Считают осадки. Измерение осадков
Атмосферными осадками называют воду, которая из атмосферы выпадает на земную поверхность. Атмосферные осадки имеют и более научное название — гидрометеоры.
Измеряют их в миллиметрах. Для этого замеряют толщу воды, выпавшей на поверхность с помощью специальных приборов — осадкомеров. Если нужно измерить толщу воды на больших площадях, то используют метеорологические радиолокаторы.
В среднем наша Земля получает почти 1000 мм осадков ежегодно. Но вполне предсказуемо, что их количество выпавшей влаги зависит от многих условий: климата и режима погоды, рельефа местности и близости водоемов.
Виды атмосферных осадков
Вода из атмосферы выпадает на земную поверхность, находясь в двух своих состояниях — жидком и твердом. По этому принципу все атмосферные осадки принято делить на жидкие (дождь и роса) и твердые (град, иней и снег). Рассмотрим каждый из этих видов подробнее.
Жидкие атмосферные осадки
Жидкие атмосферные осадки попадают на землю в виде водяных капель.
Дождь
Испаряясь с поверхности земли, вода в атмосфере собирается в облака, которые состоят из мельчайших капель, размерами от 0,05 до 0,1 мм. Эти миниатюрные капельки в облаках с течением времени сливаются друг с другом, становясь все больше в размерах и заметно тяжелее. Визуально данный процесс можно наблюдать, когда белоснежное облако начинает темнеть и тяжелеть. Когда таких капель в туче становится слишком много, они проливаются на землю в виде дождя.
Летом дождь идет в виде крупных капель. Крупными они остаются потому, что нагретый воздух поднимается от земли. Вот эти восходящие струи и не дают каплям разбиваться в более мелкие.
Зато весной и осенью воздух намного прохладнее, поэтому в эти времена года дожди — моросящие. Причем, если дождь идет из слоистых облаков, его называют обложным, а если капли начинают падать из кунево-дождевых, то дождь превращается в ливень.
Ежегодно в виде дождя на нашу планету проливается почти 1 млрд. тонн воды.
В отдельную категорию стоит выделить морось . Этот вид осадков также выпадает из слоистых облаков, но капли ее настолько малы, а их скорость настолько ничтожна, что капельки воды кажутся подвешенными в воздухе.
Роса
Еще один вид жидких осадков, который выпадает в ночное время или рано утром. Капельки росы образуются из водяного пара. За ночь этот пар остывает, и вода из газообразного состояния превращается в жидкое.
Самые благоприятные условия для образования росы: ясная погода, теплый воздух и почти полное отсутствие ветра.
Твердые атмосферные осадки
Твердые осадки мы можем наблюдать в холодное время года, когда воздух охлаждается до такой степени, что капельки воды, находящиеся в воздухе, замерзают.
Снег
Снег также как и дождь, образуется в облаке. Затем, когда облако попадает в поток воздуха, в котором температура ниже 0°С, капельки воды в нем замерзают, становятся тяжелыми и выпадают на землю в виде снега. Каждая капелька застывает в виде своеобразного кристаллика. Ученые утверждают, что все снежинки имеют разную форму и найти одинаковые просто невозможно.
Кстати, снежинки падают очень медленно, так как почти на 95% состоят из воздуха. По этой же причине они белого цвета. А хрустит снег под ногами потому, что ломаются кристаллики. И наш слух способен уловить этот звук. Зато для рыб настоящее мучение, так как снежинки, падающие на воду, издают высокочастотный звук, который рыбы слышат.
Град
выпадает только в теплое время года, особенно, если накануне было очень жарко и душно. Прогретый воздух сильными потоками устремляется вверх, унося с собой испарившуюся воду. Образуются тяжелые кучевые облака. Затем, под воздействием восходящих потоков капельки воды в них тяжелеют, начинают замерзать и обрастать кристаллами. Вот эти комочки кристаллов и устремляются на землю, по пути увеличиваясь в размерах за счет слияния с каплями переохлажденной воды в атмосфере.
Нужно учитывать, что такие ледяные "снежки" устремляются на землю с невероятно быстротой, а потому град способен пробить шифер или стекло. Град наносит большой урон сельскому хозяйству, поэтому самые "опасные" тучи, которые готовы разразиться градом, разгоняют с помощью специальных пушек.
Иней
Иней, как и роса, образуется из водяного пара. Но в зимние и осенние месяцы, когда уже достаточно холодно, капельки воды замерзают и потому выпадают в виде тонкого слоя ледяных кристаллов. А не тают они потому, что земля остывает еще больше.
Сезоны дождей
В тропиках и очень редко в умеренных широтах наступает такое время года, когда выпадает непомерно большое количество осадков. Этот период называют сезоном дождей.
В странах, которые расположены в этих широтах, не бывает суровых зим. Зато весна, лето и осень стоят неимоверно жаркие. За этот жаркий период накапливается огромное количество влаги в атмосфере, которая и выливается затем в виде затяжных дождей.
В зоне экватора сезон дождей наступает два раза в год. А в тропическом поясе, южнее и севернее экватора, такой сезон случается лишь один раз в году. Связано это с тем, что пояс дождей постепенно курсирует с юга на север и обратно.
Количество выпавших осадков – одна из важнейших характеристик погоды, наряду с температурой воздуха, и, конечно, зная её для определённой местности, можно прогнозировать погоду на будущее, можно даже отслеживать изменения климата, если таковые имеют место быть. Но как измерить осадки?
Со снегом всё более или менее просто: берём линейку, погружаем её в снег до земли – и получаем количество выпавших осадков в миллиметрах. А вот с дождём такой номер не проходит! Ведь вода сразу же впитывается в почву, а та, что не впиталась (скажем, попала на асфальт), сравнительно быстро испаряется, так что точных результатов мы таким образом не получим, даже если дело дошло до наводнения… как же измерить количество дождя?
Для этого существуют специальные приборы.
Один из них – дождемер. По сути дела, это нечто вроде ведра, только очень большое – площадью 5 квадратных метров. Дождевая вода поступает в такой сосуд через конусообразную воронку – чтобы ветер не искажал результаты измерения, надувая в сосуд дополнительную воду, или наоборот – выдувая её оттуда. Такая конструкция устанавливается на метеоплощадке на высоте 2 метра. Раз в день собранную дождевую воду из дождемера сливают в градуированный сосуд и измеряют в миллиметрах. Каждый миллиметр – это литр осадков на квадратный метр.
Дождемеры ещё бывают почвенные, которые закапываются в грунт вровень с ним, а также полевые – это градуированные стеклянные сосуды, которые ставят на сельскохозяйственных полях.
Но не всегда и не везде можно проверить результаты раз в сутки! В тайге, в тундре, в горах и прочих труднодоступных местах приходится проверять результаты раз в неделю, а то и в десять дней – за это время вода может испариться – и результат окажется искажённым. Для работы в таких экстремальных условиях существуют суммарные осадкомеры. По конструкции он мало отличается от обычного дождемера, но когда его устанавливают, в него заливают вазелиновое масло. В результате, когда в сосуд набирается вода, вазелиновое масло всплывает, покрывая её поверхность тонким слоем, который не даёт воде испаряться, сохраняя её для измерения.
Впрочем, определить количество осадков можно и не приближаясь непосредственно к прибору, если это радиоосадкомер. Его ёмкость для сбора осадков установлена таким образом, что заполняясь, она переворачивается, вода из неё сливается, и это приводит в действие механизм, включающий радиопередатчик. Его радиосигнал регистрируют на ближайшей метеостанции, или же он поступает на метеорологический спутник.
Ещё один прибор, используемый метеорологами для измерения количества дождя – это плювиограф. Дождевая вода набирается в сосуд площадью 5 квадратных метров. Дно у сосуда конусообразное, и в неё имеются отверстия, в которые вода сливается и через трубу попадает в камеру. В камере находится полый поплавок, соединённый с металлическим стержнем. В верхней части стержня укреплена стрелка, на которую насажено перо, а рядом с камерой расположен барабан с бумажной лентой. Вода, накапливающаяся в камере, поднимает поплавок, он приводит в движении стержень со стрелкой, и перо чертит на ленте кривую, по которой и определяют уровень осадков.
Атмосферные осадки и их образование
Осадки выпадают не с каждой облака. Обязательным условием образования осадков является одновременное наличие в воздухе воды в твердом, жидком и газообразном состояниях, бывает в смешанных облаках. Это происходит только тогда, когда облако поднимается вверх и охлаждается. Поэтому по происхождению различают конвективные, фронтальные и орографические осадки.
Конвективные осадки характерны для жаркого пояса, где в течение года происходит интенсивный нагрев, испарение воды, преобладает восходящее движение теплого и влажного воздуха. Летом нередко такие процессы происходят и в умеренном поясе.
Фронтальные осадки образуются при встрече двух воздушных масс с разными температурами и другими физическими свойствами. Типичные фронтальные осадки наблюдаются в умеренном и холодном поясах.
Орографические осадки выпадают на наветренных склонах гор, особенно высоких, поскольку они также заставляют воздух пи дийматися вверх. Потеряв влагу и опускаясь, минуя горная цепь, оно снова опускается и прогревается, а относительная влажность снижается, удаляясь от состояния насыщения.
По характеру выпадения различают: ливневые осадки (интенсивные, непродолжительные, выпадающие на небольшой площади) обложные осадки (средней интенсивности, равномерные, длительные - могут продолжаться целые сутки, часто выпадают на большой площади); осадки, моросящие (характеризуются будто взвешенными в воздухе мелкими капельками).
Измерение количества осадков
Количество осадков измеряется толщиной слоя воды в миллиметрах, который мог бы образоваться в результате их выпадение на горизонтальную поверхность при отсутствии испарения и просачивания в почву. Для измерения количества осадков используют дождемер (металлический цилиндр высотой 40 см и площадью поперечного сечения 500 см2 с вставленной диафрагмой "для предотвращения испарения). Осадкомер отличается от дождемер специальной защитой. Твердые осадки (снег, град, крупа) предварительно растапливают. Количество воды, попавшей в дождемер, измеряют с помощью стеклянной цилиндрического сосуда, площадь дна которой в 10 раз меньше площади дна дождемер. Итак, когда слой воды, слитой с дождемер, на дне сосуда равна 20 мм, то это означает, что на поверхность Земли выпал слой воды высотой 2 мм.
Все измерения количества осадков заключают за каждый месяц и выводят месячную, а затем годовое количество осадков. Чем продолжительнее является наблюдение, тем точнее можно рассчитать среднемесячную и, соответственно, среднегодовую нормы осадков для этого места наблюдений. Линии на карте, соединяющие точки с одинаковым количеством осадков в миллиметрах за определенный период времени (например, год), называются изогиета.
Распределение осадков на поверхности земного шара
Географическое распространение осадков по земной поверхности зависит от совокупного действия многих факторов: температуры, испарения, влажности воздуха, облачности, атмосферного давления, господствующих ветров, распределения суши и моря, океанических течений. Важнейшим среди них является температура воздуха, от которой зависит интенсивность испарения и величина испаряемости воздуха (количество влаги в миллиметрах слоя воды, которое может испариться в определенном месте за год).
В "холодных широтах испарения незначительное, имела испаряемость, так как холодный воздух может содержать малое содержание водяного пара. И хотя относительная влажность воздуха может быть достаточно высокой, но при конденсации малого количества пары выпадает мизерное количество осадков. В жарком поясе наблюдается противоположное явление: большое испарение и большая испаряемость, а, следовательно, и абсолютная влажность воздуха вызывают выпадение значительного количества осадков. Следовательно, атмосферные осадки распределяются зонально.
В экваториальном поясе выпадает наибольшее количество осадков - 1000-2000 мм и более, поскольку там круглый год наблюдаются высокие температуры, большое испарение и преобладают восходящие потоки воздуха.
В тропических широтах количество осадков уменьшается до 300-500 мм, а во внутренних пустынных областях материков - их меньше 100 мм. Причиной этого является господство здесь высокого давления и нисходящих потоков воздуха, при этом нагреваются и удаляются от состояния насыщения. Здесь только на восточных побережьях материков, которые ома
щихся теплыми течениями, выпадают обильные осадки, особенно летом.
В умеренных широтах количество осадков вновь увеличивается до 500-1000 м. Больше всего их выпадает на западных побережьях материков, поскольку там в течение года преобладают западные ветры со стороны океанов. Большем количестве осадков здесь также способствуют теплые течения и горный рельеф.
В полярных районах количество осадков составляет всего 100-200 мм, что обусловлено малым содержанием влаги в воздухе, несмотря на большую облачность.
Однако количество выпадающих осадков, еще не определяет условий увлажнения. Характер увлажнения выражают коэффициентом увлажнения - отношением количества осадков к испаряемости за тот же период. То есть К = О / В, где К - коэффициент увлажнения, О - количество осадков, В - величина испаряемости. Если К = 1, то увлажнение достотне, К> 1 - избыточное, К <1 - недостаточное, а К <0,3 - бедное. Коэффициент увлажнения определяет тип природно-растительных зон: при избыточном и достаточном увлажнении и достаточный, количества тепла произрастают леса; недостаточное, близкий к единице, увлажнение характерно для лесостепи, саванн; несколько больше 0,3 - луговых и сухих степей; бедное - для полупустынь и пустынь.
Количество осадков постоянно интересует тех, кто следит за погодой. Казалось бы, в прогнозе стоит 10-15 мм, а на улицах — снег по колено или огромные лужи. Чтобы Вам было проще ориентироваться в прогнозах, мы подготовили информацию об измерении количества осадков.
Метеорологи различают два понятия: высота снежного покрова и количество выпавших осадков. То, что мы видим на улице после снегопада, это высота снежного покрова, который порой достигает 50 см, хотя количество выпавших осадков при этом может быть не более 20 мм. Один миллиметр выпавшего снега приравнивается к 1-1,5 см высоты снежного покрова в зависимости от структуры снега.
По метеорологическому наставлению, миллиметр осадков — это один литр воды на квадратный метр. На всех метеостанция стоят осадкомерные ведра, из которых, в 9 и 21 час по Гринвичу, осадки выливаются в специальный сосуд, по которому измеряется их количество. Твердые осадки — снег, град — растапливаются, а потом специалисты измеряют получившуюся воду.
