образом распределением потоков тепла и влаги, циркуляцией атмосферы и характером подстилающей поверхности. Количество облаков на Земле в целом довольно стабильно и составляет около 5-6 баллов. В среднем, для Северного полушария годовое значение облачности составляет 5.9 балла, для Южного – 6.2 балла. В одной и той же широтной зоне над океанами количество облаков, как правило, на 1 балл выше, чем над сушей. Этому способствует более интенсивное испарение с поверхности океанов. Наибольшая облачность в течение года наблюдается в экваториальной зоне, а также в океанических областях умеренных и субполярных широт обоих полушарий. На экваторе это связано со значительными восходящими течениями, возникающими при наличии огромных запасов водяного пара. Значительная облачность над океаническими районами умеренных и субполярных широт связана с повышенной циклонической деятельностью в указанных районах в течение года. К пасмурным областям Земли следует отнести районы Исландского и Алеутского минимумов, Тихоокеанское побережье Канады, северо-западное побережье Европы, бассейны Амазонки и Конго, Новую Гвинею и прилегающую к ней акваторию, Огненную Землю и субантарктику. Наименьшая облачность наблюдается, главным образом, в континентальных районах субтропических и тропических широт. В некоторых из них облачность не более 0.1-0.2 балла. Это относится к северо-восточной территории Сахары, Аравийского полуострова, юго-западу Северной Америки. На океанах минимальная облачность отмечается в тропических широтах обоих полушарий. Существуют значительные области Земли и в более высоких широтах, где в отдельные сезоны преобладает ясное небо; к ним относятся Монголия, Восточная Сибирь, Канадский архипелаг, Гренландия, центральная часть Антарктиды.

Географическое.распределение.осадков Осадки относятся к числу важнейших характеристик увлажнения. Для земного шара в целом годовая сумма осадков, численно равная испарению, составляет 1130 мм/год. Распределение осадков связано с распределением облачности и температуры. В распределении осадков по земному шару можно отметить определенную зональность, которая перекрывается и незональными факторами, такими как распределение суши и моря, орография, что отчетливо видно на карте годовой суммы осадков. В большей части экваториальной зоны выпадает 2000-3000 мм осадков (высокая температура, высокая влажность, развитая конвекция). Однако в условиях со сложной орографией и взаимодействием муссонов, как, например, в Индонезии, даже на близких расстояниях сумма осадков изменяется от 2000 до 6000 мм. В полосе 0-10° с.ш. над Мировым океаном выпадает максимальное количество осадков: в среднем 2280 мм в год, а в Индийском океане, у берегов Индонезии и Бирмы более 4000 мм в год. Очень велики осадки в зоне экваториальных муссонов, особенно у побережий и орографических препятствий. В некоторых районах Центральной Америки и Колумбии выпадает до 7000 мм в год, а в Западной Африке в Дебундже (у подножия пика Камерун) - 9950 мм. В Ассаме, у подножия г. Шиллонг, на высоте около 1300 м находится один из наиболее дождливых районов земного шара - Черапунджи 25° с. ш., 92° в. д.(Индия, предгорья Гималаев, наибольшая сумма - 23000 мм). Здесь выпадает 10902 мм осадков в год. Основной причиной обильных осадков в Черапунджи является вынужденный подъем влажного воздуха летнего юго-западного муссона по крутым горным склонам. В тропической зоне осадки резко убывают. Здесь большие площади континентов заняты пустынями, где среднее количество осадков менее 250 мм в год. В отдельных районах, как Луксор (25° с. ш., 32° в. д.) в Египте, Вади-Хальфа (21° с. ш., 31° в. д.) в Судане, осадки за год составляют десятые доли миллиметра. Имеется немало мест, где годами не выпадает ни капли дождя, как, например, пустыня Калахари. В тропической зоне не только над материками, но и над океанами выпадает небольшое количество осадков, особенно в районах пассатной циркуляции. Над восточными районами океанов, где проходят такие холодные течения, как Канарское, Перуанское, Калифорнийское, а пассатная инверсия располагается на небольшой высоте, осадки не превышают 100 мм. На западных побережьях материков пустыни вплотную подходят к побережью (пустыни Намиб и Атакама, западное побережье Сахары). На западе океанов, где стратификация воздушных масс менее устойчива, осадки возрастают. В субтропической зоне обоих полушарий в областях высокого давления облачность небольшая и осадки резко убывают. Годовое количество осадков в зависимости от местоположения изменяется в среднем от 200 до 1000 мм. В пустынях этой зоны суммы осадков менее 250 мм. Внутри континентов, над западными побережьями материков и над океанами максимум осадков в годовом ходе приходится на зимний период, когда наиболее развита в этих районах циклоническая циркуляция. На восточных побережьях максимум осадков приходится на летний период, когда зимний континентальный муссон сменяется влажным морским. От субтропиков к умеренным широтам осадки увеличиваются, поскольку в этой широтной зоне хорошо развита циклоническая деятельность. На большей части Европы, например, выпадает от 500 до 1000 мм осадков в год. Осадки на материках убывают по мере удаления от океана, откуда поступает наибольшее количество влаги. В Восточной Сибири – менее 500 мм, а в Петропавловск - Камчатске – более 1000 мм (муссон). Существенное влияние на распределение осадков в умеренных широтах, как и в других широтных зонах, оказывает рельеф. На наветренных склонах гор фронтальные и конвективные осадки возрастают вследствие усиления вертикальных движений при вынужденном восхождении воздуха по склонам. Резко увеличены осадки за счет влияния рельефа на Тихоокеанском побережье Северной Америки (свыше 3000 мм в год), на Атлантическом побережье Норвегии. В районе Бергена выпадает свыше 3000 мм осадков, а в Осло, за хребтом - 560 мм/ год. В направлении от умеренных широт к полярным осадки убывают из-за уменьшения влагосодержания атмосферы и увеличения повторяемости антициклонических условий погоды, преобладающих в центральных районах Арктики и Антарктиды. В зоне тундры северного полушария осадки составляют около 300-400 мм в год, а в Арктическом бассейне - менее 150 мм. В годовом ходе над материками: максимум – летом (влажность увеличивается). В южном полушарии, где площадь водной поверхности больше, осадков выпадает больше, чем в северном полушарии. Однако основные закономерности их зонального распределения такие же, как в северном полушарии: пониженные значения в зоне 20- 30° ю.ш. и в Антарктиде (в глубине Антарктиды осадки измеряются десятками мм/год), повышенные вблизи экватора и 40° ю. ш. На рисунке и в таблице приводятся рассчитанные годовые суммы испарения с подстилающей поверхности, из которых следует, что испарение с океанов значительно превышает испарение с суши. На большей части акватории Мирового океана в средних и низких широтах испарение изменяется от 600 до 2500 мм, а максимумы достигают 3000 мм. В полярных водах при наличии льдов испарение сравнительно невелико. На суше годовые суммы испарения от 100-200 мм в полярных и пустынных районах (в Антарктиде еще меньше) до 800-1000 мм во влажных тропических и субтропических областях (юг Азии, бассейн р. Конго, юго-восток США, восточное побережье Австралии, острова Индонезии, Мадагаскар). Максимальные значения на суше – несколько больше 1000 мм. Таким образом, в среднем по широтным зонам в северном полушарии наибольшие годовые значения испарения наблюдаются в тропиках. По мере продвижения от тропиков к полюсам испарение уменьшается. В экваториальной зоне и в высоких широтах средние годовые значения испарения над сушей и морем примерно одинаковые, но в тропиках и умеренных широтах испарение с поверхности моря больше, чем с поверхности суши. Аналогичное распределение испарения и в Южном полушарии, но в целом по полушарию испарение выше и составляет примерно 1250 мм, так площадь, занятая океаном в том полушарии больше (а для Северного полушария среднее годовое значение испарения около 770 мм).