Конденсаційні та сублімаційні процеси в атмосфері (стр. 6 из 10)

Ожеледь – суцільний шар щільного льоду на земній поверхні і на різних предметах.

При стійких від'ємних температурах повітря сніг, що випав на земну поверхню, може утворювати сніговий покрив. Сніговий покрив характеризують висотою, густиною (відношення маси снігу до його об'єму) та запасом води в снігу, що утворюється при таненні снігу (шар води в мм): Значення снігового покриву зумовлене його властивостями. Сніговий покрив впливає на клімат, оскільки у снігу дуже велике альбедо (80-90%). Але теплопровідність снігу мізерна, тому під ним достатньо висока температура, яка захищає рослини від вимерзання. Від товщини снігового покриву залежить глибина промерзання ґрунту. Танення снігового покриву забезпечує живлення річок, весняну повінь, а також поповнює запас ґрунтових вод

Дощ - вода, яка утворюється при конденсації водяної пари, що випадає з хмар і досягає земної поверхні у виді крапель рідини. Діаметр дощових крапель коливається від 0,5 до 6 мм. Краплі дрібніше 0,5 мм називаються мрякою. Краплі крупніше 6 мм сильно деформуються і розбиваються при падінні на землю. Дощ звичайно йде з «теплих» хмар, тобто з хмар з температурою вище крапки замерзання. Тут дрібні крапельки, що несуть заряди протилежного знаку, притягаються і зливаються в більш великі краплі. Вони можуть збільшитися настільки, що стануть занадто важкими, перестануть утримуватися в хмарі висхідними потоками повітря і проллються дощем [6].

У залежності від обсягу опадів, що випадають за визначений проміжок часу, по інтенсивності розрізняють слабкі, помірні і сильні (зливові) дощі. Інтенсивність слабкого дощу міняється від мізерно низкою до 2,5 мм/год, помірного дощу – від 2,8 до 8 мм/год і при сильному дощі – більш 8 мм/год, або більш 0,8 мм за 6 хв.

Обложні затяжні дощі при суцільній хмарності на значній території звичайно слабкі і складаються з дрібних крапель. Дощі, що випадають на невеликих ділянках спорадично, звичайно більш інтенсивні і складаються з більш великих крапель. За одну сильну грозову зливу тривалістю всього 20–30 хв може випасти до 25 мм опадів.

Випадання граду. Із зливових, грозових хмар на землю може випадати не тільки дощ, а й град. Звичайно град випадає в червні—липні, коли частіше утворюються грозові хмари. Це свіже повітря біля землі мало близько + 16°, тобто було майже на 10° холодніше. Вузька зона поділу, що відокремлювала холодний потік повітря від теплого (атмосферний фронт) зміщувалася на схід, і холодне повітря, яке на передньому краї мало форму клина, витісняло вгору тепле повітря. Виникли потужні висхідні потоки повітря і потужні грозові хмари. Грози й зливи надвечір охопили майже всю Середньоруську височину.

Ядро градинки утворюється в хмарі, що складається з переохолоджених крапель води і сніжинок, кристаликів льоду. Градинка виникає в результаті зіткнення переохолодженої краплі з кристаликом та її раптового замерзання. Дальше зростання ядра відбувається внаслідок намерзання водяної пари на кристалику. В розрізі градинки Нагадують цибулину, мають кілька шарів. Створюється-враження, наче градинку кілька разів опускали й виймали на морозі з льодяної води. Це підтвердило припущення, що градинка може рости і з дрібної краплі переохолодженої води. Крапля (або кристалик), досягши рівня низьких температур, Замерзає, на неї намерзає шар льоду. Обважнівши, градинка падає вниз, де плавають в хмарі крапельки води. Тут градинка обростає плівкою води, яка замерзає іноді у вигляді скловидної маси. І якщо градинку підхоплює сильний висхідний потік повітря, вона знову піднімається до шару низьких температур повітря, вкривається корочкою льоду за рахунок пари, що є в хмарі, і, знову обважнівши, починає падати вниз. Так градинка може мандрувати в хмарі, багато разів піднімаючись і опускаючись, поки не обважніє настільки, що випаде з хмари на землю (рис. 2).

Рис. 2. Схема утворення граду в купчасто-дощових хмарах

3.4 Розподіл опадів на земній поверхні

Опади характеризують за їх середнім багаторічним значенням за рік і за місяцями, середньою кількістю днів з опадами (за місяцями і за рік), тривалістю випадання опадів у годинах, інтенсивністю опадів у міліметрах (за добу, за хвилину або за годину).

Добовий хід опадів буває континентальний та береговий. У континентальному типі основний максимум фіксують після полудня, а додатковий максимум — уранці, особливо в тропічних широтах. Береговий тип характеризується одним максимумом опадів (уночі й зранку) і одним мінімумом після полудня. У деяких районах добовий хід опадів узимку береговий, а влітку — континентальний [16].

Річний хід опадів залежить від загальної циркуляції атмосфери і місцевих фізико-географічних умов. Основні типи річного ходу опадів наступні.

Екваторіальний тип. Характерні два максимуми (дощові сезони), які чергуються з порівняно сухими сезонами. Середини дощових сезонів співпадають з рівноденнями, коли сонце проходить над екватором і разом з ним рухається зона найбільш інтенсивної конвекції. Наприклад, на метеорологічній станції Лібревіль (0°37' пн. ш., 9°31' сх. д.) сума опадів за січень становить 200 мм, лютий — 220 мм, березень — 340 мм, червень — 5 мм, липень — 3 мм, вересень — 250 мм, листопад — 380 мм, за рік — 2410 мм.

Тип тропічних і субекваторіальних мусонів (Індія, Південно-Східний Китай, Гвінейська затока, північ Австралії). У річному ході опадів чітко виділяється літній максимум і зимовий мінімум. Цей контраст може підсилити орографія (характер земної поверхні). Наприклад, на станції Черрапунджі в Індії (25°16' пн. ш., 91°47' сх. д.) за грудень реєструють в середньому лише 10 мм опадів, за липень — 2730 мм, а за рік — 11633 мм. Тут зафіксований абсолютний максимум опадів за рік для всієї Землі — 23000 мм.

Тропічний тип. Максимум опадів припадає на час літнього сонцестояння в дощовий сезон, який біля тропіків триває 4 місяці, а мінімум — на сухий сезон за найнижчого стояння сонця. Наприклад, на станції Аліс-Спрінгс (23°36' пд. ш., 133°37' сх. д.) за грудень реєструють в середньому 37 мм опадів, січень — 43 мм, червень — 15 мм, за рік — 273 мм.

Середземноморський тип (західна частина материків і островів у субтропічних широтах, Каліфорнія, південь Африки і Австралії, південний берег Криму та середземноморські країни). Максимум опадів припадає на зиму або осінь. Сухий сезон улітку пов'язаний із впливом субтропічних антициклонів. Взимку вони зміщуються до тропіків, а в субтропіках панує циркуляція повітряних мас помірного поясу. Наприклад, на станції Гібралтар (36°07' пн. ш., 5°24' зх. д.) за липень випадає 1 мм, за листопад — 160 мм, за рік — 910 мм опадів; в Ялті (44°30' пн. ш., 34°14' сх. д.) за січень випадає 80 мм, за серпень — 30 мм, за рік — 600 мм опадів.

Морський тип помірних широт. Характерний для західних частин материків помірного поясу, куди циклони частіше приходять взимку. Опади розподіляються рівномірно протягом року з невеликим переважанням узимку. У берегових районах Західної Європи максимум опадів припадає на осінь і зиму, а мінімум — на початок літа й весну. Наприклад, на станції Валенсія (39"48' пн. ш., 10°12' зх. д.) за травень випадає 80 мм, за грудень — 160 мм, а за рік — 1430 мм опадів.

Материковий континентальний тип помірних широт (Азія, Східна Європа та Північна Америка). Максимум опадів припадає на літо, а мінімум — на зиму, бо взимку переважає антициклонна суха погода. Так, у Чикаго (41°55' пн. ш., 97°36' зх. д.) в січні й лютому випадає по 50 мм, за липень — 90 мм, а за рік— 840 мм опадів. У Тобольську (58°12' пн. ш., 68°13' сх. д.) за січень випадає 20 мм, лютий —15 мм, а за липень — 80 мм, за рік — 440 мм. Мусонний тип помірних широт (Схід Євразії). Вирізняється більш різким річним коливанням ходу опадів з максимумом влітку і мінімумом узимку. У Владивостоці (43°06' пн. ш., 131°54' сх. д.) за січень випадає 10 мм опадів, за серпень — 139 мм, за вересень — 110 мм, а за рік — 742 мм.

Пустельний тип помірних і субтропічних широт (Середня Азія). Літо сухе, а найбільша кількість опадів припадає на весну, коли тут проходить помірний фронт. Наприклад, у Ташкенті (41°18' пн. ш., 68°17' сх. д.) за серпень випадає 1 мм, за березень — 60 мм, за рік — 350 мм опадів.

Полярний тип. Опади характерні для всіх місяців, але максимум припадає на літо, коли збільшується випаровування і вологість повітря через підвищення температури. На мисі Челюскін (77°43' пн. ш., 104°18' сх. д.) за грудень випадає 3 мм, за липень — 29 мм, а за рік — 116 мм опадів. Але на узбережжях морів, у зв'язку з більш інтенсивною циклонічною діяльністю, максимум опадів може припадати на зиму. Так, на станції Мирний (66°30' пд. ш., 93°00' сх. д.) за січень випадає 4 мм опадів, за липень — 106 мм, за рік — 626 мм.

Щороку суми опадів коливаються навколо середнього багаторічного значення, яке метеорологи вважають за норму. Середнє відхилення річних або місячних сум опадів від норми (у відсотках) називають річною або місячною мінливістю опадів. Наприклад, на материках Євразія та Північна Америка мінливість річних опадів становить 10-20% і збільшується до 20-30% на півночі й у пустелях. Для всіх пустель земної кулі характерна значна мінливість кількості опадів. Мінливість сум опадів за місяць ще більша в умовах континентального клімату, де в зоні степів вона зростає до 40-60%, а в пустелях — до 90%. У зоні степів велика мінливість опадів призводить до того, що в інколи виникає посуха (60-70 днів без дощу влітку). Це зона нестійкого зволоження. Посухи бувають у степових зонах Євразії та Північної Америки, часто і в лісостеповій зоні, а 1-2 рази на 100 років навіть у Фінляндії та Швеції.

Географічний розподіл опадів залежить від розподілу і водності хмар, особливо змішаних, які складаються з крапель і кристаликів. Усе це залежить від розподілу температури, тобто пов'язане із зональністю. Отже, основна закономірність розподілу опадів— це зональність. Велике значення мають також і такі незональні фактори, як віддаленість суші від моря та орографія Максимальна кількість опадів припадає на екваторіальний та субекваторіальний пояси приблизно від 17° пн. ш. до 20° пд. ш. Сюди входять Амазонія, Центральна Америка, береги Гвінейської затоки, басейн Конго, острови Індонезії. У зоні, де зустрічаються пасати обох півкуль (див. розділ 9. 5), спостерігається найбільш потужний висхідний рух повітря, насиченого вологою, та його адіабатичне охолодження, конденсація, інтенсивне утворення хмар, які сягають значної висоти. Річна кількість опадів тут становить 2000-3000 мм і більше. Найбільша кількість опадів випадає на схилах гір Кауаі на Гаванських островах (11980мм), у Гімалаях (Черрапунджі— 11633мм), на схилах вулкана Камерун (10287 мм), в Андах Колумбії (8992 мм) [25].