10)Тепловой режим подстилающей поверхности:
Поверхность которая непосредственно нагревается солнечными лучами и отдаёт тепло нижележащим слоям почвы и воздуху называют деятельный поверхностью.
Температура деятельной поверхности определяется тепловым балансом.
Суточном ходе температур деятельной поверхности максимально поступает 13 часов, минимально температура около момента восхода солнца. максим. и миним. температуры в течении суток могут смещаться из-за облачности, влажности почвы и растительногопокрова.
Значения тепрературы зависит:
От географической широты местности
От времени года
О облачности
От тепловых свойств поверхности
От растительности
От экспозиции склонов
В годовом ходе температур максимально в средних и высоких шротах в северном полушарии наблюдается в июле, а минимальные в январе. В низких широтах годовые амплитуды колебания температур небольшие.
Распределение температуры в глубь зависит от теплоёмкости и её теплопроводности на передачу тепла от слоя к слою требуется время, на каждые 10 метров последовательном нагревании слоёв каждый слой поглощает часть тепла, поэтому чем глубже слой тем меньше тепла он получает, и тем меньше в нём колебание температур в среднем на глубине 1 м. суточные колебания температу преклащаются, годовые колебания в низких широтах заканчиваются на глубине 5-10 м. в средних широтах до 20 м. в высоких 25 м. Слой почвы на которм практически заканчиваются колебания температур наз. Слоем постоянных температур, слой грунта который расположен между деятельной поверхностью и слоем постоянных температурназывают деятельным слоем.
Особенностями распр. Температуры в земле занимался Фурье, он сформулировал законы распространения тепла в почвеили «законы Фурье»:
1))).Чем больше плотность и влажность почвы тем лучше она проводит тепло, тем быстрее быстрее распр в глубину и тем глубже проникает тепло. Температура не зависит от типов почв. Период колебания с глубиной не изменяется
2))). Возрастание глубины в арифметической прогрессии приводит к уменьшению амплитуды температур в прогрессии геометрической.
3)))Сроки наступления максимальных и минимальных температур как в суточном так и в годовом ходе температур затухают с глубиной пропорционально увеличению глубины.
11.Нагревание атмосферы. Адвекция.. Основным источником жизни и многих природных процессов на Земле является лучистая энергия Солнца, или энергия солнечной радиации. Каждую минуту на Землю поступает 2,4 х 1018 кал энергии Солнца, но это лишь одна двухмиллиардная ее часть. Различают прямую радиацию (непосредственно приходящую от Солнца) и рассеянную (излучаемую частицами воздуха по всем направлениям). Их совокупность, поступающую на горизонтальную поверхность, называют суммарной радиацией. Годовая величина суммарной радиации зависит прежде всего от угла падения на земную поверхность солнечных лучей (который определяется географической широтой), от прозрачности атмосферы и продолжительности освещения. В целом суммарная радиация уменьшается от экваториально-тропических широт к полюсам. Она максимальна (около 850 Дж/см2 в год, или 200 ккал/см2 в год) - в тропических пустынях, где прямая солнечная радиация из-за большой высоты Солнца и безоблачного неба наиболее интенсивная.
Солнце в основном нагревает поверхность Земли, от неё нагревается воздух. Тепло передается воздуху путем лучеиспускания и теплопроводности. Нагретый от земной поверхности воздух расширяется и поднимается вверх - так образуются конвективные токи. Способность земной поверхности отражать солнечные лучи называется альбедо: снег отражает до 90 % солнечной радиации, песок - 35 %, а влажная поверхность почвы около 5 %. Та часть суммарной радиации, которая остается после затраты ее на отражение и на тепловое излучение от земной поверхности, называется радиационным балансом (остаточной радиацией). Радиационный баланс закономерно уменьшается от экватора (350 Дж/см2 в год, или около 80 ккал/см2 в год) к полюсам, где он близок к нулю. От экватора до субтропиков (сороковые широты) радиационный баланс в течение всего года положительный, в умеренных широтах зимой - отрицательный. Температура воздуха также убывает к полюсам, что хорошо отражают изотермы - линии, соединяющие точки с одинаковой температурой. Изотермы самого теплого месяца являются границами семи тепловых поясов. Жаркий пояс ограничивают изотермы +20 °c до +10 °c простираются два умеренных полюса, от +10 °c до 0 °c - холодные. Две приполярные области мороза оконтуриваются нулевой изотермой - здесь льды и снега практически не тают. До 80 км простирается мезосфера, в которой плотность воздуха в 200 раз меньше, чем у поверхности, а температура вновь понижается с высотой (до -90°). Далее следует состоящая из заряженных частиц ионосфера (здесь возникают полярные сияния), другое свое название - термосфера - эта оболочка получила из-за чрезвычайно высоких температур (до 1500°). Слои выше 450 км некоторые ученые называют экзосферой, отсюда частицы ускользают в космическое пространство.
Атмосфера предохраняет Землю от чрезмерного перегревания днем и охлаждения ночью, защищает все живое на Земле от ультрафиолетовой солнечной радиации, метеоритов, корпускулярных потоков и космических лучей.
Адвекция – перемещение воздуха в горизонтальном направлении и перенос вместе с ним его свойств: температуры, влажности и других. В этом смысле говорят, например, об адвекции тепла и холода. Адвекция холодных и тёплых, сухих и влажных воздушных масс играет важную роль в метеорологических процессах и тем самым влияет на состояние погоды.
Конве́кция — явление переноса теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками самого вещества (неважно, вынужденно или самопроизвольно). Существует т. н. естественная конвекция, которая возникает в веществе самопроизвольно при его неравномерном нагревании в поле тяготения. При такой конвекции, нижние слои вещества нагреваются, становятся легче и всплывают вверх, а верхние слои, наоборот, остывают, становятся тяжелее и погружаются вниз, после чего процесс повторяется снова и снова. При некоторых условиях процесс перемешивания самоорганизуется в структуру отдельных вихрей и получается более или менее правильная решётка из конвекционных ячеек.
Различают ламинарную и турбулентную конвекцию.
Естественной конвекции обязаны многие атмосферные явления, в том числе, образование облаков. Благодаря тому же явлению движутся тектонические плиты. Конвекция ответственна за появление гранул на Солнце.
Адиабатический процесс- изменение термодинамического состояния воздуха, протекающее адиабатически (изэнтро-пически), т. е. без обмена теплом между ним и средой (земной поверхностью, космосом, другими массами воздуха).
12. Инверсии температуры в атмосфере, повышение температуры воздуха с высотой вместо обычного для тропосферы её убывания. Инверсии температуры встречаются и у земной поверхности (приземные Инверсии температуры), и в свободной атмосфере. Приземные Инверсии температуры чаще всего образуются в безветренные ночи (зимой иногда и днём) в результате интенсивного излучения тепла земной поверхностью, что приводит к охлаждению как её самой, так и прилегающего слоя воздуха. Толщина приземных Инверсии температуры составляет десятки — сотни метров. Увеличение температуры в инверсионном слое колеблется от десятых долей градусов до 15—20 °С и более. Наиболее мощны зимние приземные Инверсии температуры в Восточной Сибири и в Антарктиде. В тропосфере, выше приземного слоя, Инверсии температуры чаще образуются в антициклонах благодаря оседанию воздуха, сопровождающемуся его сжатием, а следовательно — нагреванием (инверсии оседания). В зонах фронтов атмосферных Инверсии температуры создаются вследствие натекания тёплого воздуха на нижерасположенный холодный. В верхних слоях атмосферы (стратосфере, мезосфере, термосфере) Инверсии температуры возникают из-за сильного поглощения солнечной радиации. Так, на высотах от 20—30 до 50—60 км расположена Инверсии температуры, связанная с поглощением ультрафиолетового излучения Солнца озоном. У основания этого слоя температура равна от — 50 до — 70°C, у его верхней границы она поднимается до — 10 — + 10 °С. Мощная Инверсии температуры, начинающаяся на высоте 80—90 км и простирающаяся на сотни км вверх, также обусловлена поглощением солнечной радиации. Инверсии температуры являются задерживающими слоями в атмосфере; они препятствуют развитию вертикальных движений воздуха, вследствие чего под ними накапливаются водяной пар, пыль, ядра конденсации. Это благоприятствует образованию слоев дымки, тумана, облаков. Вследствие аномальной рефракции света в Инверсии температуры иногда возникают миражи. В Инверсии температуры образуются также атмосферные волноводы, благоприятствующие дальнему распространению радиоволн.
13. Типы годового хода температуры.Г одовой ход температуры воздуха в разных географических зонах разнообразен. По величине амплитуды и по времени наступления экстремальных температур выделяют четыре типа годового хода температуры воздуха.
Экваториальный тип. В экваториальной зоне в году наблюдаются два
максимума температуры - после весеннего и осеннего равноденствия, когда
солнце над экватором в полдень находится в зените, и два минимума - после
зимнего и летнего солнцестояния, когда солнце находится на наименьшей
высоте. Амплитуды годового хода здесь малы, что объясняется малым
изменением притока тепла в течение года. Над океанами амплитуды составляют
около 1 °С, а над континентами 5-10 °С.
Тропический тип. В тропических широтах наблюдается простой годовой ход
температуры воздуха с максимумом после летнего и минимумом после зимнего
солнцестояния. Амплитуды годового хода по мере удаления от экватора
увеличиваются зимой. Средняя амплитуда годового хода над материками
составляет 10 - 20° С, над океанами 5 - 10° С.
Тип умеренного пояса. В умеренных широтах также отмечается годовой ход
температуры с максимумом после летнего и минимумом после зимнего
солнцестояния. Над материками северного полушария максимальная
среднемесячная температура наблюдается в июле, над морями и побережьями - в
августе. Годовые амплитуды увеличиваются с широтой. Над океанами и
побережьями они в среднем составляют 10-15° С, а на широте 60° достигают
60° С.
Полярный тип. Полярные районы характеризуются продолжительной холодной
зимой и сравнительно коротким прохладным летом. Годовые амплитуды над
океаном и побережьями полярных морей составляют 25-40° С, а на суше
превышают 65° С. Максимум температуры наблюдается в августе, минимум - в
январе.
Рассмотренные типы годового хода температуры воздуха выявляются из
многолетних данных и представляют собой правильные периодические колебания.
В отдельные годы под влиянием вторжений теплых и холодных масс возникают
отклонения от приведенных типов .
14. Хар-ка влажности воздуха.
Влажность воздуха, содержание в воздухе водяного пара; одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата. В. в. имеет большое значение при некоторых технологических процессах, лечении ряда болезней, хранении произведений искусства, книг и т.д.
Характеристиками В. в. служат: 1) упругость (или парциальное давление) е водяного пара, выражаемая в н/м2 (в мм рт. ст. или в мб), 2) абсолютная влажность а — количество водяного пара в г/м3; 3) удельная влажность q — количество водяного пара в г на кг влажного воздуха; 4) отношение смеси w, определяемое количеством водяного пара в г на кг сухого воздуха; 5) относительная влажность r — отношение упругости е водяного пара, содержащегося в воздухе, к максимальной упругости Е водяного пара, насыщающего пространство над плоской поверхностью чистой воды (упругости насыщения) при данной температуре, выраженное в %; 6) дефицит влажности d — разность между максимальной и фактической упругостью водяного пара при данной температуре и давлении; 7) точка росы τ — температура, которую примет воздух, если охладить его изобарически (при постоянном давлении) до состояния насыщения находящегося в нём водяного пара.
В. в. земной атмосферы колеблется в широких пределах. Так, у земной поверхности содержание водяного пара в воздухе составляет в среднем от 0,2% по объёму в высоких широтах до 2,5% в тропиках. Соответственно упругость пара е в полярных широтах зимой меньше 1 мб (иногда лишь сотые доли мб) и летом ниже 5 мб; в тропиках же она возрастает до 30 мб, а иногда и больше. В субтропических пустынях е понижена до 5—10 мб (1 мб = 102·н/м2). Относительная влажность r очень высока в экваториальной зоне (среднегодовая до 85% и более), а также в полярных широтах и зимой внутри материков средних широт — здесь за счёт низкой температуры воздуха. Летом высокой относительной влажностью характеризуются муссонные районы (Индия — 75—80%). Низкие значения r наблюдаются в субтропических и тропических пустынях и зимой в муссонных районах (до 50% и ниже). С высотой r, а и q быстро убывают. На высоте 1,5—2 км упругость пара в среднем вдвое меньше, чем у земной поверхности. На тропосферу (нижние 10—15 км) приходится 99% водяного пара атмосферы. В среднем над каждым м2 земной поверхности в воздухе содержится около 28,5 кг водяного пара.
Суточный ход упругости пара над морем и в приморских областях параллелен суточному ходу температуры воздуха: влагосодержание растет днём с возрастанием испарения. Таков же суточный ход е в центральных районах материков в холодное время года. Более сложный суточный ход с двумя максимумами — утром и вечером — наблюдается в глубине материков летом. Суточный ход относительной влажности r обратен суточному ходу температуры: днём с возрастанием температуры и, следовательно, с ростом упругости насыщения Е относительная влажность убывает. Годовой ход упругости пара параллелен годовому ходу температуры воздуха; относительная влажность меняется в годовом ходе обратно температуре. В. в. измеряется гигрометрами и психрометрами.
15. Испаре́ние — физический процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное (пар) с поверхности жидкости. Процесс испарения является обратным процессу конденсации (переход из парообразного состояния в жидкое).
Процесс испарения зависит от интенсивности теплового движения молекул: чем быстрее движутся молекулы, тем быстрее происходит испарение. Кроме того, немаловажными факторами, влияющими на процесс испарения, являются скорость внешней (по отношению к веществу) диффузии, а также свойства самого вещества. Проще говоря, при ветре испарение происходит гораздо быстрее. Что же касается свойств вещества, то, к примеру, спирт испаряется гораздо быстрее воды. Важным фактором является также площадь поверхности жидкости, с которой происходит испарение: из узкого графина оно будет происходить медленнее, чем из широкой тарелки.
Испаряемость — максимально возможное испарение при данных метеорологических условиях с достаточно увлажненной подстилающей поверхности, то есть в условиях неограниченного запаса влаги. Испаряемость выражается в миллиметрах слоя испарившейся воды и сильно отличается от фактического испарения, особенно в пустыне, где испарение близко к нулю, а испаряемость — 2000 мм в год и более.
16. Конденсация и сублимация. Конденсация состоит в изменении формы воды из ее газообразного состояния (водяной пар) в жидкую воду или кристаллы льда. Конденсация в основном происходит в атмосфере, когда теплый воздух поднимается, остывает и теряет способность содержать в себе водяной пар (состояние насыщения). В результате, избыточный водяной пар конденсируется в форме капельных облаков. Восходящее движение, которое образует облака, может быть вызвано конвекцией в неустойчиво стратифицированном воздухе, конвергенцией, ассоциируемой с циклонами, поднятием воздуха фронтами и поднятием над возвышенностями топографии, такими как горы.
Сублимация - образование ледяных кристаллов (иней) сразу из водяных паров без перехода их в воду или быстром их охлаждении ниже 0°С в то время, когда температура воздуха еще держится выше этого радиационного охлаждения, что случается в тихие ясные ночи в холодную часть года.
Роса́ — вид атмосферных осадков, образующихся на поверхности земли, растениях, предметах, крышах зданий, автомобилях и других предметах.
Из-за охлаждения воздуха водяной пар конденсируется на объектах вблизи земли и превращается в капли воды. Это происходит обычно ночью. В пустынных регионах роса является важным источником влаги для растительности. Достаточно сильное охлаждение нижних слоёв воздуха происходит, когда после заката солнца поверхность земли быстро охлаждается посредством теплового излучения. Благоприятными условиями для этого являются чистое небо и покрытие поверхности, легко отдающее тепло, например травяное. Особенно сильное образование росы происходит в тропических регионах, где воздух в приземном слое содержит много водяного пара и благодаря интенсивному ночному тепловому излучению земли существенно охлаждается. При отрицательных температурах образуется иней.
Температура воздуха ниже которой выпадает роса, называется точкой росы.
И́ней — вид атмосферных осадков, представляющих собой тонкий слой ледяных кристаллов, образующийся из водяного пара атмосферы. Часто сопровождается туманом.Так же, как роса, образуется вследствие охлаждения поверхности до отрицательных температур, более низких, чем температура воздуха, и десублимации водяного пара на поверхности, охладившейся ниже 0°С. По форме частички инея напоминают снежинки, но отличаются от них меньшей правильностью, так как зарождаются в менее равновесных условиях, на поверхности каких-то предметов.
Изморозь — вид атмосферных осадков.
Изморозь представляет собой отложения льда на тонких и длинных предметах (ветвях деревьев, проводах) при тумане.
Кристаллическая изморозь
Образуется в результате десублимации водяного пара и состоит из кристалликов льда, нарастающих с наветренной стороны при слабом ветре и температуре ниже минус 15 °C. Длина кристалликов обычно от одного до нескольких сантиметров.
Зернистая
Представляет собой рыхлый лёд, нарастающий с наветренной стороны предметов в туманную, ветреную погоду, в основном в горах. Образуется при намерзании капель переохлажденного тумана. Может достигать в толщину иногда 50 и более сантиметров.
Жидкий налет - на каменных стенах, камнях, гладких деревьях, преимущественно с наветренной стороны. Жидкий налет образуется преимущественно в пасмурную погоду и может появиться во всякий час суток.
Твёрдый налёт в метеорологии, плотный белый налёт из мелких ледяных кристаллов, образующийся при сублимации водяного пара на холодных поверхностях, подверженных действию ветра. Это наветренные поверхности каменных стен, колонн, скал и т. п. массивных предметов с большой теплоёмкостью и довольно хорошей теплопроводностью. Т. н. возникает при отрицательных температурах воздуха, но при ослаблении морозов, когда указанные предметы, сильно охладившиеся в предшествующую холодную погоду, ещё не успели принять температуру притекающего к ним более тёплого воздуха. Толщина Т. н. не превышает нескольких мм. Т. н. следует отличать от гололёда.
17. Туман — форма конденсации паров воды в виде микроскопических капель или ледяных кристаллов, которые, собираясь в приземном слое атмосферы (иногда до нескольких сотен метров), делают воздух менее прозрачным.Образование туманов начинается с конденсации или сублимации водяного пара на ядрах конденсации — жидких или твёрдых частицах, взвешенных в атмосфере.
Туманы из водных капель наблюдаются главным образом при температурах воздуха выше −20 °C, но может встречаться даже и при температурах ниже −40 °C. При температуре ниже −20 °C преобладают ледяные туманы.
Самое большое количество туманных дней на уровне моря — в среднем более 120 в году — наблюдается на канадском острове Ньюфаундленд в Атлантическом океане. [1]
Туманы в населённых пунктах бывают чаще, чем вдали от них. Этому способствует повышенное содержание гигроскопических ядер конденсации (например, продуктов сгорания) в городском воздухе.
Туманы препятствуют нормальной работе всех видов транспорта, поэтому прогноз туманов имеет большое народно-хозяйственное значение.
Искусственное создание туманов используется при научных исследованиях, в химической промышленности, теплотехнике и других областях.
По способу возникновения туманы делятся на два вида:
Туманы охлаждения — образуются из-за конденсации водяного пара при охлаждении воздуха ниже точки росы.
Туманы испарения — являются испарениями с более тёплой испаряющей поверхности в холодный воздух над водоёмами и влажными участками суши.
Кроме того туманы различаются по синоптическим условиям образования:
Внутримассовые — формирующиеся в однородных воздушных массах.
Фронтальные — образующиеся на границах атмосферных фронтов.
Дымка — очень слабый туман. При дымке дальность видимости составляет несколько километров. В практике метеорологического прогнозирования считается: дымка — видимость более/равна 1000 м, но менее 10 км, а туман — видимость менее 1000 м. Сильным туман считается при видимости менее или равной 500 м.
Внутримассовые туманы преобладают в природе, как правило они являются туманами охлаждения. Их так же принято разделять на несколько типов:
Радиационные туманы — туманы, которые появляются в результате радиационного охлаждения земной поверхности и массы влажного приземного воздуха до точки росы. Обычно радиационный туман возникает ночью в условиях антициклона при безоблачной погоде и лёгком бризе. Часто радиационный туман возникает в условиях температурной инверсии, препятствующей подъёму воздушной массы. После восхода солнца радиационные туманы обычно быстро рассеиваются. Однако в холодное время года в устойчивых антициклонах они могут сохраняться и днём, иногда много суток подряд. В промышленных районах может возникнуть крайняя форма радиационного тумана — смог.
Адвективные туманы — образуются вследствие охлаждения тёплого влажного воздуха при его движении над более холодной поверхностью суши или воды. Их интенсивность зависит от разности температур между воздухом и подстилающей поверхностью и от влагосодержания воздуха. Эти туманы могут развиваться как над морем, так и над сушей и охватывать огромные пространства, в отдельных случаях до сотен тысяч км². Адвективные туманы обычно бывают при пасмурной погоде и чаще всего в тёплых секторах циклонов. Адвективные туманы более устойчивы, чем радиационные, и часто не рассеиваются днём.
Морской туман — адвективный туман, возникший над морем в ходе переноса холодного воздуха на тёплую воду. Этот туман является туманом испарения. Туманы такого типа часты, например, в Арктике, когда воздух попадает с ледового покрова на открытую поверхность моря.
Фронтальные туманы
Фронтальные туманы образуются вблизи атмосферных фронтов и перемещаются вместе с ними. Насыщение воздуха водяным паром происходит вследствие испарения осадков, выпадающих в зоне фронта. Некоторую роль в усилении туманов перед фронтами играет наблюдающееся здесь падение атмосферного давления, которое создаёт небольшое адиабатическое понижение температуры воздуха.
18. Облака́ — взвешенные в атмосфере продукты конденсации водяного пара, видимые на небе с поверхности земли.
Облака состоят из мельчайших капель воды и/или кристаллов льда (называемых облачными элементами). Капельные облачные элементы наблюдаются при температуре воздуха в облаке выше −10 °C; от −10 до −15 °C облака имеют смешанный состав (капли и кристаллы), а при температуре в облаке ниже −15°С — кристаллические.
При укрупнении облачных элементов и возрастании их скорости падения, они выпадают из облаков в виде осадков. Как правило, осадки выпадают из облаков, которые хотя бы в некотором слое имеют смешанный состав (кучево-дождевые, слоисто-дождевые, высоко-слоистые). Слабые моросящие осадки (в виде мороси, снежных зёрен или слабого мелкого снега) могут выпадать из однородных по составу облаков (капельных или кристаллических) — слоистых, слоисто-кучевых.
Обычно облака наблюдаются в тропосфере. Тропосферные облака подразделяются на виды, разновидности и по дополнительным признакам в соответствии с международной классификацией облаков. Изредка наблюдаются другие виды облаков: перламутровые облака (на высоте 20-25 км) и серебристые облака (на высоте 70-80 км).
Перистые (Cirrus, Ci)
Состоят из отдельных перистообразных элементов в виде тонких белых нитей или белых (или в большей части белых) клочьев и вытянутых гряд. Имеют волокнистую структуру и/или шелковистый блеск. Наблюдаются в верхней тропосфере, иногда на высотах тропопаузы или непосредственно под нею (в средних широтах их основания чаще всего лежат на высотах 6-8 км, в тропических от 6 до 18 км, в полярных от 3 до 8 км). Видимость внутри облака — 150-500 м. Построены из ледяных кристаллов, достаточно крупных для того, чтобы иметь заметную скорость падения; поэтому они имеют значительное вертикальное протяжение (от сотен метров до нескольких километров). Однако сдвиг ветра и различия в размерах кристаллов приводят к тому, что нити перистых облаков скошены и искривлены. Хорошо выраженных явлений гало перистые облака обычно не дают вследствие своей расчленённости и малости отдельных облачных образований. Данные облака характерны для переднего края облачной системы теплого фронта или фронта окклюзии, связанной с восходящим скольжением. Они часто развиваются также в антициклонической обстановке, иногда являются частями или остатками ледяных вершин (наковален) кучево-дождевых облаков.
Различаются виды:
Перисто-кучевые
Их часто называют «барашки». Очень высокие небольшие шаровидные облака, вытянутые в линии. Похожи на спины скумбрий или рябь на прибрежном песке. Высота нижней границы — 6-8 км, вертикальная протяжённость — до 1 км, видимость внутри — 150-500 м. Являются признаком повышения температуры. Нередко наблюдаются вместе с перистыми или перисто-слоистыми облаками. Часто являются предшественниками шторма. При этих облаках наблюдается т. н. «иридизация» — радужное окрашивание края облаков.
Перисто-слоистые
Парусоподобные облака верхнего яруса, состоящие из кристалликов льда. Имеют вид однородной, белесоватой пелены. Высота нижней кромки — 6-8 км, вертикальная протяжённость колеблется от нескольких сотен метров до нескольких километров (2-6 и более), видимость внутри облака — 50-200 м. Перисто-слоистые облака относительно прозрачны, так что солнце или луна могут быть отчётливо видны сквозь них. Эти облака верхнего яруса обычно образуются когда обширные пласты воздуха поднимаются вверх за счет многоуровневой конвергенции.
Перисто-слоистые облака характеризуются тем, что часто дают явления гало вокруг солнца или луны. Гало являются результатом преломления света кристаллами льда, из которых состоит облако. Перисто-слоистые облака, однако, имеют склонность уплотняться при приближении теплого фронта, что означает увеличение образования кристаллов льда. Вследствие этого гало постепенно исчезает, и солнце (или луна) становятся менее заметными.
Высоко-кучевые
Высоко-кучевые облака— типичная облачность для теплого сезона. Серые, белые, или синеватого цвета облака в виде волн и гряд, состоящих из хлопьев и пластин, разделённых просветами. Высота нижней границы — 2-6 км, вертикальная протяжённость — до нескольких сотен метров, видимость внутри облака — 50-80 м. Располагаются, как правило, над склонами, обращёнными к солнцу. Иногда достигают стадии мощных кучевых облаков. Высококучевые облака обычно возникают в результате поднятия теплых воздушных масс, а также при наступлении холодного фронта, который вытесняет теплый воздух вверх. Поэтому наличие высококучевых облаков теплым и влажным летним утром часто предвещает скорое появление грозовых облаков или перемену погоды.
Высоко-слоистые(
Имеют вид однородной или слабовыраженной волнистой пелены серого или синеватого цвета, солнце и луна, обычно, просвечивают, но слабо. Высота нижней границы — 3-5 км, вертикальная протяжённость — 1-4 км, видимость в облаках — 25-40 м. Эти облака состоят из ледяных кристаллов, переохлажденных капель воды и снежинок. Высоко-слоистые облака могут приносить обложной дождь или снег.
Высоко-слоистые просвечивающие
Высоко-слоистые просвечивающие облака. Волнистая структура облака заметна, солнечный круг солнца вполне различим. На земле иногда могут возникать вполне различимые тени. Отчётливо видны полосы. Пелена облаков, как правило, постепенно закрывает всё небо. Высота основания — в пределах 3-5 км, толщина слоя облаков As trans в среднем около 1 км, изредка до 2 км. Осадки выпадают, но в низких и средних широтах летом редко достигают земли.
Слоисто-дождевые облака тёмно-серые, в виде сплошного слоя. При осадках он кажется однородным, в перерывах между выпадением осадков заметна некая неоднородность и даже некоторая волнистость слоя. От слоистых облаков отличаются более тёмным и синеватым цветом, неоднородностью строения и наличием обложных осадков. Высота нижней границы — 0,1-1 км, толщина — до нескольких километров.
Слоистые облака образуют однородный слой, сходный с туманом, но расположенном на высоте в сотни или даже десятки метров. Обычно они закрывают всё небо, но иногда могут наблюдаться в виде разорванных облачных масс. Нижний край этих облаков может опускаться очень низко; иногда они сливаются с наземным туманом. Толщина их невелика — десятки и сотни метров.
Кучевые облака — плотные, днём ярко-белые облака со значительным вертикальным развитием (до 5 км и более). Верхние части кучевых облаков имеют вид куполов или башен с округлыми очертаниями. Обычно кучевые облака возникают как облака конвекции в холодных воздушных массах.
Кучево-дождевые
Кучево-дождевые — мощные и плотные облака с сильным вертикальным развитием (до высоты 14 км), дающие обильные ливневые осадки с грозовыми явлениями. Кучево-дождевые облака/тучи развиваются из мощных кучевых облаков. Они могут образовывать линию, которая называется линией шквалов. Нижние уровни кучево-дождевых облаков состоят в основном из капелек воды, в то время как на более высоких уровнях, где температуры намного ниже 0 °C, преобладают кристаллики льда.
Серебристые
Серебристые облака формируются в верхних слоях атмосферы, называемых мезосферой, на высоте приблизительно 80 км. Их свечение можно наблюдать непосредственно после заката или перед восходом Солнца. Серебристые облака были обнаружены только в XIX веке.
19. Атмосфе́рные осадки — вода в жидком или твёрдом состоянии, выпадающая из облаков или осаждающаяся из воздуха на земную поверхность и различные предметы
Выпадающие из облаков осадки: дождь, морось, град, снег, крупа.
Различают:
обложные осадки, связанные преимущественно с тёплыми фронтами;
ливневые осадки, связанные с холодными фронтами.
Осаждающиеся из воздуха осадки: роса, иней, изморозь, гололёд.
Осадки измеряются толщиной слоя выпавшей воды в миллиметрах. В среднем на земном шаре выпадает около 1000 мм осадков в год, а в пустынях и в высоких широтах — менее 250 мм в год.
Измерение осадков выполняется дождемерами, осадкомерами, плювиографами на метеорологических станциях, а для больших площадей — с помощью радиолокации.
Осадки — одно из звеньев влагооборота на Земле.
Многолетнее, среднемесячное, сезонное, годовое количество осадков, их распределение по земной поверхности, годовой и суточный ход, повторяемость, интенсивность являются определяющими характеристиками климата, имеющими существенное значение для сельского хозяйства и многих других отраслей народного хозяйства.
Обложные осадки
Характеризуются монотонностью выпадения без значительных колебаний интенсивности. Начинаются и прекращаются постепенно. Длительность непререрывного выпадения составляет обычно несколько часов (а иногда 1-2 суток), но в отдельных случаях слабые осадки могут длиться полчаса-час. Выпадают обычно из слоисто-дождевых или высоко-слоистых облаков; при этом в большинстве случаев облачность сплошная (10 баллов) и лишь изредка значительная (7-9 баллов, — обычно в начале или конце периода выпадения осадков). Иногда слабые кратковременные (полчаса-час) обложные осадки отмечаются из слоистых, слоисто-кучевых, высоко-кучевых облаков, при этом количество облаков составляет 7-10 баллов. В морозную погоду (температура воздуха ниже −10…-15°) слабый снег может выпадать из малооблачного неба.
Дождь — жидкие осадки в виде капель диаметром от 0.5 до 5 мм. Отдельные капли дождя оставляют на поверхности воды след в виде расходящегося круга, а на поверхности сухих предметов — в виде мокрого пятна.
Переохлаждённый дождь — жидкие осадки в виде капель диаметром от 0.5 до 5 мм, выпадающие при отрицательной температуре воздуха (чаще всего 0…-10°, иногда до −15°) — падая на предметы, капли смерзаются и образуется гололёд.
Ледяной дождь — твердые осадки, выпадающие при отрицательной температуре воздуха (чаще всего 0…-10°, иногда до −15°) в виде твёрдых прозрачных шариков льда диаметром 1-3 мм. Внутри шариков находится незамёрзшая вода — падая на предметы, шарики разбиваются на скорлупки, вода вытекает и образуется гололёд.
Снег — твердые осадки, выпадающие (чаще всего при отрицательной температуре воздуха) в виде снежных кристаллов (снежинок) или хлопьев. При слабом снеге горизонтальная видимость (если нет других явлений — дымки, тумана и т. п.) составляет 4-10 км, при умеренном 1-3 км, при сильном снеге — менее 1000 м (при этом усиление снегопада происходит постепенно, так что значения видимости 1-2 км и менее наблюдаются не ранее чем через час после начала снегопада). В морозную погоду (температура воздуха ниже −10…-15°) слабый снег может выпадать из малооблачного неба. Отдельно отмечается явление мокрый снег — смешанные осадки, выпадающие при положительной температуре воздуха в виде хлопьев тающего снега.
Дождь со снегом — смешанные осадки, выпадающие (чаще всего при положительной температуре воздуха) в виде смеси капель и снежинок. Если дождь со снегом выпадает при отрицательной температуре воздуха, частицы осадков намерзают на предметы и образуется гололёд.
Моросящие осадки
Характеризуются небольшой интенсивностью, монотонностью выпадения без изменения интенсивности; начинаются и прекращаются постепенно. Длительность непререрывного выпадения составляет обычно несколько часов (а иногда 1-2 суток). Выпадают из слоистых облаков или тумана; при этом в большинстве случаев облачность сплошная (10 баллов) и лишь изредка значительная (7-9 баллов, — обычно в начале или конце периода выпадения осадков). Часто сопровождаются ухудшением видимости (дымка, туман).
Морось — жидкие осадки в виде очень мелких капель (диаметром менее 0.5 мм), как бы парящих в воздухе. Сухая поверхность намокает медленно и равномерно. Осаждаясь на поверхность воды не образует на ней расходящихся кругов.
Переохлаждённая морось — жидкие осадки в виде очень мелких капель (диаметром менее 0.5 мм), как бы парящих в воздухе, выпадающие при отрицательной температуре воздуха (чаще всего 0…-10°, иногда до −15°) — оседая на предметы, капли смерзаются и образуется гололёд.
Снежные зёрна — твердые осадки в виде мелких непрозрачных белых частиц (палочек, крупинок, зёрен) диаметром менее 2 мм, выпадающие при отрицательной температуре воздуха.
Ливневые осадки
Характеризуются внезапностью начала и конца выпадения, резким изменением интенсивности. Длительность непререрывного выпадения составляет обычно от нескольких минут до 1-2 часов (иногда несколько часов, в тропиках — до 1-2 суток). Нередко сопровождаются грозой и кратковременным усилением ветра (шквалом). Выпадают из кучево-дождевых облаков, при этом количество облаков может быть как значительным (7-10 баллов), так и небольшим (4-6 баллов, а в ряде случаев даже 2-3 балла). Главным признаком осадков ливневого характера является не их высокая интенсивность (ливневые осадки могут быть и слабыми), а именно сам факт выпадения из конвективных (чаще всего кучево-дождевых) облаков, что и определяет колебания интенсивности осадков. В жаркую погоду слабый ливневой дождь может выпадать из мощно-кучевых облаков, а иногда (очень слабый ливневой дождь) — даже из средних кучевых облаков.
Ливневой дождь — дождь ливневого характера.
Ливневой снег — снег ливневого характера. Характеризуется резкими колебаниями горизонтальной видимости от 6-10 км до 2-4 км (а порой до 500—1000 м, в ряде случаев даже 100—200 м) в течение периода времени от нескольких минут до получаса (снежные «заряды»).
Ливневой дождь со снегом — смешанные осадки ливневого характера, выпадающие (чаще всего при положительной температуре воздуха) в виде смеси капель и снежинок. Если ливневой дождь со снегом выпадает при отрицательной температуре воздуха, частицы осадков намерзают на предметы и образуется гололёд.
Снежная крупа — твердые осадки ливневого характера, выпадающие при температуре воздуха около нуля° и имеющие вид непрозрачных белых крупинок диаметром 2-5 мм; крупинки хрупкие, легко раздавливаются пальцами. Нередко выпадает перед ливневым снегом или одновременно с ним.
Ледяная крупа — твердые осадки ливневого характера, выпадающие при температуре воздуха от −5 до +10° в виде прозрачных (или полупрозрачных) ледяных крупинок диаметром 1-3 мм; в центре крупинок — непрозрачное ядро. Крупинки достаточно твёрдые (раздавливаются пальцами с некоторым усилием), при падении на твёрдую поверхность отскакивают. В ряде случаев крупинки могут быть покрыты водяной плёнкой (или выпадать вместе с капельками воды), и если температура воздуха ниже нуля°, то падая на предметы, крупинки смерзаются и образуется гололёд.
Град — твердые осадки, выпадающие в теплое время года (при температуре воздуха выше +10°) в виде кусочков льда различной формы и размеров: обычно диаметр градин составляет 2-5 мм, но в ряде случаев отдельные градины достигают размеров голубиного и даже куриного яйца (тогда град наносит значительные повреждения растительности, поверхностей автомобилей, разбивает оконные стёкла и т. д.).
Осадки, образующиеся на поверхности земли и на предметах
Роса — капельки воды, образующиеся на поверхности земли, растениях, предметах, крышах зданий и автомобилей в результате конденсации содержащегося в воздухе водяного пара при положительной температуре воздуха и почвы, малооблачном небе и слабом ветре. Чаще всего наблюдается в ночные и ранние утренние часы, может сопровождаться дымкой или туманом. Обильная роса может вызвать измеримое количество осадков (до 0.5 мм за ночь), стекание на землю воды с крыш.
Иней — белый кристаллический осадок, образующийся на поверхности земли, траве, предметах, крышах зданий и автомобилей, снежном покрове в результате сублимации содержащегося в воздухе водяного пара при отрицательной температуре почвы, малооблачном небе и слабом ветре. Наблюдается в вечерние, ночные и утренние часы, может сопровождаться дымкой или туманом. По сути дела это аналог росы, образующийся при отрицательной температуре. На ветках деревьев, проводах иней отлагается слабо (в отличие от изморози) — на проводе гололёдного станка (диаметр 5 мм) толщина отложения инея не превышает 3 мм.
Кристаллическая изморозь — белый кристаллический осадок, состоящий из мелких тонкоструктурных блестящих частиц льда, образующийся в результате сублимации содержащегося в воздухе водяного пара на ветвях деревьев и проводах в виде пушистых гирлянд (легко осыпающихся при встряхивании). Наблюдается в малооблачную (ясно, или облака верхнего и среднего яруса, или разорванно-слоистые) морозную погоду (температура воздуха ниже −10…-15°), при дымке или тумане (а иногда и без них) при слабом ветре или штиле.
20.Суточный и годовой ход осадков.
Для определения суточного хода количества осадков выражают осадки, выпавшие за определенный часовой интервал суток, в процентах от общего суточного количества.
На суше различают два основных типа суточного хода осадков – континентальный и береговой.
В континентальном типе главный максимум осадков приходится после полудня и слабый вторичный максимум – рано утром. Главный минимум отмечается после полуночи и вторичный минимум перед полуднем. Главный максимум связан с дневным возрастанием конвекции, вторичный – с ночным образованием слоистых облаков.
В береговом типе единственный максимум осадков приходится на ночь и утро, а минимум на послеполуденный часы.
Годовой ход осадков зависит от географической широты. Выделяют 8 типов годового хода осадков.
Экваториальный. Равномерно весь год с небольшими максимумами в дни равноденствий.
Тропический. От экватора к тропику осадки смещаются в один сезон и выподают преимущественно летом. Их общее количество меньше чем в экваториальном типе.
Тип тропических муссонов. Летний максимум осадков и зимний минимум но их амплитуда больше чем в тропическом типе.
Средиземноморский. Зимний максимум осадков.
Морской тип умеренных широт. Осадки распределены равномерно или с небольшим максимумом зимой или осенью.
Внутриматериковый тип умеренных широт. Летний максимум и зимний минимум.
Муссонный тип умеренных широт. Летний максимум осадков как и внутриконтинентальный тип но амплитуда между летом и зимой больше.
Полярный. Очень малое количество осадков с летним максимумом.
21. Снежный покров — слой снега на поверхности Земли, образовавшийся в результате снегопадов и метелей.
Снежный покров обладает малой плотностью, возрастающей со временем, особенно весной. Отражательная способность (альбедо) свежевыпавшего снега — 70-90 %, старого, тающего снега — 30-40 %.
Снежный покров сильно отражает солнечную радиацию и предохраняет почву от чрезмерного выхолаживания, а озимые посевы от вымерзания; оказывает огромное влияние на климат, рельеф, питание рек и ледников, почвообразовательные процессы, жизнь растений и животных.
Различают:
временный снежный покров, стаивающий за несколько часов или дней после образования;
устойчивый снежный покров, сохраняющийся в течение всей зимы или с небольшими перерывами.
Снегова́я ли́ния — уровень земной поверхности, выше которого накопление твердых атмосферных осадков преобладает над их таянием и испарением.
Снеговая линия формируется под воздействием климатических особенностей данной территории, прежде всего соотношения тепла и влаги, а также макро- и мезорельефа. Она представляет собой отражение нижнего уровня хионосферы в реальных условиях рельефа земной поверхности. Снеговая линия снижается в холодных и влажных районах и поднимается в теплых и засушливых. В Антарктике она опускается до уровня моря, а в Арктике расположена на несколько сотен метров выше уровня моря. Наибольшей высоты снеговая линия достигает в сухих тропических и субтропических районах (на Тибетском нагорье и Южноамериканских Андах до 6,5 км), снижаясь на экваторе до 4,4 км.
Виды снеговой линии
Климатическая снеговая линия (теоретическая) — нижняя граница сохранения части выпадающих твёрдых осадков на горизонтальной незатенённой поверхности.
Уровень 365 — самый низкий высотный уровень, на котором снежный покров лежит круглый год. Вычисляется интерполяцией ввверх данных о продолжительности залегания снега.
Истинная снеговая линия (местная) — наивысшее положение снеговой линии в конце лета на реальной поверхности.
Сезонная снеговая линия (граница сезонного снега) — нижняя граница распространения снежного покрова в данный момент.
Орографическая снеговая линия — нижняя граница постоянных снежников.
22.Атмосферное увлажнение
Степень снабжения местности влагой, необходимой для развития растительности, естественной и культурной. Характеризуется соотношением между осадками и испаряемостью (коэффициент увлажнения Η. Η. Иванова) или между осадками и радиационным балансом земной поверхности (индекс сухости М. И. Будыко), или между осадками и суммами температур (гидротермический коэффициент Г. Т. Селянинова).
23. Атмосферное давление — гидростатическое давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы и Земную поверхность. Атмосферное давление создаётся гравитационным притяжением воздуха к Земле.
В 1643 Евангелиста Торричелли показал, что воздух имеет вес. Совместно с В. Вивиани, Торричелли провёл первый опыт по измерению атмосферного давления, изобретя трубку Торричелли (первый ртутный барометр), — стеклянную трубку, в которой нет воздуха. В такой трубке ртуть поднимается на высоту около 760 мм.[1]
На земной поверхности атмосферное давление изменяется от места к месту и во времени. Особенно важны определяющие погоду непериодические изменения атмосферного давления, связанные с возникновением, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления (антициклонов) и относительно быстро перемещающихся огромных вихрей (циклонов), в которых господствует пониженное давление. Отмечены колебания атмосферного давления на уровне моря в пределах 684 — 809 мм рт. ст.
Нормальным атмосферным давлением называют давление в 760 мм рт.ст. (101 325 Па).
Атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты, поскольку оно создаётся лишь вышележащим слоем атмосферы. Зависимость давления от высоты описывается т. н. барометрической формулой. Высота, на которую надо подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на 1 гПа, называется барической (барометрической) ступенью. У земной поверхности при давлении 1000 гПа и температуре 0 °С она равна 8 м/гПа. С ростом температуры и увеличением высоты над уровнем моря она возрастает, т. е. она прямо пропорциональна температуре и обратно пропорциональна давлению. Величина, обратная барической ступени, — вертикальный барический градиент, т. е. изменение давления при поднятии или опускании на 100 метров. При температуре 0 °С и давлении 1000 гПа он равен 12,5 гПа.
На картах давление показывается с помощью изобар — линий, соединяющих точки с одинаковым приземным атмосферным давлением, обязательно приведенным к уровню моря.
Изобара - непрерывная линия на карте погоды объединяющая области с одинаковым атмосферным давлением.
Чем ближе линии, тем сильнее ветер.
Высокое давление вращается по часовой стрелке.
Низкое давление вращается против часовой стрелки.
Как только атмосферное давление увеличивается, ветер ослабевает.
Барические системы - совокупность областей пониженного или повышенного давления в атмосфере. Различают барические системы с замкнутыми (циклоны и антициклоны) и незамкнутыми (ложбины, гребни) изобарами. По размерам барические системы сравнимы с материками и океанами или их крупными частями.
Барические системы непрерывно перемещаются, меняют свои размеры, возникают и исчезают. С барическими системами связаны системы ветров, распределение температуры, облачности, осадков и т.д.
24. ЦЕНТРЫ ДЕЙСТВИЯ АТМОСФЕРЫ — обширные и прослеживаемые до высоких уровней области преобладания циклонов или антициклонов (см. также Антициклоналъные области). Ц. д. а. обнаруживаются в виде областей пониженного или повышенного давления на картах среднего многолетнего атмосферного давления. Геогр. размещение Ц. д. а. отражает наиболее устойчивые черты общей циркуляции атмосферы. Перманентные Ц. д. а. выявляются в течение круглого года на картах ср. давления для всех месяцев. К таким Ц. д. а. относятся: 1) экв. полоса пониженного давления, ось которой несколько мигрирует от экватора вслед за Солнцем в сторону летнего полушария; 2) по одной субтропической полосе повыш. давления в Сев. и Юж. полушарии; несколько мигрируют летом в более высокие субтропич. широты, зимой — в более низкие; распадаются на ряд океанич. антициклонов: в Сев. полушарии — Азорский антициклон н Сев.-Тихоокеанский (Гонолульский); в Юж.— Южно-Индийский, Южно-Тихоокеанский и Южно-Атлантический; 3) области пониженного давления над океанами в высоких широтах умеренных поясов: в Сев. полушарии — Исландская (см. Исландский циклон) и Алеутская, в Юж.— сплошное кольцо пониженного давления, окружающее Антарктиду; 4) области повыш. давления над Арктикой и Антарктидой. Сезонные Ц. д. а. существуют над материками только в течение определ. сезона и затем заменяются сезонными Ц. д. а. противоположного знака. Их существование связано с резким изменением в течение года темп-ры поверхности суши по отношению к темп-ре поверхности океанов; летний перегрев суши создаёт благоприятные условия для формирования здесь областей пониж. давления, зимнее переохлаждение — для областей повыш. давления. В Сев. полушарии к зимним областям повыш. давления относятся Азиатский (см. Азиатский антициклон) и Канадский максимумы, в Юж.— Австралийский, Южно-Американский и Южно-Африканский. Летние области пониж. давления: в Сев. полушарии — Южно-Азиатский (или Переднеазиатский) и Северо-Американский минимумы, в Юж. — Австралийский, Южно-Американ-ский и Южно-Африканский минимумы (см. карты ср. приземного атм. давления в январе и июле к ст. Общая циркуляция атмосферы).
25. Ве́тер — поток воздуха, движущийся относительно земной поверхности со скоростью свыше 0,6 м/с.
Ср. скорость для пов-ти Земли составляет 5-10/сек.
Ветер характеризуется скоростью, силой и направлением.
Скорость ветра зависит от величины барического градиента, т.е от разности вдоль линии между двумя точками.
Чем больше барический градиент, тем сильнее дует ветер.
Барический закон ветра (закон Бейс-Балло): если стать спиной к ветру, то область низкого давления будет расположена слева и несколько впереди наблюдателя, а область высокого давления справа и несколько позади наблюдателя.
26. Воздушные массы — большие объёмы воздуха, имеющие горизонтальные размеры во много сотен или несколько тысяч километров и вертикальные размеры в несколько километров, характеризующиеся примерной однородностью температуры и влагосодержания по горизонтали.
Однородность свойств воздушной массы достигается формированием её над однородной подстилающей поверхностью в сходных условиях теплового и радиационного баланса.
Кроме того, необходимы такие циркуляционные условия, при которых воздушная масса длительно циркулировала бы в регионе формирования. Значения метеорологических элементов в пределах воздушной массы меняются незначительно — горизонтальные градиенты малы. Резкое возрастание градиентов метеорологических величин, или, по крайней мере, изменение величины и направления градиентов происходит в переходной зоне между двумя воздушными массами — зоне атмосферного фронта.
Объекты, возникающие в тропосфере в результате взаимодействия воздушных масс — переходные зоны (фронтальные поверхности), фронтальные облачные системы облачности и осадков, циклонические возмущения, имеют тот же порядок величины, что и сами воздушные массы — сравнимы по площади с большими частями материков или океанов, время их существования — более 2-х суток.
Очагами формирования воздушных масс обычно бывают регионы, где воздух опускается, а затем распространяется в горизонтальном направлении — этому требованию отвечают антициклонические системы. Антициклоны чаще, чем циклоны, бывают малоподвижными, поэтому формирование воздушных масс обычно и происходит в обширных малоподвижных (квазистационарных) антициклонах. Кроме того, требованиям очага отвечают малоподвижные и размытые термические депрессии, возникающие над нагретыми участками суши. Наконец, формирование полярного воздуха происходит частично в верхних слоях атмосферы в малоподвижных, обширных и глубоких центральных циклонах в высоких широтах. В этих барических системах происходит трансформация (превращение) тропического воздуха, втянутого в высокие широты в верхних слоях тропосферы, в умеренный воздух.
Воздушные массы классифицируют, прежде всего, по очагам их формирования в зависимости от расположения в одном из широтных поясов. Согласно географической классификации, воздушные массы можно подразделить на основные географические типы по тем широтным зонам, в которых располагаются их очаги :
*Арктический или антарктический воздух (АВ)
*Умеренный воздух (УВ),
*Тропический воздух (ТВ).
Данные воздушные массы, кроме того, можно подразделять на морские (м) и континентальные (к).
27. Атмосфе́рный фронт - переходная зона в тропосфере между смежными воздушными массами с разными физическими свойствами.
Атмосферный фронт возникает при сближении и встрече масс холодного и тёплого воздуха в нижних слоях атмосферы или во всей тропосфере, охватывая слой мощностью до нескольких километров, с образованием между ними наклонной поверхности раздела.
Различают:
тёплые фронты(фронты, перемещающиеся в сторону более холодного воздуха. За теплым фронтом перемещается теплая воздушная масса), холодные фронты(фронты, перемещающиеся в сторону более теплой воздушной массы. За холодным фронтом движется холодная воздушная масса), фронты окклюзии(фронт, связанный с гребнем тепла в нижней и средней тропосфере, который обусловливает крупномасштабные восходящие движения воздуха и формирование протяжённой зоны облаков и осадков), стационарные фронты(фронт, не меняющий своего положения в пространстве).
Основными атмосферными фронтами являются:
арктические(фронт, разделяющий арктический воздух и воздух умеренных широт (полярный воздух) Северного полушария),
полярные(атмосферный фронт, разделяющий воздух умеренных широт (полярный воздух) и тропический воздух),
тропические(фронт, возникающий при встрече пассатов Сев. и Юж. Полушарий).
Если бы воздушные массы были неподвижны, поверхность атмосферного фронта была бы горизонтальной, с холодным воздухом внизу и тёплым над ним, но поскольку обе массы движутся, она располагается наклонно к земной поверхности, причём холодный воздух лежит в виде очень пологого клина под тёплым.
Расположение климатологических фронтов
средние положения основных фронтов атмосферных над земной поверхностью. Ф. к. разделяют смежные области Земли с преобладанием различных воздушных масс. Обычно выделяют несколько арктических и антарктических Ф. к. (между 60° и 80° с. ш. и ю. ш.), ряд полярных Ф. к. (между 40° и 60°с. ш. и ю. ш.), пассатные Ф. к. (между разными по своим свойствам массами тропического воздуха в пределах одного полушария); к Ф. к. относится также внутритропическая зона конвергенции в её многолетнем среднем положении. Расположение Ф. к. обусловлено размещением центров действия атмосферы; обычно они сдвинуты к С. летом Сев. полушария и к Ю. летом Юж. полушария.
28. Цикло́н — атмосферный вихрь огромного (от сотен до нескольких тысяч километров) диаметра с пониженным давлением воздуха в центре.
Воздух в циклоне циркулирует против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном.
Циклон — не просто противоположность антициклону, у них различается механизм возникновения. Циклоны постоянно и естественным образом появляются из-за вращения Земли, благодаря силе Кориолиса. (одна из сил инерции, существующая в неинерциальной (вращающейся) системе отсчёта из-за вращения и законов инерции, проявляющаяся при движении в направлении под углом к оси вращения)
Различают два основных вида циклонов — внетропические и тропические.
Первые образуются в умеренных или полярных широтах и имеют диаметр от тысячи километров в начале развития, и до нескольких тысяч в случае так называемого центрального циклона. Среди внетропических циклонов выделяют южные циклоны, образующиеся на южной границе умеренных широт (средиземноморские, балканские, черноморские, южнокаспийские и т.д.) и смещающиеся на север и северо-восток.
Южные циклоны обладают колоссальными запасами энергии; именно с южными циклонами в средней полосе России и СНГ связаны наиболее сильные осадки, ветры, грозы, шквалы и другие явления погоды.
Тропические циклоны образуются в тропических широтах и имеют меньшие размеры (сотни, редко — более тысячи километров), но большие барические градиенты и скорости ветра, доходящие до штормовых. Тропические циклоны могут в процессе своего развития превращаться во внетропические. Ниже 8—10° северной и южной широты циклоны возникают очень редко, а в непосредственной близости от экватора — не возникают.
Циклоны возникают не только в атмосферах Земли, но и в атмосферах других планет. Например, в атмосфере Юпитера уже многие годы наблюдается так называемое Большое красное пятно, которое является, по всей видимости, долгоживущим антициклоном. Циклоны в атмосферах других планет изучены недостаточно.
Развитие циклонов
Тропические циклоны возникают главным образом во внутритропической зоне конвергенции над перегретыми океаническими площадями. При этом такая зона конвергенции должна находиться не менее чем в 5° от экватора (в подавляющем большинстве случаев не менее чем в 10° от экватора), чтобы отклоняющая сила вращения Земли (сила Кориолиса) была достаточно велика.
Основной источник энергии тропических циклонов — выделение тепла при конденсации водяного пара в восходящем воздушном потоке, этим так же объясняется то что попадая на сушу, они быстро затухают. Также известно, что для зарождения циклона температура у поверхности воды должна подняться минимум до 27°С.
Часть тропических циклонов выходит за пределы тропиков, поворачивая при этом к востоку и их свойства в дальнейшем приближаются к свойствам внетропических циклонов.
Внетропические циклоны развиваются на полярных и арктических (антарктических) фронтах, разделяющих воздушные массы с различными термодинамическими свойствами.
В процессе развития внетропический циклон проходит несколько стадий: волна, молодой циклон, окклюдированный циклон. Развитие на фронтах мощных облачных систем и термическая неоднородность приводят к резким изменениям погоды. Кроме фронтальных, наблюдаются местные, малоподвижные внетропические циклоны, возникающие над теплой подстилающей поверхностью.
29. Тропический цикло́н — циклон, образовавшийся в тропических широтах — атмосферный вихрь с пониженным атмосферным давлением в центре. В отличие от внетропических циклонов, часто сопряжён со штормовыми скоростями ветра. В мире ежегодно наблюдается около 80 тропических циклонов.
Малые атмосферные вихри:
Тромб - маломасштабный сильный атмосферный вихрь в виде темного столба, опускающегося из грозового облака, диаметром в десятки иль сотни метров; на своем пути т. вызывает катастрофические опустошения и разрушения. Смерч-представляет собой вертикальный или слегка наклоненный крутящийся столб в воздухе, который зарождается под грозовой тучей и поднимает с земли все, что встречает на своем пути.
30. Антициклон — это атмосферная масса, вихревое движение воздуха с высоким давлением в центре, по часовой стрелке — в Северном полушарии, против часовой стрелки — в Южном.
Отличительной особенностью антициклонов является строго определенное направление ветра. Ветер направлен от центра к периферии антициклона, то есть в направлении снижения давления воздуха. Другой составляющей ветров в антициклоне является воздействие силы Кориолиса, обусловленной вращением Земли. В Северном полушарии это приводит к повороту движущегося потока вправо. В Южном полушарии, соответственно, влево. Именно поэтому ветер в антициклонах Северного полушария движется по направлению движения часовой стрелки, а в Южном — наоборот. Для циклонов характерно обратное направление ветров.
В низком антициклоне, холодном, изобары остаются замкнутыми только в самых нижних километрах, а в средней тропосфере повышенное давление вообще не обнаруживается; возможно также наличие над таким антициклоном высотного циклона. Высокий антициклон теплый и сохраняет замкнутые изобары с антициклонической циркуляцией даже в верхней тропосфере. Иногда антициклон бывает многоцентровым.
Антициклоны достигают размера несколько тысяч километров в поперечнике.
Признаки антициклона: устойчивая и умеренная погода, которая держится несколько дней. В летний период антициклон приносит жаркую, малооблачную погоду. В зимний период характеризуется морозной погодой и туманами.
В зависимости от географического района зарождения различают внетропические и субтропические антициклоны.
Возникновение и развитие антициклонов тесно связано с развитием циклонов. Практически это единый процесс: в одном районе создается дефицит массы, а в соседнем - избыток. Антициклоны занимают площади, сравнимые с размером материков, над которыми они лучше развиты зимой, над океанами – летом.
Жизнь каждого циклона и антициклона характеризуется обычно тремя стадиями: возникновением, развитием и старением. Продолжительность каждой колеблется от нескольких часов до нескольких суток. Если же условия циркуляции не способствуют развитию антициклона, он не проходят всех стадий и быстро исчезают. Условия для возникновения и развития антициклонов, определяются изменчивостью, которая возникает под влиянием многих факторов. Главный среди них — изменение горизонтального градиента температуры и давления, криволинейная форма изобар (линий, соединяющих точки с одинаковым давлением), неоднородность поверхности земли, сила трения и др.
Важной особенностью антициклонов является образование их на определенных участках. В частности, над ледовыми полями формируются антициклоны. И чем мощнее ледовый покров, тем сильнее выражен антициклон; именно поэтому антициклон над Антарктидой очень мощный, а над Гренландией маломощный, над Арктикой — средний по выраженности. Мощные антициклоны также развиваются в тропическом поясе.
31. Общая циркуляция атмосферы - планетарная система воздушных течений над земной поверхностью, горизонтальные размеры которой соизмеримы с материками и океанами, а толщина составляет от нескольких км до десятков км. Перемещение воздушных масс происходит под влиянием неодинакового нагревания земной поверхности на разных широтах, а также над материками и океанами. Общая циркуляция атмосферы определяется зонами высокого атмосферного давления в приполярных областях и тропических широтах и зонами низкого давления в умеренных и экваториальных широтах. Перемещение воздушных масс происходит как в широтном, так и в меридиональном направлениях. В тропосфере к циркуляции атмосферы относятся пассаты, западные воздушные течения умеренных широт, муссоны, циклоны и антициклоны
32. История знаний об общей циркуляции атмосферы.
Основной причиной атмосферных движений является неоднородность нагревания различных участков поверхности Земли и атмосферы. Подъем теплого и опускание холодного воздуха на вращающейся Земле сопровождается формированием циркуляционных систем различного масштаба. Совокупность крупномасштабных атмосферных движений получила название общей циркуляции атмосферы.
В 30-е годы прошлого столетия были начаты обстоятельные исследования общей циркуляции атмосферы путем деления всех синоптических процессов на элементарные (Э.С.П) и обобщение их в трех формах циркуляции: западной, восточной и меридиональной.
Общая циркуляция атмосферы представляет собой систему крупномасштабных воздушных течений над земным шаром. Эта система доступна изучению с помощью ежедневных синоптических карт, а также находит отображение на средних многолетних картах для земной поверхности и тропосферы. Область преобладания высокого или низкого давления на средних картах указывает на район, где находится центр действия атмосферы (ЦДА), которые могут быть постоянными (азорский антициклон) и сезонными (сибирский антициклон, алеутская депрессия).
Изучение особенностей общей циркуляции атмосферы позволило создать методы для прогнозирования погоды на длительные сроки (от 10 дней до месяца).
33.Пассаты (немецкий, единственное число Passat, вероятно, от испанского viento de pasade) – ветер, благоприятствующий переезду), устойчивые на протяжении года воздушные течения в тропических широтах над океанами. В Северном полушарии направление пассатов преимущественно северо-восточное, в Южном – юго-восточное. Между пассатами Северного и Южного полушарий – внутритропическая зона конвергенции; над пассатами в противоположном им направлении дуют антипассаты.