Как известно, равновесие влажности в природе поддерживается круговоротом испарения воды и выпадения осадков. Местности, где за год выпадает мало дождей или снега, считаются засушливыми, а районы, в которых наблюдаются обильные частые осадки, могут даже страдать от избыточного уровня влажности.
Но для того, чтобы оценка увлажнения была достаточно объективной, географами и метеорологами используется специальный показатель – коэффициент увлажнения.
Что такое коэффициент увлажнения?
Степень увлажненности любой территории зависит от двух показателей:
— количества выпадающих за год ;
— количества испарившейся с поверхности почвы влаги.
В самом деле, увлажненность зон с прохладным климатом, где испарение из-за невысокой температуры происходит медленно, может быть более высокой, чем увлажненность территории, расположенной в жарком климатическом поясе, при одинаковом количестве выпадающих за год осадков.
Как определяется коэффициент увлажненности?
Формула, по которой вычисляется коэффициент увлажненности, достаточно проста: годовое количество осадков необходимо разделить на годовую величину испарения влаги. Если результат деления меньше единицы – значит, местность недостаточно увлажнена.
При коэффициенте увлажненности, равном или близком к единице, уровень влаги считается достаточным. Для влажных климатических зон коэффициент увлажненности существенно превышает единицу.
В разных странах используют различные методики определения коэффициента увлажненности. Основное затруднение состоит в объективном определении количества испаренной за год влаги. В России и странах СНГ со времен Советского Союза принята методика, разработанная выдающимся советским почвоведом Г.Н.Высоцким.
Она отличается высокой точностью и объективностью, так как учитывает не фактический уровень испарения влаги, который не может быть больше, чем количество пролитых осадков, а возможную величину испарения. Европейские и американские почвоведы используют метод Тортвейта, более сложный по определению и не всегда объективный.
Для чего нужен коэффициент увлажненности?
Определение коэффициента увлажненности – один из основных инструментов для синоптиков, почвоведов и ученых других специальностей. На основании этого показателя составляются карты обеспечения водными ресурсами, разрабатываются планы мелиорации – осушения болотистых местностей, улучшения почв для выращивания сельскохозяйственных культур и т.д.
Метеорологи составляют свои прогнозы с учетом множества показателей, в том числе и коэффициента увлажненности.
Важно знать, что увлажненность зависит не только от температуры воздуха, но и от высоты над уровнем моря. Как правило, для горных местностей характерны высокие значения коэффициента, так как там всегда выпадает , чем на равнинах.
Неудивительно, что в горах берет начало множество мелких, а иногда и достаточно крупных рек. Для районов, находящихся на высоте 1000-1200 метров над уровнем моря или выше, коэффициент увлажненности нередко достигает 1,8 – 2,4. Избыточная влага стекает вниз в виде горных речек и ручьев, принося дополнительную влагу в более засушливые долины.
В природных условиях величина коэффициента увлажняемости соответствует рельефу местности и наличию водных ресурсов. В зонах достаточной увлажненности протекают крупные и небольшие реки, имеются озера и ручьи. При избыточной увлажненности нередко образуются болота, подлежащие осушению.
В районах недостаточного увлажнения водоемы встречаются редко, так как почва отдает всю выпадающую на нее влагу в атмосферу.
Таким образом, коэффициент увлажнения показывает, насколько велико количество осадков, выпадающих в течение этого периода в рассматриваемом регионе. Это, в свою очередь, является одним из основных факторов, определяющих преобладающий тип растительности в этой местности.
Расчет коэффициента увлажнения
Формула расчета коэффициента увлажнения выглядит следующим образом: K = R / E. В указанной формуле символом K обозначен собственно коэффициент увлажнения, а символом R - количество осадков, выпавших в данной местности в течение года, выраженное в миллиметрах. Наконец, символом E обозначается количество осадков, которое с поверхности земли, за тот же период времени.Указанное количество осадков, которое также выражается в миллиметрах, зависит от , температуры в данном регионе в конкретный период времени и других факторов. Поэтому несмотря на кажущуюся простоту приведенной формулы, расчет коэффициента увлажнения требует проведения большого количества предварительных измерений при помощи точных приборов и может быть осуществлен только силами достаточно крупного коллектива метеорологов.
В свою очередь, значение коэффициента увлажнения на конкретной территории, учитывающее все эти показатели, как правило, позволяет с высокой степенью достоверности определить, какой тип растительности является преобладающим в этом регионе. Так, если коэффициент увлажнения превышает 1, это говорит о высоком уровне влажности на данной территории, что влечет за собой преобладание таких типов растительности как тайга, тундра или лесотундра.
Достаточный уровень влажности соответствует коэффициенту увлажнения, равному 1, и, как правило, характеризуется преобладанием смешанных или . Коэффициент увлажнения в пределах от 0,6 до 1 характерен для лесостепных массивов, от 0,3 до 0,6 - для степей, от 0,1 до 0,3 - для полупустынных территорий, а от 0 до 0,1 - для пустынь.
Испаряемость
Количество осадков еще не дает полного представления об обеспеченности территории влагой, так как часть атмосферных осадков испаряется с поверхности, а другая часть просачивается в почву.При различных температурах с поверхности испаряется различное количество влаги. Количество влаги, которое может испаряться с водной поверхности при данной температуре, называется испаряемостью. Она измеряется в миллиметрах слоя испарившейся воды. Испаряемость характеризует возможное испарение. Фактическое же испарение не может быть больше годовой суммы осадков. Поэтому в пустынях Средней Азии оно составляет не более 150-200 мм в год, хотя испаряемость здесь в 6-12 раз выше. К северу испарение возрастает, достигая 450 мм в южной части тайги Западной Сибири и 500-550 мм в смешанных и широколиственных лесах Русской равнины. Далее к северу от этой полосы испарение вновь уменьшается до 100-150 мм в прибрежных тундрах. В северной части страны испарение ограничивается не количеством осадков, как в пустынях, а величиной испаряемости.
Коэффициент увлажнения
Для характеристики обеспеченности территории влагой используется коэффициент увлажнения -- отношение годовой суммы осадков к испаряемости за этот же период.
Чем меньше коэффициент увлажнения, тем суше климат. Близ северной границы лесостепной зоны количество осадков примерно равно годовой испаряемости. Коэффициент увлажнения здесь близок к единице. Такое увлажнение считается достаточным. Увлажнение лесостепной зоны и южной части зоны смешанных лесов колеблется от года к году в сторону то увеличения, то понижения, поэтому оно неустойчивое. При коэффициенте увлажнения меньше единицы увлажнение считается недостаточным (степная зона). В северной части страны (тайга, тундра) количество осадков превышает испаряемость. Коэффициент увлажнения здесь больше единицы. Такое увлажнение называют избыточным.
Коэффициент увлажнения выражает соотношение тепла и влаги на той или иной территории и является одним из важных климатических показателей, так как определяет направление и интенсивность большинства природных процессов.
В районах избыточного увлажнения много рек, озер, болот. В преобразовании рельефа преобладает эрозия. Широко распространены луга и леса.
Высокие годовые значения коэффициента увлажнения (1,75-2,4) характерны для горных территорий с абсолютными отметками поверхности 800-1200 м. Эти и другие, более высокогорные, районы находятся в условиях избыточного увлажнения с положительным балансом влаги, избыток которой составляет 100 - 500 мм в год и более. Минимальные значения коэффициента увлажнения от 0,35 до 0,6 свойственны степной зоне, подавляющая часть поверхности которой расположена на отметках менее 600 м абс. высоты. Баланс влаги здесь отрицателен и характеризуется дефицитом от 200 до 450 мм и более, а территория, в целом - недостаточным увлажнением, типичным для полуаридного и даже аридного климата. Основной период испарения влаги длится с марта по октябрь, а ее максимальная интенсивность приходится на наиболее жаркие месяцы (июнь -- август). Наименьшие значения коэффициента увлажнения наблюдаются именно в эти месяцы. Нетрудно заметить, что величина избыточного увлажнения горных территорий сопоставима, а в некоторых случаях и превышает суммарное количество атмосферных осадков степной зоны.
Коэффициент увлажнения Высоцкого -- Иванова
Коэффициент увлажнения -- соотношение между количеством выпадающих атмосферных осадков за год или другое время и испаряемостью определенной территории. Коэффициент увлажнения является показателем соотношением тепла и влаги. Впервые способ характеристики климата как фактора водного режима почв был введен в практику почвоведения Г. Н. Высоцким. Им было введено понятие о коэффициенте увлажнения территории (К) как о величине, показывающей отношение суммы осадков (Q, мм) к испаряемости (V, мм) за тот же период (К=Q/V). По его подсчетам эта величина для лесной зоны равна 1,38, для лесостепной-- 1,0, для степной черноземной-0,67 и для зоны сухих степей -- 0,3.
В дальнейшем понятие о коэффициенте увлажнения было детально разработано Б. Г. Ивановым (1948) для каждой почвенно-географической зоны, а коэффициент стал называться коэффициентом Высоцкого -- Иванова (КУ).
По обеспеченности суши водой и особенностям почвообразования на земном шаре можно выделить следующие области (Будыко, 1968)(табл.2)
Таблица 2
Климатические области
В соответствии с поступлением влаги и ее дальнейшим перераспределением каждый природный регион характеризуется показателем радиационного индекса сухости
где Я-- радиационный баланс, кДж/(см 2 *год); r -- количество осадков в год, мм; a -- скрытая теплота фазовых преобразований воды, Дж/г.
В детстве я любил бывать на летних каникулах в городе Атырау, нефтяной столице Казахстана. Рядом у них есть соленое озеро Боткуль. Что очень поражало меня в юные годы, так это то, что по берегам озера располагаются небольшие наросты из соли - солончаки, как будто их кто-то специально выкладывал. Озеро это иногда полностью пересыхает, а происходит это потому, что находится оно в Прикаспийской низменности, где очень низкий коэффициент увлажнения.
Коэффициент увлажнения и его значение
Таким коэффициентом называют отношение суммы осадков, выпадающих за год, к их испаряемости. Для этого используют следующую формулу: Коэфф. = Осадки / Испарение. Таким образом, для определения увлажненности территорий будут применяться следующие результаты:
- К > 1 - избыточное увлажнение (тайга, лесотундра).
- К ≈ 1 - достаточное увлажнение (смешанные леса).
Наличие знаний об увлажненности территорий, в первую очередь, имеет значение для развития сельского хозяйства. От обеспеченности региона влагой можно принять решение о размещении на нем с/х предприятий определенного типа. Когда коэффициент примерно равен единице, то такая местность подходит для животноводческих ферм, где необходим выпас скота. На хорошо увлажненной почве будут произрастать сочные сорта травы, необходимые животным. А вот при показателе, равном 0,6 или чуть менее, возможно выращивать сухостойкие с/х культуры, например, хлопок.
Увлажненность территорий в РФ
Максимальное увлажнение наблюдается в горных и высокогорных районах России: там этот коэффициент может достигать отметок от 1,8 до 2,4 (Кавказ, Алтай, Уральские горы).
Полностью усредненный показатель по всем территориям РФ составляет от 0,3 до 1,5. Самое скудное увлажнение наблюдается в Прикаспийской низменности - 0,3 и ниже (Астраханская область). Зона избыточного увлажнения в РФ начинается по южной границе тайги (Н. Новгород, Ярославль, Екатеринбург), там коэффициент составляет от 1,5.
