Что значит осадки в мм в виде дождя
Что значат миллиметры осадков в прогнозе? 20 мм — это много или мало?
9-08-2019, 13:28 | Стихии и погода / Статьи о природных явлениях | разместил: Редакция ОКО ПЛАНЕТЫ | комментариев: (0) | просмотров: (7 885)
Что значат миллиметры осадков в прогнозе? 20 мм — это много или мало?
Атмосферные осадки — это вода в жидком и твердом состоянии, выпадающая из облаков, или осаждающаяся непосредственно из воздуха. Среди осадков, выпадающих из облаков, наиболее распространены: дождь, морось, снег, мокрый снег, снежная крупа, ледяная крупа, снежные зерна, град, ледяной дождь, ледяные иглы. Непосредственно из воздуха осаждаются: роса, иней, изморозь. Осаждение переохлажденных: дождя, мороси и тумана, на земле и предметах дает гололед.
shutterstock.com
Каждый из этих видов осадков приносит какое-то количество влаги. Для того чтобы оценить, сколько выпадет, или выпало влаги, применяется понятие «количество осадков».
Количество осадков — это высота слоя воды в миллиметрах, который образовался бы на поверхности земли, если бы она была абсолютно ровная, то есть осадки бы не стекали, не просачивались в почву и не испарялись.
Иногда при интенсивных дождях можно видеть, как улицы превращаются в «реки», но при этом метеорологи говорят, что выпало «всего» 15 мм осадков. Количество осадков в миллиметрах численно равно массе воды, выпавшей на горизонтальную площадку в 1 квадратный метр
15 мм осадков — это 15 килограммов воды на каждый квадратный метр земной поверхности. Это не такое уж маленькое количество — полтора ведра! С учетом того, что земная поверхность неровная, то выпавшие осадки стекают в пониженные участки, образуя бурные ручьи и глубокие лужи.
Гисметео
В случае со снегом следует разделять понятия «количество осадков» и «высота снежного покрова». Как известно, снег бывает разным — сухим, мокрым, мелким, крупным. В зависимости от вертикального профиля температуры и влажности снежинки имеют различную структуру. При низкой температуре и слабом ветре крупные снежинки нагромождаются друг на друга, образуя небольшой по плотности, но большой по высоте снежный покров. И наоборот — при сильном ветре и мелком снеге снежный покров получается плотным и невысоким.
Как в таких случаях понять, какое количество влаги выпало в первом случае и во втором? Для этого снег растапливают и получают миллиметры воды. Это важно знать не только для сравнения двух снегопадов, но для оценки влагонакопления за месяц или сезон, для того, чтобы оценить, сколько влаги почва получит весной, и т. д.
Высота снежного покрова имеет некоторую корреляцию с количеством выпавших осадков. В зависимости от структуры, 1 мм выпавшего снега в жидком эквиваленте может соответствовать 1–1,5 см снежного покрова.
Что значат миллиметры осадков в прогнозе? 20 мм — это много или мало?
Атмосферные осадки — это вода в жидком и твердом состоянии, выпадающая из облаков, или осаждающаяся непосредственно из воздуха. Среди осадков, выпадающих из облаков, наиболее распространены: дождь, морось, снег, мокрый снег, снежная крупа, ледяная крупа, снежные зерна, град, ледяной дождь, ледяные иглы. Непосредственно из воздуха осаждаются: роса, иней, изморозь. Осаждение переохлажденных: дождя, мороси и тумана, на земле и предметах дает гололед.
shutterstock.com
Каждый из этих видов осадков приносит какое-то количество влаги. Для того чтобы оценить, сколько выпадет, или выпало влаги, применяется понятие «количество осадков».
Количество осадков — это высота слоя воды в миллиметрах, который образовался бы на поверхности земли, если бы она была абсолютно ровная, то есть осадки бы не стекали, не просачивались в почву и не испарялись.
Иногда при интенсивных дождях можно видеть, как улицы превращаются в «реки», но при этом метеорологи говорят, что выпало «всего» 15 мм осадков. Количество осадков в миллиметрах численно равно массе воды, выпавшей на горизонтальную площадку в 1 квадратный метр
15 мм осадков — это 15 килограммов воды на каждый квадратный метр земной поверхности. Это не такое уж маленькое количество — полтора ведра! С учетом того, что земная поверхность неровная, то выпавшие осадки стекают в пониженные участки, образуя бурные ручьи и глубокие лужи.
Гисметео
В случае со снегом следует разделять понятия «количество осадков» и «высота снежного покрова». Как известно, снег бывает разным — сухим, мокрым, мелким, крупным. В зависимости от вертикального профиля температуры и влажности снежинки имеют различную структуру. При низкой температуре и слабом ветре крупные снежинки нагромождаются друг на друга, образуя небольшой по плотности, но большой по высоте снежный покров. И наоборот — при сильном ветре и мелком снеге снежный покров получается плотным и невысоким.
Как в таких случаях понять, какое количество влаги выпало в первом случае и во втором? Для этого снег растапливают и получают миллиметры воды. Это важно знать не только для сравнения двух снегопадов, но для оценки влагонакопления за месяц или сезон, для того, чтобы оценить, сколько влаги почва получит весной, и т. д.
Высота снежного покрова имеет некоторую корреляцию с количеством выпавших осадков. В зависимости от структуры, 1 мм выпавшего снега в жидком эквиваленте может соответствовать 1–1,5 см снежного покрова.
что означает мм в выпадение осадков например. Выпадает 800мм осадков расшфруйте пожалуйста (мм)
Атмосферные осадки – это очень важный элемент климата любой страны.
Климат тем влажнее, чем чаще идут дожди или снега. В метеорологии количество осадков измеряется толщиной в миллиметрах того слоя воды, который они образовали бы на поверхности земли, если бы не было испарения или стока.
Но как количественно представить себе, что такое 1 мм осадков? Не многие могут правильно объяснить, сколько же это. Когда при расчете выясняется, что 1 мм осадков на площади 1 гектар – это 10 000 литров (или 10 тонн) воды, становится не до шуток.
_____________________
Зная, что 1 гектар = 10 000 м2
Значит 800 мм осадков на площади 1 гектар – это 8 000 000 литров (или 8 000 тонн) воды
Количество выпадающих осадков измеряется дождемером. Он состоит из приемного цилиндрического сосуда с площадью дна в 500 кв. см и защиты Нифера. Кроме того, к дождемеру прилагается еще один приемный сосуд с крышкой и мерный стакан. На станции дождемер устанавливается на столбе так, чтобы его верхний край был расположен на высоте 2 м от земли При пользовании дождемером нужно считаться с фактом выдувания и вдувания осадков (особенно снега) из мерного ведра. Но при правильной установке дождемера можно в значительной мере уменьшить значение этого явления. На обычных метеорологических станциях дождемеры помещаются на достаточно обширных площадках, закрытых от чрезмерного действия ветра окружающими зданиями или деревьями, которые должны отстоять от дождемера по крайней мере на свою двойную высоту.
Дождемер простого типа Самопишущий Запись на ленте типа дождемер плювиографа
/ — приемный сосуд; 2—трубка, 3—барабан; 4—измерительный цилиндр с поплавком; 5 — сифон; 6 — сосуд
Дождемерами простого типа измеряют общий объем осадков, выпавших за сутки; объем выпавших осадков за любой промежуток времени получают суммированием суточных объемов. Такие дождемеры весьма просты по своей конструкции, поэтому они получили повсеместное распространение.
Измерение выпавших осадков состоит в определении объёма собранной воды. Разделив объём (в см3) собранной воды на площадь поперечного сечения (500 см2), получим толщину слоя воды. Её выражают в мм.
Термины, применяемые в прогнозах
Термины, применяемые в краткосрочных прогнозах погоды
Прогноз погоды: научно-обоснованное предположение о будущем состоянии погоды.
Краткосрочный прогноз погоды: прогноз метеорологических величин и явлений на период от 12 до 72 часов.
Термины, применяемые в прогнозах осадков
Термины, применяемые в прогнозах осадков, и соответствующие им количественные характеристики для жидких и смешанных осадков приведены в таблице 1, для твердых осадков в таблице 2.
Термины
Количество осадков за 12 часов, мм
Без осадков, сухая погода
Небольшой дождь, слабый дождь, морось, моросящие осадки, небольшие осадки
Дождь, дождливая погода, осадки (дождь со снегом; мокрый снег; снег, переходящий в дождь; дождь, переходящий в снег)
Сильный дождь, ливневый дождь (ливень), сильные осадки (сильный мокрый снег, сильный дождь со снегом, сильный снег с дождем)
Очень сильный дождь, очень сильные осадки (очень сильный мокрый снег, очень сильный дождь со снегом, очень сильный снег с дождем)
Термины
Количество осадков за 12 часов, мм
Без осадков, сухая погода
Слабый снег, небольшой снег
Сильный снег, снегопад
Очень сильный снег, очень сильный снегопад
Для более детальной характеристики ожидаемого распределения количества осадков по территории в прогнозе используются термины в «отдельных районах» и «местами». Эти термины подразумевают, что ожидаемое явление погоды или значение метеорологической будет наблюдаться не более чем на 50% от общей площади.
Для характеристики вида осадков (жидкие, твердые, смешанные) применяют термин: «дождь», «снег», «осадки». Термин осадки применяется только с обязательным дополнением одного из терминов, приведенных в таблице 3.
Термины
Характеристика смешанных осадков
Дождь и снег одновременно, но преобладает дождь
Снег и дождь одновременно, но преобладает снег; тающий снег
Снег, переходящий в дождь
Сначала ожидается снег, а затем дождь
Дождь, переходящий в снег
Сначала ожидается дождь, затем снег
Чередование снега и дождя, преобладание снега
Для качественной характеристики продолжительности осадков используется термины, приведенные в таблице 4.
Термины
Общая продолжительность осадков, час.
Кратковременный дождь, кратковременные дожди, кратковременный снег, кратковременный дождь со снегом, кратковременный мокрый снег, снег (мокрый снег) зарядами
Дождь, снег, мокрый снег, дождь со снегом, продолжительный дождь, продолжительный снег, продолжительный мокрый снег, продолжительный дождь со снегом, временами дождь, временами снег, временами мокрый снег, временами дождь со снегом
Для детализации времени начала (прекращения) осадков использует характеристику времени суток, приведенную в таблице 5
Характеристика
Период, час. (время местное)
Первая половина дня
Вторая половина дня
Первая половина ночи
Вторая половина ночи
Термины, применяемые в прогнозах ветра
В прогнозах погоды прогнозируют направление и скорость ветра. Направление ветра указывают в четвертях горизонта (откуда дует ветер): северный, юго-восточный и т.д. В прогнозах погоды указывают максимальную скорость ветра при порывах в метрах в секунду или максимальную среднюю скорость при условии, если порывы не ожидаются. В прогнозах погоды и штормовых предупреждениях скорость ветра указывают с интервалом не более 5 м/c. При слабом ветре (скоростью ≤ 5 м/с) разрешается не указывать направление или использовать термин «слабый или переменных направлений». Если в прогнозируемый интервал скорости ветра попадают значения скорости ветра, достигшие значения ОЯ (опасное явление), то составляют штормовое предупреждение. Качественные характеристики ветра и соответствующие им количественные значения скоростей приведены в таблице 6.
Качественная характеристика скорости ветра
Диапазон скорости ветра, м/с
Термины, применяемые в прогнозах температуры воздуха
В прогнозах погоды указывают минимальную температуру воздуха ночью и максимальную температуру воздуха днем, или изменение температуры воздуха при аномальном ходе, составляющем 5°С и более за полусутки.
Ожидаемую минимальную и максимальную температура воздуха указывают градациями с интервалами для пункта 2°С, а для территории 5°С. Если ожидается аномальный ход температуры воздуха, то указывают наиболее высокое (низкое) ее значение с использованием характеристик времени суток, приведенных в таблице 5. При использовании терминов «повышение» («понижение») или «понижение» («похолодание»), «усиление» («ослабление») морозов прогнозируемое значение температуры воздуха указывают одним числом с предлогом «до».
Если ожидается, что максимальная (минимальная) температура воздуха достигнет значений ОЯ или в прогнозируемый интервал попадают значения температуры, соответствующие критериям ОЯ, то применяют термин «сильная жара» («сильный мороз») и составляется штормовое предупреждение. Значения температур воздуха, относящихся к критериям ОЯ, приведены в приложении А.
Термины, применяемые в прогнозах явлений погоды
В прогнозах погоды необходимо включать следующие из ожидаемых явлений погоды: осадки, гроза, град, шквал, туман, метель, пыльная буря, гололедно-изморозевые явления: гололед, налипание (отложение) мокрого снега на проводах и деревьях, гололедица на дорогах и снежные заносы. В прогнозах погоды для характеристики интенсивности явлений погоды термин «сильный», а для осадков «очень сильный» применяют в том случае, если ожидают, что явление по интенсивности достигнет критерия ОЯ. В остальных случаях характеристики интенсивности явления («слабое» или «умеренное»), за исключением интенсивности осадков, не указывается. В прогнозах явлений погоды при необходимости применяют термины «усиление», «прекращение», «ослабление» с указанием «день», «ночь» или с использованием характеристик времени суток, приведенных в таблице 5.
ПЕРЕЧЕНЬ И КРИТЕРИИ ОПАСНЫХ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ
Явление
Характеристика явления и критерии ОЯ
Очень сильный ветер
Скорость ветра (включая порывы) 25 м/с и более, на побережье 35м/с и более
Ураганный ветер (ураган)
Скорость ветра (включая порывы) 33 м/с и более (для континентальных станций)
Резкое кратковременное (в течение нескольких минут, но не менее 1 мин) усиление ветра до 25 м/с и более, на побережье 35 м/с и более
Сильный маломасштабный вихрь с вертикальной осью в виде столба или воронки, направленный от облака к поверхности земли (воды)
Очень сильные осадки (очень сильный дождь, очень сильный дождь со снегом, очень сильный снег с дождем)
Жидкие или смешанные осадки с количеством выпавших осадков 50 мм и более за 12 часов и менее
Очень сильный снег
Количество осадков 20 мм и более за 12 часов и менее
Продолжительные сильные дожди
Град диаметром 20 мм и более
Перенос снега (в том числе сопровождаемый выпадением снега из облаков) ветром со средней скоростью 15 м/с и более (в прибрежных районах при средней скорости 25 м/с и более) и при видимости менее 500 м, продолжительностью не менее 12 часов
Сильная пыльная (песчаная) буря
Перенос пыли (песка) ветром со средней скоростью 15м/с и более и видимости 500 м и менее,
продолжительностью не менее 12 часов
Сильное гололедно-изморозевое отложение
Значения ночных температур:
В период с октября по март в течение не менее 5 суток значения среднесуточных температур воздуха ниже климатической нормы на 7ºС и более
В течение 3-х дней наблюдалась температура воздуха:
Владивосток +33ºС и выше
Южные районы края +35ºС и выше
Западные районы края +37ºС и выше
Центральные районы края +37ºС и выше
Восточные районы края +37ºС и выше
В период с апреля по сентябрь в течение 5 суток и более значения среднесуточных температур воздуха выше климатической нормы на 7ºС и более
Чрезвычайная пожарная опасность
Показатель пожарной опасности составляет 5 класс (10000 ºС и более по формуле Нестерова)
Понижение температуры воздуха или поверхности почвы до значений ниже 0 градусов на фоне положительных средних суточных температур в период активной вегетации или уборки сельхозкультур, приводящее к их повреждению.
Видимость 50м и менее и продолжительность 12 час и более
Сочетания метеорологических явлений, относящихся к ОЯ
Характеристика явления и критерии ОЯ
Сильный дождь при сильном ветре
Количество выпавшего дождя 35-49мм за 12 час и менее при ветре 20-24 м/с, на побережье 28-34 м/с
Сильный снег с гололедно-изморозевыми отложениями
Низкая температура воздуха при сильном ветре
(для г. Владивостока)
Термины, применяемые в долгосрочных прогнозах погоды
Долгосрочный прогноз погоды – прогноз на период от 30 суток до 2-х лет. К долгосрочным прогнозам погоды относится месячный ориентировочный прогноз погоды.
Месячный ориентировочный прогноз погоды содержит ожидаемые значения аномалии средней месячной температуры воздуха (норма, выше нормы, меньше нормы) и количества осадков (норма, больше нормы, меньше нормы) и ожидаемую величину средней месячной температуры воздуха по территории края, области, округа и т.п.
В тексте прогноза погоды указываются следующие характеристики:
Аномалия температуры воздуха в интервале 1ºС в градациях:
0…+1 и 0…-1 – норма (около нормы) ;
+1…+2 и +2…+3 – выше нормы ;
>+3 – экстремально-теплый (выше нормы более чем на 3ºС)
Климатическая норма (норма) – та или иная характеристика климата, статистически полученная из многолетнего ряда наблюдений. Чаще всего это многолетняя средняя величина; например, среднее месячное или годовое количество осадков, подсчитанное по материалам за ряд лет, или средняя суточная, месячная, годовая температура воздуха также по многолетним наблюдениям.
Атмосферные осадки
Осадки, выпадающие из облаков
При определенных условиях из облаков выпадают осадки, т. е. капельки или кристаллы настолько крупных размеров, что они уже не могут удерживаться в атмосфере во взвешенном состоянии. Наиболее известны и важны дождь и снег. Однако имеется еще несколько видов осадков, отличающихся от типичных форм дождя и снега.
Как дождь, так и снег выпадают в основном из облаков восходящего скольжения и из облаков конвекции. В зависимости от этого и характер выпадения осадков будет различным.
Из облаков восходящего скольжения (слоисто-дождевых и высоко-слоистых), связанных с фронтами, выпадают обложные осадки. Это длительные осадки средней интенсивности. Они выпадают сразу на больших площадях, порядка сотен тысяч квадратных километров, сравнительно равномерно и достаточно продолжительно. Наибольший процент в общем количестве осадков в умеренных широтах составляют именно обложные осадки. Из кучево-дождевых облаков, связанных с конвекцией, выпадают ливневые осадки, интенсивные, но малопродолжительные. Сразу же после начала они могут получить большую интенсивность, но так же резко и обрываются. Их сравнительная непродолжительность объясняется тем, что они связаны с отдельными облаками или с узкими зонами облаков. При местной конвекции летом над сушей, когда кучево-дождевые облака особенно обширны, или при прохождении фронтов ливни иногда продолжаются часами. По наблюдениям в США, средняя площадь, одновременно захватываемая одним и тем же ливневым дождем, около 20 км2. При кратковременном выпадении ливневые осадки могут дать и небольшое количество воды. Интенсивность их сильно колеблется. Даже в одном и том же случае дождя количество осадков может различаться на 50 мм на расстоянии всего 1-2 км. Ливневые осадки являются основным видом осадков в низких тропических и экваториальных широтах.
Как правило, моросящие осадки не дают существенных суточных количеств. Зимой они не увеличивают заметно снежного покрова. Только в особых условиях, например в горах, морось может быть более интенсивной и обильной.
Формы осадков
Из слоисто-дождевых и кучево-дождевых облаков при отрицательных температурах выпадает еще крупа, снежная и ледяная. Она имеет вид округлых (иногда конусообразных) ядрышек диаметром 1 мм и больше. Снежная крупа имеет снегоподобное строение: крупинки легко сжимаются пальцами. Ядрышки ледяной крупы имеют оледеневшую поверхность.
Летом, в достаточно жаркую погоду, иногда выпадает град в виде более или менее крупных кусочков льда неправильной формы (градин), от горошины до 5-8 см в диаметре, иногда и больше. Вес градин в отдельных случаях превышает 300 г. Часто они обнаруживают неоднородное строение, именно состоят из последовательных прозрачных и мутных слоев льда. Град выпадает из кучево-дождевых облаков при грозах и, как правило, вместе с ливневым дождем.
Вид и размеры градин говорят о том, что градины в течение своей «жизни» многократно увлекаются то вверх, то вниз сильными токами конвекции, наращивая свои размеры путем столкновения с переохлажденными каплями. В нисходящих токах они опускаются в слои с положительными температурами, где подтаивают сверху; потом снова поднимаются вверх и замерзают с поверхности и т. д.
Образование осадков
Осадки выпадают в том случае, если хотя бы часть элементов, составляющих облако (капелек или кристалликов), по каким-то причинам укрупняется. Когда облачные элементы становятся настолько тяжелыми, что сопротивление воздуха и восходящие его движения больше не могут удерживать их во взвешенном состоянии, они выпадают из облака в виде осадков.
Укрупнение капелек до нужных размеров не может происходить путем конденсации. В результате конденсации получаются только очень мелкие капельки. Для образования более крупных капель процесс конденсации должен был бы продолжаться чрезмерно долго. Более крупные капли, выпадающие из облака в виде дождя или мороси, могут возникнуть другими путями.
Укрупнившиеся кристаллы начинают выпадать обычно из верхней части облака, где они преимущественно находятся. По пути они продолжают укрупняться путем сублимации, а кроме того, сталкиваются с переохлажденными капельками, примораживают их к себе и еще более увеличиваются в размерах. Капельки, замерзшие при соприкосновении с кристаллами, и обломки кристаллов во много раз увеличивают число частиц, на которых происходит кристаллизация. В нижней части облака или облачного слоя появляются, таким образом, крупные кристаллы. Если в этой нижней части облака температура выше нуля, кристаллы тают, превращаясь в капли, которые и выпадают из облака в виде дождя. Получившиеся при этом капельки с разной скоростью падения могут коагулировать (сливаться) между собой и с другими капельками облака. В других случаях кристаллы тают уже под основанием облака и также выпадает дождь. Наконец, если температура под облаками отрицательна до самой земной поверхности, осадки выпадают в виде снега или крупы. Осадки могут выпадать и из чисто ледяных облаков, также вследствие сублимационного укрупнения кристаллов. Но обычно эти облака высоки (в верхнем ярусе) и осадки из них испаряются, не достигая земной поверхности. «Метлы» и «хвосты» некоторых видов перистых облаков, по существу, являются именно полосами падения осадков.
Искусственное осаждение облаков
Выпадение осадков не находится в прямой связи с мощностью и водностью облаков. Конечно, чем больше мощность облаков, тем больше вероятность того, что они достигнут уровня оледенения и что начнутся осадки. Чем больше водность облаков, тем сильнее эти осадки окажутся. Однако облака могут получить сильное развитие, водность их также может быть большой, но если уровень оледенения лежит высоко, осадков все-таки не будет. В степной зоне летом и в тропических широтах часто развиваются мощные кучевые облака, которые, однако, не дают осадков из-за слишком высокого положения уровня оледенения.
Нельзя ли в таких случаях вызвать осадки из облака искусственным путем, как-то нарушив коллоидальное равновесие облака? Эффективнее всего было бы вызвать состояние оледенения в переохлажденном капельножидком облаке. Чаще всего в облаках рассеивают твердую углекислоту с очень низкой температурой, что вызывает замерзание некоторого числа капелек. Возникают те зародышевые ледяные ядра, появление которых приводит к началу выпадения осадков. Дальше процесс развивается уже в виде цепной реакции.
Введение йодистого серебра и других реагентов в кучево-дождевые облака, угрожающие градом, может приводить к быстрому выпадению из облака осадков в виде ливневого дождя или мелкого града и предотвращать образование крупных градин.
Таким же путем можно рассеивать туман у земной поверхности, вводя в него соответствующие реагенты, вызывающие укрупнение и осаждение частиц тумана. Опыты такого рода неоднократно приводили к успешным результатам.
Электричество облаков и осадков
В кучево-дождевых облаках, содержащих крупные капли, а также и значительные по размерам кристаллы, возникают особенно сильные электрические заряды. О них можно судить по зарядам выпадающих осадков. Капли ливневого дождя несут заряды в 10 миллионов раз больше элементарного заряда. Но наибольшие заряды капель могут быть еще в десятки раз больше этого среднего значения. Твердые элементы облаков и осадков заряжены так же, как капли, или еще сильнее.
Разделение зарядов в кучево-дождевых облаках, т. е. скопление электричества одного знака в одной части облака и другого знака в другой, приводит к огромным значениям напряженности электрического поля атмосферы в облаках и между облаками и землей.
Гроза
По происхождению грозы делятся на те же типы, что и кучево-дождевые облака. Различают внутримассовые и фронтальные грозы.
Внутримассовые грозы наблюдаются двух типов: в холодных воздушных массах, перемещающихся на теплую земную поверхность, и над прогретой сушей летом (местные грозы). В обоих случаях развитие грозы связано с мощным развитием облаков конвекции, а следовательно, с сильной неустойчивостью стратификации атмосферы.
Фронтальные грозы связаны главным образом с холодными фронтами, где теплый воздух вытесняется вверх продвигающимся вперед холодным воздухом. Но летом над сушей они нередко связаны и с теплыми фронтами. Продолжительность грозы в каждом отдельном месте обычно невелика: от минут до нескольких часов. Число молний при сильной грозе измеряется десятками в одну минуту. Как правило, гроза сопровождается ливневыми осадками, иногда градом.
Грозы особенно часты над сушей в тропических широтах: здесь есть районы, где в году 100-150 дней и более с грозами. На океанах в этой зоне гроз гораздо меньше, примерно 10- 30 дней в году.
В субтропических широтах, где преобладает высокое давление, гроз гораздо меньше: над сушей 20-50 дней с грозами в году, над морем 5-20 дней.
В умеренных широтах 10-30 дней с грозами над сушей и 5-10 дней над морем.
Это убывание гроз от низких широт к высоким понятно. Для осуществления грозы требуется не только большая неустойчивость стратификации и сильная конвекция, но и большая водность облаков; а водность облаков убывает с широтой вследствие убывания температуры.
Есть подсчеты, по которым на Земном шаре одновременно происходит 1800 гроз, а общее число молний примерно 100 в каждую секунду. В горах грозы наблюдаются чаще, чем на равнинах.
Молния и гром
При разрядах между облаками и землей (а к ним относится примерно 40% молний) к земле переносится преимущественно отрицательное электричество. Причина в том, что в нижней части грозового облака обычно накапливаются отрицательные заряды, а земная поверхность под облаком заряжается при этом положительно путем индукции.
Освещение облаков невидимыми молниями при отдаленной грозе (когда не слышен и гром) носит название зарниц.
Шаровая молния. Огни Святого Эльма
При наличии достаточно больших разностей потенциалов в атмосфере, кроме искровых разрядов, наблюдается истечение электричества с остроконечных предметов, которое иногда сопровождается свечением. Эти тихие (или сопровождающиеся слабым треском) разряды называют огнями Святого Эльма. Объясняются они следующим образом.
Если напряженность поля вообще велика, то над выдающимися и остроконечными предметами она может стать еще значительно большей. Тогда непосредственно возле остриев могут создаваться такие значения напряженности, которые приближаются к критическому. Воздух в непосредственной близости к остриям становится проводящим, и с остриев происходит заметное истечение электричества. При особенно сильной напряженности это истечение становится видимым, как светящиеся нити, кистями расходящиеся от острия вверх.
Наземные гидрометеоры
Кроме конденсации внутри атмосферы, возможна еще конденсация на земной поверхности и на наземных предметах. Водяной пар конденсируется при соприкосновении влажного воздуха с холодными поверхностями, и образующаяся жидкая вода или лед покрывает эти поверхности.
Продукты конденсации этого типа называются наземными гидрометеорами. Они получаются различных видов, смотря по условиям, в которых конденсация происходит.
К жидким продуктам наземной конденсации принадлежат роса и жидкий налет. Твердые наземные гидрометеоры делятся на следующие основные виды: иней, твердый налет, изморозь. Кроме того, различают гололед и обледенение самолетов; последнее уже не у земной поверхности, а в свободной атмосфере. Однако в случае гололеда или обледенения, как правило, происходит не непосредственное выделение льда на поверхностях предметов, а замерзание переохлажденной воды облаков или осадков.
Наиболее распространенным видом наземных гидрометеоров является роса. Росой называются мельчайшие капли воды, выделяющиеся из воздуха на земной поверхности, особенно на траве, а также на горизонтальных поверхностях предметов, вечером и ночью в теплое время года. При этом никакого тумана в нижних слоях воздуха нет; роса возникает на самой поверхности предметов. На листьях с несмачиваемой поверхностью капельки росы сливаются между собой, образуя крупные капли.
Причина выделения росы состоит в том, что поверхность почвы и особенно растительности охлаждается путем ночного излучения до точки росы. Поэтому и воздух, непосредственно соприкасающийся с такой поверхностью, охлаждается. Если температура его падает ниже точки росы, то происходит выделение жидкой воды на поверхности. Понятно, что условием, необходимым для выделения росы, является ясная и тихая погода, при которой ночное излучение особенно велико.
Роса в равнинной местности может дать за год 10-30 мм осадков. Но по оценкам в СНГ можно говорить лишь о немногих миллиметрах за лето.
Жидким налетом называется пленка из водяных капелек, возникающая на холодных, преимущественно вертикальных поверхностях в пасмурную и ветреную погоду. Причина осаждения состоит здесь уже не в ночном излучении, а в адвекции сравнительно теплого и влажного воздуха после холодной погоды. Поверхности, о которых идет речь (стены, заборы, стволы деревьев), охлаждены во время предшествующей холодной погоды. Соприкасаясь с ними, влажный воздух охлаждается, и часть водяного пара, содержащегося в нем, конденсируется.
В отапливаемых жилых помещениях в холодное время года таким образом часто запотевают изнутри оконные стекла.
Инеем называют ледяные кристаллы различной формы, длиной порядка миллиметров, возникающие на траве, почве, на различных горизонтальных поверхностях при тех же условиях, что роса, но только при отрицательных температурах подстилающей поверхности. Водяной пар из воздуха, непосредственно соприкасающегося с холодной поверхностью, сублимируется на ней в виде кристаллов. Иней возникает и на поверхности снежного покрова.
Изморозью называют рыхлые белые кристаллы, нарастающие на ветвях деревьев, на хвое, проводах, проволочных изгородях и других тонких предметах. Эти кристаллы образуют длинные, легко осыпающиеся нити. Изморозь нарастает при значительных морозах и, как правило, при тумане. Переохлажденные капельки тумана, замерзшие при соприкосновении с предметами, дают начало дальнейшему образованию кристаллов. Нарастание изморози происходит преимущественно с наветренной стороны предметов. Достаточно сильный ветер легко сдувает возникшую изморозь. Осаждение изморози может быть очень значительным, в особенности в горных лесах.
В повседневной речи и в художественной литературе часто называют изморозь инеем. Между тем эти два явления имеют различные условия образования и различную форму.
Гололед
Особенно важное практическое значение имеет образование ледяного налета на земной поверхности и на предметах в результате выпадения мороси или дождя и при осаждении обильного тумана. Это явление называется гололедом. Гололед, таким образом, не выделяется из воздуха путем непосредственной сублимации на наземных предметах, как рассмотренные выше виды твердых гидрометеоров. Для его образования необходимо выпадение переохлажденных капелек, возникших в атмосфере.
Характеристики режима осадков
Таким образом, количество осадков, выпавших в том или ином месте за определенное время, выражается в миллиметрах слоя выпавшей воды. Утверждение, что выпало 68 мм осадков, означает, что если бы вода осадков не стекала, не испарялась и не впитывалась почвой, она покрыла бы подстилающую поверхность слоем толщиной 68 мм.
Твердые осадки (снег и др.) также выражают толщиной слоя воды, который они образовали бы растаяв.
Для характеристики климата подсчитывают многолетние средние количества (суммы) осадков по месяцам и за год. Иногда подсчитывают осадки по десятидневкам или пятидневкам. Для выяснения суточного хода осадков определяют их средние часовые суммы по записям самописцев. По многолетним средним месячным суммам осадков определяют их годовой ход.
В дополнение к средним суммам осадков подсчитывают еще среднее число дней с осадками за месяц и за год, среднюю месячную и годовую продолжительность осадков в часах, общую или в течение дня с осадками. Вычисляют и вероятность осадков, т. е. отношение числа часов с осадками к общему числу часов в месяце или в году.
Определяют еще плотность осадков, т. е. среднюю интенсивность осадков в миллиметрах за сутки с осадками, а также интенсивность осадков в миллиметрах за минуту или за час для осадков различной продолжительности. За день с осадками при всех этих подсчетах принимают день, когда выпало измеримое количество осадков, т. е. по крайней мере 0,1 мм.
Суточный ход осадков
Для определения суточного хода количества осадков выражают осадки, выпавшие за определенный часовой интервал суток, в процентах от общего суточного количества.
Суточный ход осадков очень сложен, и даже в многолетних средних величинах в нем нередко не обнаруживается ясной закономерности.
На суше различают два основных типа суточного хода осадков- континентальный и береговой.
Годовой ход осадков
Годовой ход осадков зависит как от общей циркуляции атмосферы, так и от местной физико-географической обстановки. Ниже мы укажем основные его типы, не покрывающие всех возможных вариантов.
1. Экваториальный тип. Вблизи экватора в году имеются два дождливых сезона, разделенные сравнительно сухими сезонами. Главный минимум приходится на лето северного полушария, когда внутритропическая зона конвергенции наиболее удалена от экватора.
3. Тип тропических муссонов. В тех районах тропиков, где хорошо выражена муссонная циркуляция (например, Индия, юго-восточный Китай, район Гвинейского залива, северная Австралия), годовой ход осадков такой же, как в типе 2, с максимумом летом и минимумом зимой, но с большей амплитудой.
4. Средиземноморский тип. На островах и в западных частях материков субтропических широт также наблюдается различие, иногда очень резкое, между влажным и сухим сезонами. Максимум осадков приходится, однако, не на лето, а на зиму или осень.
6. Морской тип умеренных широт. В западных частях материков умеренных широт циклоны чаще бывают зимою, чем летом. Поэтому там преобладают зимние осадки или распределение осадков в течение года достаточно равномерное.
8. Полярный тип. Годовой ход этого типа над материками характеризуется летним максимумом осадков, так как летом влагосодержание воздуха выше, чем зимой, а интенсивность циклонической деятельности не очень сильно меняется в течение года.
Изменчивость сумм осадков. Засухи
Изменчивость месячных и годовых сумм осадков весьма значительна, особенно в условиях континентального климата. Изменчивость месячных сумм больше, чем годовых.
В степной зоне СНГ годовая изменчивость осадков больше, чем в более северных районах; в летние месяцы изменчивость здесь особенно велика, как указано выше. Большая изменчивость осадков в степной зоне при весьма ограниченном среднем их количестве приводит к тому, что в некоторые годы осадков не хватает и возникают засухи. Это зона неустойчивого увлажнения. Случалось, что в степной зоне число дней подряд без дождя в большом районе составляло 60-70. При длительном отсутствии дождей летом и при высоких температурах запасы влаги в почве иссякают вследствие испарения. Создаются неблагоприятные условия для нормального развития растений, а урожай полевых культур снижается или гибнет.
Продолжительность и интенсивность осадков
Остановимся еще на некоторых климатических характеристиках режима осадков.
Число дней с осадками за месяц или за год наряду с суммами осадков является существенным климатическим элементом. Для растительности небезразлично, выпало ли то или иное количество осадков в течение всего нескольких дней месяца или же осадки выпадали часто и распределялись сравнительно равномерно от начала до конца месяца. В степной зоне летом даже значительный ливень мало может улучшить засушливое положение, если он оказывается единственным.
На Европейской территории России число дней с осадками в году 200-220 на севере, 180-190 на западе и 120-140 на востоке средней полосы, 120-140 на Черноморском побережье Кавказа, 50-60 в Прикаспийской низменности.
Годовая продолжительность осадков в часах на Европейской территории России от 1200-1500 часов на севере до 600- 900 часов на юге.
В качестве климатической характеристики интенсивности осадков применяют плотность осадков. Она вычисляется как среднее количество осадков, выпавшее в день с осадками.
Суточные максимумы осадков могут достигать в Средней Европе 350 мм, на юго-западе Европейской России 210 мм, в центре ее 120 мм. Наибольшие суточные максимумы в тропиках превышают 1000 мм (Филиппины).
Географическое распределение осадков
В высоких широтах даже при большой облачности выпадает немного осадков, потому что влажность воздуха, а стало быть, и водность облаков там малы. В более низких широтах водность облаков больше. Но если они при этом также не достигают уровня оледенения, осадков из них выпадает немного.
Внутри тропиков, влагосодержание воздуха велико и может развиваться сильная конвекция. Поэтому количества осадков здесь вообще значительны, в среднем 1000 мм в год и более. На суше они больше, в открытом море меньше.
В субтропиках обоих полушарий, в областях высокого атмосферного давления, облачность мала и осадки резко убывают. В пустынях этой зоны среднее годовое количество осадков меньше 250 мм, а во многих местах меньше 100 мм. Есть и такие места, как, например Асуан, где годовые суммы осадков равны нулю или нескольким миллиметрам.
От субтропиков к умеренным широтам осадки вообще увеличиваются. В умеренных широтах хорошо развита циклоническая деятельность, облачность достаточно велика, облака обладают значительной мощностью и часто достигают уровня оледенения.
Очевидно влияние горных хребтов на осадки в умеренных широтах. На наветренных склонах в горах как фронтальные, так и конвективные осадки вообще возрастают вследствие усиления вертикальных движений при вынужденном восхождении воздуха по склонам.
От умеренных широт к высоким осадки снова убывают вследствие уменьшения влагосодержания атмосферы, а с ним и водности облаков, а в Антарктике также вследствие малой облачности над материком. В зоне тундры выпадает в общем менее 300 мм в год.
Характеристики увлажнения
Количество выпадающих осадков само по себе еще не определяет условий увлажнения почвы. Примерно одинаковые суммы осадков выпадают и в полупустыне Прикаспийской низменности, и в тундре. Но в первом случае недостаток увлажнения приводит к типичной ксерофильной растительности, а во втором случае создается избыточное увлажнение и заболачивание.
Стало быть, для оценки условий увлажнения нужно учитывать не только выпадающие осадки, но и возможность их испарения.
Естественно характеризовать условия увлажнения за год, за месяц или за сезон отношением суммы осадков r к испаряемости E за тот же период. Такое отношение называют коэффициентом увлажнения.
Снежный покров
При устойчивых отрицательных температурах воздуха снег, выпавший на земную поверхность, остается лежать на ней в виде снежного покрова. В высоких полярных широтах (Антарктида, Гренландия, Арктический бассейн) снежный покров сохраняется круглый год. В умеренных и тропических широтах снег удерживается круглый год только на больших высотах в горах.
В таянии снежного покрова основную роль играет адвекция теплых воздушных масс с температурой выше нуля. Нагревание снега солнечной радиацией имеет второстепенное значение вследствие большого альбедо снега. Но загрязненный снег, например в городах, нагревается солнечными лучами больше и тает быстрее, чем чистый.
Климатическое значение снежного покрова
Снежный покров является продуктом атмосферных процессов и, стало быть, климата, но в то же время он сам влияет на климат, как и на другие составляющие географического ландшафта. Температура на поверхности снежного покрова ниже, чем на поверхности почвы, не покрытой снегом, так как снег обладает исключительно высоким альбедо; в то же время шероховатая поверхность снега усиленно излучает. Малая теплопроводность снега приводит к тому, что потеря тепла с поверхности снежного покрова не покрывается притоком тепла из более глубоких его слоев и из почвы. Поэтому почва, покрытая снегом, сохраняет зимой достаточно высокую температуру.
Снежный покров влияет на воздух охлаждающим образом. Над ним образуются значительные приземные радиационные инверсии температуры. Весной, при таянии снежного покрова, приток тепла идет на таяние снега и температура воздуха остается близкой к нулю до тех пор, пока снег не стает.
Наличие снежного покрова сильно повышает освещенность. Рассеянная радиация увеличивается вследствие отражения как прямой, так и рассеянной радиации от снежного покрова и вторичного ее рассеяния; поэтому повышается и освещенность. Сильное отражение и рассеяние света в снежных горах может вызвать временную слепоту у альпинистов.
Метели
Метелью называют атмосферное явление, состоящее в переносе снега более или менее сильным ветром. Различают такие типы метелей.
Низовая метель, при которой снег поднимается ветром с поверхности снежного покрова. В случае если перенос снега ветром ограничивается самым нижним слоем атмосферы, непосредственно над снежным покровом (несколько сантиметров или дециметров), явление называют поземкам.
Общая метель, когда при достаточно сильном ветре происходит выпадение снега и практически нельзя различить, в какой мере ветер переносит выпадающий снег и в какой мере снег срывается ветром с поверхности снежного покрова.
Метели могут приводить к перераспределению снежного покрова в горизонтальном направлении, к накапливанию сугробов снега у препятствий, к снежным заносам на дорогах и пр. Для низовой метели, помимо скорости ветра, важно состояние снежного покрова. Если температуры близки к нулю и снежный покров слежавшийся и влажный, срыв снега ветром с поверхности покрова затруднен или невозможен. Особенно неблагоприятно для развития метели образование наста на поверхности снежного покрова. Таким образом, низовая метель наиболее вероятна при свежевыпавшем снеге и при достаточно низких температурах воздуха.