Увлажнение территории определяется не только количеством осадков, но и испаряемостью. При одинаковом количестве осадков, но разной испаряемости, условия увлажнения могут быть различными.

Для характеристики условий увлажнения пользуются коэффициентами увлажнения. Существует более 20 способов его выражения. Наиболее распространенными являются следующие показатели увлажнения:

1. Гидротермический коэффициент Г.Т. Селянинова.

где R – месячное количество осадков;

Σt – сумма температур за месяц (близка к показателю испаряемости).

1. Коэффициент увлажнения Высоцкого-Иванова.

где R – сумма осадков за месяц;

E p – месячная испаряемость.

Коэффициент увлажнения около 1 – увлажнение нормальное, менее 1 – недостаточное, более 1 – избыточное.

1. Радиационный индекс сухости М.И. Будыко.

где R i – радиационный индекс сухости, он показывает отношение величины радиационного баланса R к сумме тепла Lr, необходимого для испарения осадков за год (L – скрытая теплота парообразования).

Радиационная индекс сухости показывает, какая доля остаточной радиации затрачивается на испарение. Если тепла меньше, чем требуется для испарения годовой суммы осадков, увлажнение будет избыточным. При R i 0,45 увлажнение избыточное; при R i = 0,45-1,00 увлажнение достаточное; при R i = 1,00-3,00 увлажнение недостаточное.

Атмосферное увлажнение

Количество выпадающих осадков без учета ландшафтных условий – величина абстрактная, потому что она не определяет условий увлажнения территории. Так, в тундре Ямала и полупустынях Прикаспийской низменности выпадает одинаковое количество осадков – около 300 мм, но в первом случае увлажнение избыточное, велика заболоченность, во втором – увлажнение недостаточное, растительность здесь сухолюбивая, ксерофитная.

Под увлажнением территории понимают соотношение между количеством атмосферных осадков (R ), выпадающих в данной местности, и испаряемостью (Е н ) за один и тот же период (год, сезон, месяц). Такое отношение, выраженное в процентах, или в долях от единицы, называют коэффициентом увлажнения (K yв =R /E н) (по Н. Н. Иванову). Коэффициент увлажнения показывает либо избыточное увлажнение (К ув >1), если осадки превышают возможное при данной температуре испарение, либо различные степени недостаточного увлажнения (К ув <1), если осадки меньше испаряемости.

Характер увлажнения, т. е. соотношение тепла и влаги в атмосфере, – основная причина существования природно-растительных зон на Земле.

По гидротермическим условиям выделяют несколько типов территорий:

1. Территории с избыточным увлажнением – К ув больше 1, т. е. 100-150%. Это зоны тундр и лесотундр, а при достаточном количестве тепла – леса умеренных, тропических и экваториальных широт. Такие переувлажненные территории называют гумидными, а заболоченные – экстрагумидными (лат. humidus – влажный).

2. Территории оптимального (достаточного) увлажнения – это узкие зоны, где К ув около 1 (примерно 100%). В их пределах наблюдается соразмерность между суммой осадков и испаряемостью. Это узкие полосы широколиственных лесов, редкостойные переменно-влажные леса и влажные саванны. Условия здесь благоприятны для произрастания мезофильных растений.

3. Территории умеренно-недостаточного (неустойчивого) увлажнения. Выделяют разные степени неустойчивого увлажнения: территориям с К ув = 1-0,6 (100-60%) свойственны луговые степи (лесостепи) и саванны, с К ув = 0,6-0,3 (60-30%) – сухие степи, сухие саванны. Им свойствен сухой сезон, что затрудняет земледельческое освоение из-за частых засух.

4. Территории недостаточного увлажнения. Выделяют аридные зоны (лат. aridus – сухой) с К ув = 0,3-0,1 (30-10%), здесь типичны полупустыни , и экстрааридные зоны с К ув менее 0,1 (менее 10%) – пустыни.

На территориях с избыточным увлажнением обилие влаги отрицательно сказывается на процессах аэрации (вентиляции) почвы, т. е. на газообмене почвенного воздуха с атмосферным. Недостаток кислорода в почве образуется вследствие заполнения пор водой, из-за чего воздух туда не поступает. Это нарушает биологические аэробные процессы в почве, нормальное развитие многих растений нарушается или даже прекращается. На таких территориях произрастают растения-гигрофиты и обитают животные-гигрофилы, которые приспособлены к сырым и влажным местообитаниям. Для вовлечения территорий с избыточным увлажнением в хозяйственный, прежде всего сельскохозяйственный, оборот необходимы осушительные мелиорации, т. е. мероприятия, направленные на улучшение водного режима территории, отвод избыточных вод (дренаж).

Территорий с недостаточным увлажнением на Земле больше, чем переувлажненных. В аридных зонах земледелие без полива невозможно. Основным мелиоративным мероприятием в них является орошение – искусственное пополнение запасов влаги в почве для нормального развития растений и обводнение – создание источников влаги (прудов, колодцев и других водоемов) для бытовых и хозяйственных нужд и водопоя скота.

В естественных условиях в пустынях и полупустынях произрастают растения, приспособленные к сухости, – ксерофиты. Они обычно имеют мощную корневую систему, способную извлекать влагу из грунта, мелкие листья, иногда превращенные в иголочки и колючки, чтобы меньше испарять влаги, стебли и листья нередко покрыты восковым налетом. Особую группу растений среди них образуют суккуленты, которые накапливают влагу в стеблях или листьях (кактусы, агавы, алоэ). Суккуленты произрастают лишь в теплых тропических пустынях, где не бывает отрицательных температур воздуха. Животные пустынь – ксерофилы тоже разным способом приспособлены к сухости, например, впадают в спячку на самый сухой период (суслики), довольствуются влагой, содержащейся в пище (некоторые грызуны).

Территориям с недостаточным увлажнением присущи засухи. В пустынях и полупустынях это ежегодные явления. В степях, которые часто называют засушливой зоной, и в лесостепи засухи случаются летом один раз в несколько лет, иногда захватывают конец весны – начало осени. Засуха – это длительный (1-3 месяца) период без дождя или с очень малым количеством осадков, при повышенной температуре и пониженной абсолютной и относительной влажности воздуха и почвы. Различают атмосферную и почвенную засухи. Атмосферная засуха наступает раньше. Из-за высоких температур и большого дефицита влаги резко возрастает транспирация растений, корни не успевают подавать листьям влагу, и они увядают. Почвенная засуха выражается в иссушении почвы, из-за чего нормальная жизнедеятельность растений полностью нарушается и они погибают. Почвенная засуха короче атмосферной за счет весенних запасов влаги в почве и грунтовых вод. Засухи обусловлены антициклональным режимом погоды. В антициклонах воздух опускается, адиабатически нагревается и иссушается. По периферии антициклонов возможны ветры – суховеи с высокой температурой и низкой относительной влажностью (до 10–15%), которые усиливают испарение и еще губительнее действуют на растения.

В степях наиболее эффективно орошение при достаточном стоке рек. Дополнительными мерами служат снегонакопление – сохранившаяся стерня на полях и посадка кустарников по бровке балок, чтобы в них не сдувался снег, и снегозадержание – прикатывание снега, создание снежных валов, укрытие снега соломой с целью увеличения продолжительности снеготаяния и пополнения запасов грунтовых вод. Эффективны также лесные полезащитные полосы, которые задерживают сток талых снеговых вод и удлиняют период снеготаяния. Ветрозащитные (ветроломные) лесные полосы большой длины, посаженные в несколько рядов, ослабляют скорость ветров, в том числе суховеев, и тем самым уменьшают испарение влаги.

Литература

1. Зубащенко Е.М. Региональная физическая география. Климаты Земли: учебно-методическое пособие. Часть 1. / Е.М. Зубащенко, В.И. Шмыков, А.Я. Немыкин, Н.В. Полякова. – Воронеж: ВГПУ, 2007. – 183 с.

Задание 1.

Вычислите коэффициент увлажнения для пунктов, указанных в таблице, определите, в каких природных зонах они находятся и какое увлажнение для них характерно.

Коэффициент увлажнения определяется по формуле:

К - коэффициент увлажнения в виде дроби или в %; Р - количество атмосферных осадков в мм; Ем - испаряемость в мм. Согласно Н.Н. Иванову коэффициент увлажнения для лесной зоны равен 1,0-1,5; лесостепи 0,6 - 1,0; степи 0,3 - 0,6; полупустыни 0,1 - 0,3; пустыни менее 0,1.

Характеристика увлажнения по природным зонам

		Испаряемость	Коэффициент увлажнения	Увлажнение	Природная зона
				недостаточное	лесостепь
				недостаточное
				недостаточное
				недостаточное	полупустыня

Для приближенной оценки условий увлажнения используется шкала: 2,0 - избыточное увлажнение, 1,0-2,0 - удовлетворительное увлажнение, 1,0-0,5 - засушливо, недостаточное увлажнение, 0,5 - сухо

Для 1 пункта:

К = 520/610 К = 0,85

Засушливо, недостаточное увлажнение, природная зона - лесостепь.

Для 2 пункта:

К = 110/1340 К = 0,082

Сухо, недостаточное увлажнение, природная зона - пустыня.

Для 3 пункта:

К = 450/820 К = 0,54

Засушливо, недостаточное увлажнение, природная зона - степь.

Для 4 пункта:

К = 220/1100 К = 0,2

Сухо, недостаточное увлажнение, природная зона - полупустыня.

Задание 2.

Вычислите коэффициент увлажнения для Вологодской области, если годовое количество осадков в среднем составляет 700 мм, испаряемость - 450 мм. Сделайте вывод о характере увлажнения в области. Подумайте, как будет изменяться увлажнение в различных условиях холмистого рельефа.

Коэффициент увлажнения (по Иванову Н. Н.) определяется по формуле:

где, К - коэффициент увлажнения в виде дроби или в %; Р - количество атмосферных осадков в мм; Ем - испаряемость в мм.

К = 700/450 К = 1,55

Вывод: В Вологодской области, находящейся в природной зоне - тайга, увлажнение избыточное, т.к. коэффициент увлажнения больше 1.

Увлажнение в различных условиях холмистого рельефа будет меняться, это зависит: от географической широты местности, занимаемой площади, близости океана, высоты рельефа, коэффициента увлажнения, подстилающей поверхности, экспозиции склонов.

Это интересно:

Сфера услуг
Услуга – действия определенной потребительской ценности и стоимости. Процесс потребления и производства одновременно. Самую большую долю в сфере услуг занимают финансовые услуги (инвестиции, кредит, лизинг, страхование, денежные переводы) ...

Общественный сектор региона
За 2007 год в бюджет Алтайского края поступило в общей сложности 38 млрд 175 млн 68 тыс. рублей. При этом сумма общих расходов составила 37 млрд 502 млн 751 тыс. руб. Такие данные корреспонденту ИА REGNUM предоставили сегодня, 28 января, ...

Динамика, развитие, эволюция ландшафтов
Изменчивость, устойчивость и динамика ландшафта. Изменчивость ландшафтов обусловлена многими причинами, она имеет сложную природу и выражается в принципиально различных формах. Прежде всего, следует различать в ландшафтах два основных тип...

Количество осадков еще не дает полного представления об обеспеченности территории влагой, так как часть испаряется с поверхности, а другая часть просачивается в .

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 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 и 500-550 мм Русской . Далее к северу от этой полосы испарение вновь уменьшается до 100-150 мм в прибрежных . В северной части страны испарение ограничивается не количеством осадков, как в пустынях, а величиной испаряемости.

Для характеристики обеспеченности территории влагой используется коэффициент увлажнения - отношение годовой суммы осадков к испаряемости за этот же период:k=O/U

Чем меньше коэффициент увлажнения, тем суше .

Близ северной границы количество осадков примерно равно годовой испаряемости. Коэффициент увлажнения здесь близок к единице. Такое увлажнение считается достаточным. Увлажнение лесостепной зоны и южной части зоны колеблется от года к году в сторону то увеличения, то понижения, поэтому оно неустойчивое. При коэффициенте увлажнения меньше единицы увлажнение считается недостаточным ( зона). В северной части страны (тайга, тундра) количество осадков превышает испаряемость. Коэффициент увлажнения здесь больше единицы. Такое увлажнение называют избыточным.

Увлажнение территории определяется не только количеством осадков, но и испаряемостью. При одинаковом количестве осадков, но разной испаряемости, условия увлажнения могут быть различными.

Для характеристики условий увлажнения пользуются коэффициентами увлажнения. Существует более 20 способов его выражения. Наиболее распространенными являются следующие показатели увлажнения:

1. Гидротермический коэффициент Г.Т. Селянинова.

где R – месячное количество осадков;

Σt – сумма температур за месяц (близка к показателю испаряемости).

1. Коэффициент увлажнения Высоцкого-Иванова.

где R – сумма осадков за месяц;

E p – месячная испаряемость.

Коэффициент увлажнения около 1 – увлажнение нормальное, менее 1 – недостаточное, более 1 – избыточное.

1. Радиационный индекс сухости М.И. Будыко.

где R i – радиационный индекс сухости, он показывает отношение величины радиационного баланса R к сумме тепла Lr, необходимого для испарения осадков за год (L – скрытая теплота парообразования).

Радиационная индекс сухости показывает, какая доля остаточной радиации затрачивается на испарение. Если тепла меньше, чем требуется для испарения годовой суммы осадков, увлажнение будет избыточным. При R i 0,45 увлажнение избыточное; при R i = 0,45-1,00 увлажнение достаточное; при R i = 1,00-3,00 увлажнение недостаточное.

Атмосферное увлажнение

Количество выпадающих осадков без учета ландшафтных условий – величина абстрактная, потому что она не определяет условий увлажнения территории. Так, в тундре Ямала и полупустынях Прикаспийской низменности выпадает одинаковое количество осадков – около 300 мм, но в первом случае увлажнение избыточное, велика заболоченность, во втором – увлажнение недостаточное, растительность здесь сухолюбивая, ксерофитная.

Под увлажнением территории понимают соотношение между количеством атмосферных осадков (R ), выпадающих в данной местности, и испаряемостью (Е н ) за один и тот же период (год, сезон, месяц). Такое отношение, выраженное в процентах, или в долях от единицы, называют коэффициентом увлажнения (K yв =R /E н) (по Н. Н. Иванову). Коэффициент увлажнения показывает либо избыточное увлажнение (К ув >1), если осадки превышают возможное при данной температуре испарение, либо различные степени недостаточного увлажнения (К ув <1), если осадки меньше испаряемости.

Характер увлажнения, т. е. соотношение тепла и влаги в атмосфере, – основная причина существования природно-растительных зон на Земле.

По гидротермическим условиям выделяют несколько типов территорий:

1. Территории с избыточным увлажнением – К ув больше 1, т. е. 100-150%. Это зоны тундр и лесотундр, а при достаточном количестве тепла – леса умеренных, тропических и экваториальных широт. Такие переувлажненные территории называют гумидными, а заболоченные – экстрагумидными (лат. humidus – влажный).

2. Территории оптимального (достаточного) увлажнения – это узкие зоны, где К ув около 1 (примерно 100%). В их пределах наблюдается соразмерность между суммой осадков и испаряемостью. Это узкие полосы широколиственных лесов, редкостойные переменно-влажные леса и влажные саванны. Условия здесь благоприятны для произрастания мезофильных растений.

3. Территории умеренно-недостаточного (неустойчивого) увлажнения. Выделяют разные степени неустойчивого увлажнения: территориям с К ув = 1-0,6 (100-60%) свойственны луговые степи (лесостепи) и саванны, с К ув = 0,6-0,3 (60-30%) – сухие степи, сухие саванны. Им свойствен сухой сезон, что затрудняет земледельческое освоение из-за частых засух.

4. Территории недостаточного увлажнения. Выделяют аридные зоны (лат. aridus – сухой) с К ув = 0,3-0,1 (30-10%), здесь типичны полупустыни , и экстрааридные зоны с К ув менее 0,1 (менее 10%) – пустыни.

На территориях с избыточным увлажнением обилие влаги отрицательно сказывается на процессах аэрации (вентиляции) почвы, т. е. на газообмене почвенного воздуха с атмосферным. Недостаток кислорода в почве образуется вследствие заполнения пор водой, из-за чего воздух туда не поступает. Это нарушает биологические аэробные процессы в почве, нормальное развитие многих растений нарушается или даже прекращается. На таких территориях произрастают растения-гигрофиты и обитают животные-гигрофилы, которые приспособлены к сырым и влажным местообитаниям. Для вовлечения территорий с избыточным увлажнением в хозяйственный, прежде всего сельскохозяйственный, оборот необходимы осушительные мелиорации, т. е. мероприятия, направленные на улучшение водного режима территории, отвод избыточных вод (дренаж).

Территорий с недостаточным увлажнением на Земле больше, чем переувлажненных. В аридных зонах земледелие без полива невозможно. Основным мелиоративным мероприятием в них является орошение – искусственное пополнение запасов влаги в почве для нормального развития растений и обводнение – создание источников влаги (прудов, колодцев и других водоемов) для бытовых и хозяйственных нужд и водопоя скота.

В естественных условиях в пустынях и полупустынях произрастают растения, приспособленные к сухости, – ксерофиты. Они обычно имеют мощную корневую систему, способную извлекать влагу из грунта, мелкие листья, иногда превращенные в иголочки и колючки, чтобы меньше испарять влаги, стебли и листья нередко покрыты восковым налетом. Особую группу растений среди них образуют суккуленты, которые накапливают влагу в стеблях или листьях (кактусы, агавы, алоэ). Суккуленты произрастают лишь в теплых тропических пустынях, где не бывает отрицательных температур воздуха. Животные пустынь – ксерофилы тоже разным способом приспособлены к сухости, например, впадают в спячку на самый сухой период (суслики), довольствуются влагой, содержащейся в пище (некоторые грызуны).

Территориям с недостаточным увлажнением присущи засухи. В пустынях и полупустынях это ежегодные явления. В степях, которые часто называют засушливой зоной, и в лесостепи засухи случаются летом один раз в несколько лет, иногда захватывают конец весны – начало осени. Засуха – это длительный (1-3 месяца) период без дождя или с очень малым количеством осадков, при повышенной температуре и пониженной абсолютной и относительной влажности воздуха и почвы. Различают атмосферную и почвенную засухи. Атмосферная засуха наступает раньше. Из-за высоких температур и большого дефицита влаги резко возрастает транспирация растений, корни не успевают подавать листьям влагу, и они увядают. Почвенная засуха выражается в иссушении почвы, из-за чего нормальная жизнедеятельность растений полностью нарушается и они погибают. Почвенная засуха короче атмосферной за счет весенних запасов влаги в почве и грунтовых вод. Засухи обусловлены антициклональным режимом погоды. В антициклонах воздух опускается, адиабатически нагревается и иссушается. По периферии антициклонов возможны ветры – суховеи с высокой температурой и низкой относительной влажностью (до 10–15%), которые усиливают испарение и еще губительнее действуют на растения.

В степях наиболее эффективно орошение при достаточном стоке рек. Дополнительными мерами служат снегонакопление – сохранившаяся стерня на полях и посадка кустарников по бровке балок, чтобы в них не сдувался снег, и снегозадержание – прикатывание снега, создание снежных валов, укрытие снега соломой с целью увеличения продолжительности снеготаяния и пополнения запасов грунтовых вод. Эффективны также лесные полезащитные полосы, которые задерживают сток талых снеговых вод и удлиняют период снеготаяния. Ветрозащитные (ветроломные) лесные полосы большой длины, посаженные в несколько рядов, ослабляют скорость ветров, в том числе суховеев, и тем самым уменьшают испарение влаги.

Литература

1. Зубащенко Е.М. Региональная физическая география. Климаты Земли: учебно-методическое пособие. Часть 1. / Е.М. Зубащенко, В.И. Шмыков, А.Я. Немыкин, Н.В. Полякова. – Воронеж: ВГПУ, 2007. – 183 с.

Вычисляется по формуле ,

где - коэффициент увлажнения,

R - среднегодовое количество осадков, в мм.

E - величина испаряемости (количество влаги, которое может испариться с водной поверхности при данной температуре), в мм.

выделяют следующие типы территории:

При >1 - увлажнение избыточное (тундра , лесотундра , тайга , а при достаточном кол-ве тепла леса умеренных и экваториальных широт) – гумидные территории

На территориях с избыточным увлажнением обилие влаги отрицательно сказывается на процессах аэрации (вентиляции) почвы, т. е. на газообмене почвенного воздуха с атмосферным. Недостаток кислорода в почве образуется вследствие заполнения пор водой, из-за чего воздух туда не поступает. Это нарушает биологические аэробные процессы в почве, нормальное развитие многих растений нарушается или даже прекращается. На таких территориях произрастают растения-гигрофиты и обитают животные-гигрофилы, которые приспособлены к сырым и влажным местообитаниям. Для вовлечения территорий с избыточным увлажнением в хозяйственный, прежде всего сельскохозяйственный, оборот необходимы осушительные мелиорации, т. е. мероприятия, направленные на улучшение водного режима территории, отвод избыточных вод (дренаж).

При ≈1 - увлажнение достаточное (смешанные или широколиственные леса )

При 0.3< <1 - увлажнение недостаточное (если <0.6 - степь , >0.6 - лесостепь ) Выделяют разные степени неустойчивого увлажнения: территориям с К ув = 1-0,6 (100-60%) свойственны луговые степи (лесостепи ) и саванны, с К ув = 0,6-0,3 (60-30%) – сухие степи, сухие саванны. Им свойствен сухой сезон, что затрудняет земледельческое освоение из-за частых засух. В степях наиболее эффективно орошение при достаточном стоке рек. Дополнительными мерами служат снегонакопление – сохранившаяся стерня на полях и посадка кустарников по бровке балок, чтобы в них не сдувался снег, и снегозадержание – прикатывание снега, создание снежных валов, укрытие снега соломой с целью увеличения продолжительности снеготаяния и пополнения запасов грунтовых вод. Эффективны также лесные полезащитные полосы, которые задерживают сток талых снеговых вод и удлиняют период снеготаяния. Ветрозащитные (ветроломные) лесные полосы большой длины, посаженные в несколько рядов, ослабляют скорость ветров, в том числе суховеев, и тем самым уменьшают испарение влаги.

При <0.3 - скудное увлажнение (если <0.1 - пустыня , >0.1 - полупустыня ) экстааридные зон Основным мелиоративным мероприятием в них является орошение – искусственное пополнение запасов влаги в почве для нормального развития растений и обводнение – создание источников влаги (прудов, колодцев и других водоемов) для бытовых и хозяйственных нужд и водопоя скота.

В естественных условиях в пустынях и полупустынях произрастают растения, приспособленные к сухости, – ксерофиты. Они обычно имеют мощную корневую систему, способную извлекать влагу из грунта, мелкие листья, иногда превращенные в иголочки и колючки, чтобы меньше испарять влаги, стебли и листья нередко покрыты восковым налетом. Особую группу растений среди них образуют суккуленты, которые накапливают влагу в стеблях или листьях (кактусы, агавы, алоэ).

Для оценки увлажнения на данном ландшафте также используется радиационный индекс сухости , который является величиной, обратной коэффициенту увлажнения. И вычисляется по формуле

5. Влажность воздуха. Основные факторы, влияющие на географическое распределение влажности. Гидрометеоры.

В атмосфере Земли содержится около 14 тыс. км 3 водяного пара. Вода попадает в атмосферу в результате испарения с подстилающей поверхности.

Испарение. Процесс испарения с поверхности воды связан с непрерывным движением молекул внутри жидкости. Молекулы воды двигаются в различных направлениях и с различной скоростью. При этом некоторые молекулы, находящиеся у поверхности воды и имеющие большую скорость, могут преодолеть силы поверхностного сцепления и выскочить из воды в прилежащие слои воздуха.

Скорость и величина испарения зависят от многих причин, в первую очередь от температуры и ветра, от дефицита влажности и давления. Чем выше температура, тем больше воды может испариться. Роль ветра в испарении понятна. Ветер все время уносит тот воздух, который успел поглотить некоторое количество водяных паров с испаряющей поверхности, и непрерывно приносит новые порции более сухого воздуха. Согласно наблюдениям даже слабый ветер (0,25 м/сек) увеличивает испарение почти в три раза.

При испарении с поверхности суши огромную роль играет растительность, так как, кроме испарения с почвы, происходит испарение растительностью (транспирация).

В атмосфере влага конденсируется, перемещается воздушными течениями и вновь выпадает в виде разнообразных осадков на поверхность Земли, совершая, таким образом, постоянный круговорот воды

Для количественного выражения содержания водяного пара в атмосфере употребляют различные характеристики влажности воздуха.

Упругость (фактическая) водяного пара (е) – давление водяного пара находящегося в атмосфере выражается в мм.рт.ст. или в миллибарах (мб). Численно почти совпадает с абсолютной влажностью (содержанием водяного пара в воздухе в г/м 3), поэтому упругость часто называют абсолютной влажностью.

Упругость насыщения (максимальная упругость) (Е) – предел содержания водяного пара в воздухе при данной температуре. Значение упругости насыщения зависит от температуры воздуха, чем выше температура, тем больше он может содержать водяного пара.

Имеются и другие важные характеристики влажности, как дефицит влажности и точка росы.

Дефицит влажности (D) – разность между упругостью насыщения и фактической упругостью:

Абсолютная влажность. Количество водяных паров, которое в данный момент находится в воздухе, называется абсолютной влажностью. Абсолютная влажность выражается в граммах на 1 м 3 воздуха или в единицах давления: миллиметрах и миллибарах. Главнейшим фактором, влияющим на распределение абсолютной влажности, является температура. Однако эта зависимость несколько нарушается распределением суши и воды на земной поверхности, наличием гор, плоскогорий и другими факторами. Так, в приморских странах абсолютная влажность обычно больше, чем внутри материков. Тем не менее доминирующее значение все же имеет температура, что можно видеть на следующих примерах.

Вместе с годовыми, месячными и суточными колебаниями температуры колеблется и абсолютная влажность воздуха. Амплитуда годовых колебаний абсолютной влажности в тропическом поясе 2-3, в умеренных 5-6, а внутри континентов 9-10 мм.

Абсолютная влажность уменьшается с высотой. Из наблюдений 74 подъемов шаров-зондов в Европе установлено, что средняя годовая абсолютная влажность равна у земной поверхности 6,66 мм; на высоте 500 м - 6,09 мм; 1тыс. м - 4,77 мм; 2 тыс. м- 2,62 мм; 5 тыс. м - 0,52 мм; 10 тыс. м - 0,02 мм.

Если же насыщенный воздух нагреть, то он снова удаляется от насыщения и снова приобретает способность воспринимать новое количество водяных паров. Наоборот, если насыщенный воздух охладить, то он перенасыщается, а при этих условиях начинается конденсация, т. е. сгущение избыточных водяных паров. Если охлаждать не насыщенный водяными парами воздух, то он постепенно будет приближаться к насыщению. Температура, при которой данный ненасыщенный воздух переходит в насыщенный, называется ТОЧКА РОСЫ. Если воздух, охладившийся до точки росы (τ), охлаждается дальше, то он также начинает выделять избыток водяных паров путем конденсации. Понятно, что положение точки росы зависит от степени влажности воздуха. Чем влажнее воздух, тем скорее наступит точка росы, и наоборот.

Из всего сказанного ясно, что способность воздуха воспринимать и содержать в себе различные максимальные количества водяных паров находится в прямой зависимости от температуры.

Если воздух содержит водяного пара меньше, чем нужно для насыщения его при данной температуре, можно определить, насколько воздух близок к состоянию насыщения. Для этого вычисляют относительную влажность.

Относительная влажность (r) – отношение фактической упругости водяного пара к упругости насыщения, выраженное в процентах:

При насыщении е = Е, r = 100%.

если относительная влажность близка к 100%, то атмосферные осадки становятся весьма вероятными; при малой же относительной влажности, наоборот, выпадение осадков будет мало вероятным.

Нетрудно понять, что отношение между относительной влажностью и температурой воздуха будет в значительной степени обратным. Чем выше температура, тем дальше воздух оказывается от насыщения, а следовательно, и относительная влажность его будет меньше. Таким образом, в полярных странах, где господствуют низкие температуры, относительная влажность может быть наибольшей, а в тропических странах она может быть меньше. Малая относительная влажность наблюдается в субтропических широтах, особенно на суше, наименьшая - в пустынях, где средняя годовая относительная влажность менее 30%. На относительную влажность, кроме температур, большое влияние оказывают и другие факторы. Поэтому здесь нет той тесной зависимости, которая наблюдалась нами между абсолютной влажностью и температурой.

Годовой ход относительной влажности также обратный годовому ходу температуры. Внутри материков в наших широтах зимой относительная влажность наибольшая, а летом и весной наименьшая.

Для измерения влажности воздуха применяются различные гигрометры и психрометры. Из hpix наибольшим распространением пользуются: весовой гигрометр, волосной гигрометр, гигрограф и психрометр Ассмана.

Географическое распределение влажности:

Максимальная влажность воздуха на суше отмечается в области экваториальных лесов.
Влажность воздуха, как и температура, убывает с широтой. Кроме того, зимой она, как и температура, ниже на материках и выше на океанах, поэтому зимой изолинии давления пара или абсолютной влажности, подобно изотермам, прогнуты над материками в направлении к экватору. Над очень холодными внутренними районами Центральной и Восточной Азии возникает даже область особенно низкого давления пара с замкнутыми изолиниями.
Однако летом соответствие между температурой и содержанием пара меньше. Температуры внутри материков летом высокие, но фактическое испарение ограничено запасами влаги, поэтому водяного пара может поступать в воздух не больше, чем над океанами, а фактически его поступает меньше. Следовательно, и давление пара над материками не увеличено в сравнении с океанами, несмотря на более высокую температуру. Поэтому в отличие от изотерм изолинии давления пара летом не выгибаются над материками к высоким широтам, а проходят близко к широтным кругам. А пустыни, такие, как Сахара или пустыни Средней и Центральной Азии, являются областями пониженного давления пара с замкнутыми изолиниями.
В материковых областях с преобладающим круглый год переносом воздуха с океана, например в Западной Европе, содержание пара достаточно большое, близко к океаническому и зимой и летом. В муссонных областях, таких, как юг и восток Азии, где воздушные течения направлены летом с моря, а зимой с суши, содержание пара велико летом и мало зимой.
Относительная влажность всегда высокая в экваториальной зоне, где содержание пара в воздухе очень большое, а температура не слишком высокая вследствие большой облачности. Относительная влажность всегда высокая и в Северном Ледовитом океане, на севере Атлантического и Тихого океанов, в антарктических водах, где она достигает таких же или почти таких же высоких значений, как и в экваториальной зоне. Однако причина высокой относительной влажности здесь другая. Содержание пара воздуха в высоких широтах незначительное, но и температура воздуха также низкая, особенно зимой Сходные условия наблюдаются зимой над холодными материками средних и высоких широт.
Очень низкая относительная влажность (до 50% и ниже) наблюдается круглый год в субтропических и тропических пустынях, где при высоких температурах воздух содержит мало пара.

ГИДРОМЕТЕОРЫ

осадки, выделяющиеся непосредственно из воздуха на земной поверхности и на предметах (роса, иней, изморозь и пр.).

1. Гидрометеоры это множество мелких капелек воды или льда, выпадающих из атмосферы, образующихся на наземных предметах, поднятых ветром в воздух с поверхности Земли.

Выпадающие осадки бывают обложные, моросящие и ливневые.

Обложные осадки можно охарактеризовать, как монотонное выпадение. Длительность непрерывного выпадения может составлять от часа до нескольких суток. Причиной являются слоисто-дождевые и высокослоистые облака при сплошной облачности. Кстати, если температура ниже минус десяти градусов, слабый снег может выпадать при малооблачном небе (дождь, переохлажденный дождь, ледяной дождь, снег, дождь со снегом).

Дождь - это конденсат водяного пара, падающий на поверхность в виде капелек воды. В диаметре такие капельки бывают от 0,4 до 6 миллиметров.

Переохлажденный дождь - это обыкновенные капли дождя, но выпадающие при температуре воздуха ниже ноля градусов. При соприкосновении с предметами эти капельки воды моментально замерзают и превращаются в лед.

Ледяной дождь – капли воды в ледяной оболочке имеющие диаметр от одного до трех миллиметров. При ударе о предметы оболочка разрушается, вода вытекает и превращается в лед. Так образуется гололед.

Снег – замерзшие капли воды. Выпадают в виде снежинок (снежных кристаллов) или снежных хлопьев.

Дождь со снегом – смесь дождевых капель со снежинками.

Моросящие осадки имеют маленькую интенсивность, но характерны монотонностью (морось, переохлажденная морось, снежные зерна). Обычно начинаются и заканчиваются постепенно. Длительность выпадения таких осадков составляет от нескольких часов до нескольких суток. Причиной выпадения являются слоистые облака или туман при сплошной или значительной облачности. Сопутствующие явления: дымка, туман.

Морось – очень маленькие капельки воды, имеющие диаметр менее 0,5 мм. Попадая на поверхность воды морось, не образуют расходящихся кругов.

Переохлажденная морось это обычная морось, но выпадающая при температуре воздуха ниже ноля градусов. При соприкосновении с предметами морось моментально замерзает, и превращаются в лед.

Снежные зерна – замерзшие капельки воды диаметром меньше двух миллиметров. Имеют вид белых зерен, крупинок или палочек.

Ливневые осадки начинаются и заканчиваются внезапно. Во время выпадения меняется интенсивность осадков. Длительность составляет от нескольких минут до двух часов (ливневый дождь, ливневый снег, ливневый дождь со снегом, снежная крупа, ледяная крупа, град). Сопутствующим явлением являются сильный ветер и часто гроза. Причиной выпадения являются кучево-дождевые облака. Облачность может быть как значительной, так и небольшой.

Ливневый дождь – обыкновенный ливень.

Ливневый снег – характерной особенностью являются снежные заряды продолжительностью от нескольких минут до получаса. Видимость изменяется от 10 километров до 100 метров.

Ливневый дождь со снегом это смесь дождевых капель со снежинками, имеющими ливневый характер.

Снежная крупа – ливневое выпадение белых хрупких крупинок диаметром до 5 миллиметров.

Ледяная крупа представляет собой ливневое выпадение твердых крупинок льда диаметром от одного до трех миллиметров. Иногда крупинки льда покрыты водяной пленкой. При температуре воздуха ниже нуля градусов, крупинки смерзаются, и образуется гололед.

Град – выпадение твердых осадков при температуре воздуха выше десяти градусов. Кусочки льда имеют различную форму и размеры. Средний диаметр градин составляет от двух до пяти миллиметров, но бывает и значительно больше. Каждая градина состоит из нескольких слоев льда. Продолжительность таких осадков составляет от одной до двадцати минут. Очень часто граду сопутствует ливень с грозой, что характерно природе средней Волги.

6. Облака и облачность. Виды атмосферных осадков и типы годового хода осадков.

Главной причиной образования облаков являются восходящие движения воздуха, при таком движении воздуха адиабатически охлаждается и сгущается водяной пар. Все облака по характеру строения и высоте, на которой они образуются, делятся на 4 семейства, 10 основных родов облаков. 1 семейство: облака верхнего яруса, нижняя граница 6000м. В этом семействе перистые, перисто-кучевые, перисто-слоистые облака;2 семейство: облака среднего яруса, нижняя граница 2 км;Облака нижнего яруса от 2000- у земной поверхности (слоисто-кучевые, слоистые, слоисто-дождевые);Облака вертикального развития, верхняя граница-граница уровня перистых облаков, нижняя-500м (кучевые, кучево-дождевые). Облака верхнего яруса обычно бывают ледяными. Они тонкие, прозрачные, легкие, без теней, белого цвета, солнце просвечивает. Облака среднего и нижнего яруса, обычно водяные, смешанные, более плотные, чем перистые, они могут вызывать вокруг солнца и луны цветные венцы за счет дифракции света и капель воды. Облака нижнего яруса состоят из мельчайших капель воды и снежинок. Облака вертикального развития образуются при восходящих токах воздуха. Облака конвекции имеют суточный ход. Облака вертикального развития образуются чаще на равнинах. Облачность- степень покрытия неба облаками или общее количество облаков на небе. Облачность определяется на глаз баллами, выражающимися сколько десятков долей неба покрыто облаками. Отметка 1, 2, 3, балла, что 0,1, 0,2, 0,3 неба покрыто облаками. На поверхности земного шара облачность распределяется неравномерно, в экваториальном поясе она в течение года велика. По направлению к тропикам она уменьшается, достигая наименьшей величины от 20-30°C, где имеют большое распределение пустыни. Далее к высоким широтам она увеличивается, достигая наибольших значений 70-80°C, а к полюсам она вновь уменьшается из-за уменьшения количества водяного пара, Наибольшая облачность располагается в северной части Атлантического океана и Арктики, где средняя величина равна 71-81%, а в Антарктиде до 86%.

Атмосферными осадками называется влага, выпавшая на поверхность из атмосферы в виде дождя, мороси, крупы, снега, града. Осадки выпадают из облаков , но не каждое облако дает осадки. Формирование осадков из облака идет за счет укрупнения капель до размеров, способных преодолеть восходящие токи и сопротивление воздуха. Укрупнение капель идет за счет слияния капель, испарения влаги с поверхности капель (кристаллов) и конденсации водяного пара на других.

Формы осадков:

1.дождь – имеет капли размером от 0,5 до 7 мм (в среднем 1,5 мм);

2.морось – состоит из маленьких капель размером до 0,5 мм;

3.снег – состоит из шестигранных кристаллов льда, образовавшихся в процессе сублимации;

4.снежная крупа – округлые ядрышки диаметром 1 мм и более, наблюдается при температурах близких к нулю. Крупинки легко сжимаются пальцами;

5.ледяная крупа – ядрышки крупы имеют обледеневшую поверхность, их трудно раздавить пальцами, при падении на землю они подскакивают;

6.град – крупные кусочки льда округлой формы размерами от горошины до 5-8 см в диаметре. Вес градин в отдельных случаях превышает 300 г, иногда может достигать нескольких килограмм. Град выпадает из кучево-дождевых облаков.

Виды осадков:

1.Обложные осадки – равномерные, длительные по продолжительности, выпадают из слоисто-дождевых облаков;

2.Ливневые осадки – характеризуются быстрым изменением интенсивности и непродолжительностью. Они выпадают из кучево-дождевых облаков в виде дождя, нередко с градом.

3.Моросящие осадки – в виде мороси выпадают из слоистых и слоисто-кучевых облаков.

Суточный ход осадков совпадает с суточным ходом облачности. Выделяются два типа суточного хода осадков – континентальный и морской (береговой). Континентальный тип имеет два максимума (в утренние часы и после полудня) и два минимума (ночью и перед полуднем). Морской тип – один максимум (ночью) и один минимум (днем).

Годовой ход осадков различен на разных широтах и даже в пределах одной зоны. Он зависит от количества тепла, термического режима, циркуляции воздуха, удаленности от побережий, характера рельефа.

Наиболее обильны осадки в экваториальных широтах, где годовое их количество (ГКО) превосходит 1000-2000 мм. На экваториальных островах Тихого океана выпадает 4000-5000 мм, а на подветренных склонах тропических островов до 10 000 мм. Причиной обильных осадков являются мощные восходящие токи очень влажного воздуха. К северу и югу от экваториальных широт количество осадков уменьшается, достигая минимума на 25-35º, где среднегодовое значение не превышает 500 мм и уменьшается во внутриконтинентальных районах до 100 мм и менее. В умеренных широтах количество осадков несколько увеличивается (800 мм). В высоких широтах ГКО незначительно.

Максимальная годовая сумма осадков зарегистрировано в Черрапунджи (Индия) – 26461 мм. Минимальное отмеченное годовое количество осадков – в Асуане (Египет), Икике – (Чили), где в отдельные годы осадков не выпадает вообще.