Атмосферные осадки — вода в жидком или твердом состоянии, выпадающая из облаков или осаждающаяся из воздуха на земную поверхность.

Дождь

При определенных условиях облачные капли начинают сливаться в более крупные и тяжелые. Они уже не могут удерживаться в атмосфере и падают на землю в виде дождя.

Град

Бывает, что летом воздух быстро поднимается вверх, подхватывает дождевые тучи и несет их на высоту, где температура ниже 0°. Дождевые капли замерзают и выпадают в виде града (рис. 1).

Рис. 1. Происхождение града

Снег

В зимнее время в умеренных и высоких широтах осадки выпадают в виде снега. Облака в это время состоят не из капелек воды, а из мельчайших кристалликов — иголочек, которые, соединяясь вместе, образуют снежинки.

Роса и иней

Осадки, выпадающие на земную поверхность не только из облаков, но и непосредственно из воздуха, — это роса и иней.

Количество выпавших осадков измеряется осадкомером или дождемером (рис. 2).

Рис. 2. Строение дождемера: 1 — наружный корпус; 2 — воронка; 3 — емкость для сбора волы; 4 — мерный резервуар

Классификация и виды осадков

Осадки различают по характеру выпадения, по происхождению, по физическому состоянию, сезонам выпадения и т. д. (рис. 3).

По характеру выпадения осадки бывают ливневыми, обложными и моросящими. Ливневые осадки - интенсивные, непродолжительные, захватывают небольшую площадь. Обложные осадки - средней интенсивности, равномерные, длительные (могут продолжаться сутками, захватывая большие территории). Моросящие осадки - мелкокапельные осадки, выпадающие на незначительной территории.

По происхождению различают осадки:

• конвективные - характерны для жаркого пояса, где интенсивны нагрев и испарение, но нередко бывают и в умеренном поясе;
• фронтальные - образуются при встрече двух воздушных масс с разной температурой и выпадают из более теплого воздуха. Характерны для умеренных и холодных поясов;
• орографические - выпадают на наветренных склонах гор. Они очень обильны, если воздух идет со стороны теплого моря и обладает большой абсолютной и относительной влажностью.

Рис. 3. Виды осадков

Сравнив на климатической карте годовое количество атмосферных осадков на Амазонской низменности и в пустыне Сахара, можно убедиться в неравномерном их распределении (рис. 4). Чем это объясняется?

Осадки приносят влажные воздушные массы, формирующиеся над океаном. Это хорошо видно на примере территорий с муссонным климатом. Летний муссон приносит с океана много влаги. И над сушей идут продолжительные дожди, как на Тихоокеанском побережье Евразии.

Постоянные ветры также играют большую роль в распределении осадков. Так, пассаты, дующие с континента, приносят сухой воздух на север Африки, где расположена самая обширная пустыня мира — Сахара. Западные ветры приносят в Европу дожди с Атлантического океана.

Рис. 4. Среднегодовое распределение осадков на суше Земли

Как вы уже знаете, морские течения влияют на осадки в прибрежных частях материков: теплые течения способствуют их появлению (Мозамбикское течение у восточных берегов Африки, Гольфстрим у берегов Европы), холодные, наоборот, препятствуют выпадению осадков (Перуанское течение у западных берегов Южной Америки).

Рельеф также влияет на распределение осадков, например, Гималайские горы не пропускают на север влажные ветры, дующие с Индийского океана. Поэтому на их южных склонах иногда выпадает за год до 20 000 мм осадков. Влажные воздушные массы, поднимаясь по склонам гор (восходящие токи воздуха), охлаждаются, насыщаются, и из них выпадают осадки. Территория же севернее Гималайских гор напоминает пустыню: там выпадает всего 200 мм осадков в год.

Существует зависимость между поясами и количеством осадков. У экватора — в поясе низкого давления — постоянно нагретый воздух; поднимаясь вверх, он охлаждается и насыщается. Поэтому в области экватора образуется много облаков и идут обильные дожди. Много осадков выпадает и в других областях земного шара, где господствует низ- кос давление. При этом большое значение имеет температура воздуха: чем она ниже, тем меньше выпадает осадков.

В поясах высокого давления преобладают нисходящие воздушные токи. Воздух, опускаясь, нагревается и утрачивает свойства состояния насыщения. Поэтому на широтах 25-30° осадки выпадают редко и в малом количестве. В областях высокого давления у полюсов также выпадает мало осадков.

Абсолютный максимум осадков зарегистрирован на о. Гавайи (Тихий океан) — 11 684 мм/год и в Черапунджи (Индия) — 11 600 мм/год. Абсолютный минимум - в пустыне Атакама и в Ливийской пустыне — менее 50 мм/год; иногда осадки годами вообще не выпадают.

Характеристикой увлажнения территории служит коэффициент увлажнения — отношением годового количества осадков и испаряемости за тот же период. Коэффициент увлажнения обозначают буквой К, годовое количество осадков — буквой О, а испаряемость — И; тогда К = О: И.

Чем меньше коэффициент увлажнения, тем суше климат. Если годовое количество осадков примерно равно испаряемости, то коэффициент увлажнения близок к единице. В этом случае увлажнение считается достаточным. Если показатель увлажнения больше единицы, то увлажнение избыточное, меньше единицы - недостаточное. При коэффициенте увлажнения менее 0,3 увлажнение считается скудным . К зонам с достаточным увлажнением относятся лесостепи и степи, к зонам с недостаточным увлажнением — пустыни.

Измерение осадков. Определение качества осадков.

Измерение осадков.

Количество атмосферных осадков, выпавших на поверхности Земли в данном месте за определенное время, оценивается толщиной слоя воды (в мм). Количество твердых осадков измеряется по толщине слоя воды, который бы образовали растаявшие твердые осадки. Одному миллиметру осадков соответствует слой выпавшей воды в количество 1 литр на 1 м2. Количество осадков измеряется специальными приборами – осадкомерами, которые обычно располагаются на расстоянии в несколько километров один от другого и фиксируют количество осадков за определенный промежуток времени, обычно за 24 часа. Простой осадкомер представляет собой цилиндрическое ведро строго определенного сечения с круглой воронкой, устанавливаемое на метеоплощадке. Дождевая вода попадает в него и стекает в специальный измерительный стакан. Площадь измерительного стакана также известна, поэтому слой воды толщиной 25 мм в измерительном стакане соответствует 2,5 мм выпавших осадков. Конструкция осадкомера предусматривает защиту от быстрого испарения осадков, от выдувания попавшего в ведро осадкомера снега. Более сложные измерительные приборы непрерывно регистрируют количество, интенсивность и время выпадающих атмосферных осадков (плювиографы). Среднее годовое количество осадков на всей поверхности Земли – около мм. В тропических широтах среднегодовое количество осадков не менее 2500 мм, в умеренных широтах – около 900 мм, а в приполярных районах – около 300 мм. Главными причинами различий в распределении осадков являются географическое положение данного региона, его высота над уровнем моря, удаленность от океана и направления преобладающих ветров. На горных склонах, обращенных в сторону дующих с океана ветров, количество выпадающих осадков обычно больше, чем в районах, защищенных от моря высокими горами.

Анализ выпавших осадков.

Время проведения исследования с 25.11.11 по 29.11.11

Место проведения исследования: г. Саранск, Юго-Западный район.

Погодные условия: выпадали кратковременные снеговые осадки, которые вследствие стали объектом исследования.

Проба воды отбиралась в течение недели, а точнее в течение указанного выше срока проведения исследования.

Определение качества выпавших осадков.

Органолептический метод определения запаха :

Характер запаха мы определяем ощущением воспринимаемого запаха (землистый, хлорный, нефтепродуктов и. т.д.).

Метод определения:

Из дождемера берем снег и ждем когда он растает. По данной таблице

Интенсивность запаха 0 баллов.

Органолептический метод определения вкуса :

Этим методом мы определяем характер и интенсивность вкуса и привкуса.

Четыре основные виды вкуса: солёный, кислый, сладкий, горький

Метод определения:

Характер вкуса или привкуса определяют ощущением воспринимаемого вкуса или привкуса (солёный, щелочной, металлический и. т.д.)

Испытуемую воду мы набрали в рот малыми порциями, не проглатывая, задерживаем на 3-5 с.

Интенсивность и характер вкуса и привкуса мы определяем при 20°С и оцениваем по пятибалльной системе (в таблице).

По таблице интенсивность вкуса равна 2 балла.

Фотометрический метод определения мутности:

Определение мутности мы производили сразу после отбора пробы. Вода не очень мутная с первого взгляда. Можно предположить, что она пригодна для питья.

Вывод: осадки выпавшие в данном районе не имеют примесей и других химических элементов. Но если провести более тщательное исследование в лаборатории я думаю, что обнаружится примеси или другие химические элементы.

Дождь и его характеристики

Дождь – это такие атмосферные осадки, которые выпадают из облаков в виде капель воды. При этом диаметр одной капли может варьироваться в пределах от 0,5 до 7 мм. Дождь с каплями малого диаметра называется моросью, а большие капли, как правило, выпадают при ливнях. Важными характеристиками данных атмосферных осадков являются интенсивность, продолжительность и повторяемость.

Интенсивность дождя представляет собой слой или объем дождевых осадков, которые выпадают за определенную единицу времени. Данный показатель может иметь значение в пределах от 0,25 мм/ч до 100 мм/ч.

Стоит отметить, что интенсивность дождя – важный показатель атмосферных осадков. Регистрация и расчет показателя необходим для проектирования множества различных систем и сооружений. От среднемесячного уровня дождей зависит проектирование канализационных систем, многих инженерных сооружений, дренаж сельхозугодий. Даже устройство крыши, угол ее ската во многом определяется атмосферными осадками.

Виды дождя

Дождь по его характеру можно подразделить на следующие основные виды:

1. Моросящий дождь

При таких атмосферных осадках количество выпавшего дождя минимально, капли имеют наименьший диаметр. А интенсивность дождя не превышает 0,01 мм/мин. Морось не приносит каких-либо особых воздействий на природу, сельское хозяйство. Больше она вызывает определенное настроение у человека, вызывая желание сидеть дома под теплым одеялом.

2. Обложной дождь

В такой ситуации темные облака с дождем закрывают небо, причем распространиться они могут на многие километры. Осадки выпадают несколько часов, дней, а то и недель. Интенсивность таких дождей не велика, превышает морось примерно в 4-6 раз, однако затяжной характер позволяет насытить воздух влагой, увеличивая общую влажность. Продолжительный характер обложного дождя приносит негативное воздействие на сельское хозяйство. Из-за перенасыщения влагой растения начинают загнивать, урожай может быть загублен.

3. Ливень

Это сильный дождь, который начинается внезапно. Довольно часто его сопровождают шквалистый ветер и грозы. Диаметр капель при таких атмосферных осадках имеет максимальное значение, а интенсивность превышает 1 мм/мин. , продолжающихся в течение нескольких часов, может быть нанесен серьезный урон всей местности, а не только сельскохозяйственным угодьям.

Ливень может стать причиной таких явлений, как наводнение, оползни, эрозия почвы. При этом стоит учесть, что именно интенсивность дождя, а не его продолжительность имеет более важное значение. Большое количество дождя, упавшее за небольшой промежуток времени, наносит большее последствие, чем затяжные, но менее интенсивные осадки.

Определение интенсивности дождя

Для определения интенсивности дождя существуют различные методы ее расчета. Одним из наиболее известных способов является использование записей плювиографов, который был разработан в стенах Академии коммунального хозяйства К.Д. Памфилова. Плювиограф представляет собой самопишущий прибор, который состоит из трех основных узлов: механизма для измерения дождя, система для сбора осадков и регистратор сумм осадков во времени.

Также для измерения непосредственно самой интенсивности дождя используются приборы интенсиметры.

Самые интенсивные дожди

Наибольшая наблюдается в летний сезон, вблизи океанов и наветренных сторон горных хребтов. Наиболее часто сильные ливни проливаются в странах тропических и экваториальных поясов. Рекордные интенсивности присущи конвективным (или грозовым) ливням, проливающимся на тропической части Центральной Америки.

Такие осадки отличаются непродолжительностью, каплями большого диаметра, небольшой зоной охвата, резко начинаются и заканчиваются. Более обширный захват территории присущ фронтальным ливням. Длятся они от нескольких часов до нескольких дней, но они менее интенсивны.

Самый сильный ливень был зафиксирован в ноябре 1970 года, когда на станции Баро в Гваделупе обрушились потоки воды с интенсивностью 38 мм/мин. До этого рекорд принадлежал ливню, который прошел в Юнионвиль в США в июле 1956 года. Тогда интенсивность дождя составила 31 мм/мин. Больше таких сильных атмосферных осадков не наблюдалось, и на сегодня эти два рекорда так и остаются единственными и исключительными.

Для этого можно сравнить с другими показателями параметра. Так, самый сильный дождь в Европе наблюдался в 1920 году в Германии, когда его значение составило 15,5 мм/мин. На территории Российской Федерации таких ливней не наблюдается. Чаще всего интенсивность дождя не превышает 5 мм/мин.

Дожди сильной интенсивности, как правило, непродолжительны. Однако даже нескольких минут иногда бывает достаточно, чтобы нанести существенный урон для жителей населенных пунктов. Если же ливень продолжается в течение нескольких часов, то последствия уже становятся более серьезными.

Мы уже не раз говорили об атмосферных осадках, их количестве и видах. Но хорошо бы разобраться в этом вопросе поподробнее – он очень важен!

Всю воду, выпадающую из облаков в виде дождя, снега или любом другом, называют атмосферными осадками. Их количество измеряют в миллиметрах толщины того слоя воды, который они образовали бы на поверхности земли, если бы не растекались, не просачивались и не испарялись. Количество это измеряют за какой–нибудь определённый отрезок времени – за сутки, месяц или год.

Для измерения количества осадков используют дождемеры – резервуары (обычно металлические бочки), в которые собираются осадки, выпадающие на определенную площадь (например, с помощью воронки площадью в один квадратный метр). В конце периода наблюдений измеряют количество воды, скопившейся в резервуаре, и пересчитывают его в единицы толщины соответствующего слоя.

Прибор для измерения выпавших осадков

Например, если накопилось 200 литров воды, это означает, что толщина слоя составит 200.000 кубических сантиметров/10.000 квадратных сантиметров = 20 сантиметров = 200 миллиметров.

Но ведь вода и из бочки может испариться? Конечно, особенно в жаркую погоду. И если наш дождемер установлен где–то вдали от жилья, и метеорологи приезжают к нему только раз в месяц – узнать, сколько же осадков выпало в этом месте, – они что же, ошибаются? Нет, и чтобы не ошибаться, они придумали занятный способ. В бочку наливают немного масла (например, машинного). Оно легче воды и поэтому при попадании воды в бочку растекается по ее поверхности, образуя тонкую пленку. И масляная пленка ничтожно маленькой толщины прячет воду под собой.

А почему осадки бывают разными?

При некоторых условиях водяной пар в воздухе начинает превращаться в воду – конденсироваться. При этом появляются маленькие капельки воды, еще настолько легкие, что не падают на землю, но уже такие большие, что их можно разглядеть. Появляется туман или облака. Дальше события могут развиваться по–разному.

Обычно дождевые капли имеют размер около одного миллиметра, реже – до пяти миллиметров. Это происходит потому, что крупные капли в полете дробятся на более мелкие. Образование же крупных капель связано не с процессом конденсации пара, а с процессом слипания мелких облачных капелек. Кроме того, если в облаке одновременно появляются капельки воды и кристаллики льда, происходит рост кристаллов (снежинок) при одновременном испарении капель.

Если воздух под облаком имеет температуру ниже (ГС, снежинки достигают земной поверхности. В теплом воздухе они тают, превращаясь в дождевые капли. В горах часто можно наблюдать, как в долинах идет дождь, а вершины одновременно покрываются снегом.

С этим явлением связано важное географическое понятие – снеговая линия (или граница). Так называют высотный уровень, выше которого температуры настолько низки, что накопление снега и других твердых осадков преобладает над испарением и таянием. Существование снеговой линии определяет высоту пбявления ледников в горах. Над экватором она располагается на высоте около 4 600 метров ттяд уровнем моря (и только высокие горы, вроде Килиманджаро, достигают ее), в Арктике опускается до 200–500 метров (и ледники образуются даже на совсем невысоких горах – таких, как Бырранга), а в Антарктике – снижается до уровня моря (и образуются шельфовые ледники, как в море Росса).

Один из самых опасных видов осадков – переохлажденный дождь. Он наблюдается обычно при наступлении теплого атмосферного фронта в холодное время Года. Сначала в слоистых облаках над фронтом образуются снежинки. Попадая в теплый воздух, они тают, а образовавшиеся капли Попадают в холодные приземные слои воздуха. Если температура здесь не очень низкая, они достигают земли, не замерзнув. Но, попав на холодные мостовые, ветви, провода и т.п., намерзают на них коркой гололеда. Если же воздух под фронтом очень холодный, капли замерзают в полете, образуя крупу (ледяные шарики меньше пяти миллиметров в диаметре) или град (шарики больше пяти миллиметров). Градины же могут достигать размеров апельсина, а самые крупные из измеренных, выпавшие 3 сентября 1970 года в штате Канзас, весили до 750 граммов и имели окружность до 0,5 метра! В Индии, в районе Нью–Дели, в апреле 1888 года градом были убиты 246 человек.

Количество выпавших осадков – одна из важнейших характеристик погоды, наряду с температурой воздуха, и, конечно, зная её для определённой местности, можно прогнозировать погоду на будущее, можно даже отслеживать изменения климата, если таковые имеют место быть. Но как измерить осадки?

Со снегом всё более или менее просто: берём линейку, погружаем её в снег до земли – и получаем количество выпавших осадков в миллиметрах. А вот с дождём такой номер не проходит! Ведь вода сразу же впитывается в почву, а та, что не впиталась (скажем, попала на асфальт), сравнительно быстро испаряется, так что точных результатов мы таким образом не получим, даже если дело дошло до наводнения… как же измерить количество дождя?

Для этого существуют специальные приборы.

Один из них – дождемер. По сути дела, это нечто вроде ведра, только очень большое – площадью 5 квадратных метров. Дождевая вода поступает в такой сосуд через конусообразную воронку – чтобы ветер не искажал результаты измерения, надувая в сосуд дополнительную воду, или наоборот – выдувая её оттуда. Такая конструкция устанавливается на метеоплощадке на высоте 2 метра. Раз в день собранную дождевую воду из дождемера сливают в градуированный сосуд и измеряют в миллиметрах. Каждый миллиметр – это литр осадков на квадратный метр.

Дождемеры ещё бывают почвенные, которые закапываются в грунт вровень с ним, а также полевые – это градуированные стеклянные сосуды, которые ставят на сельскохозяйственных полях.

Но не всегда и не везде можно проверить результаты раз в сутки! В тайге, в тундре, в горах и прочих труднодоступных местах приходится проверять результаты раз в неделю, а то и в десять дней – за это время вода может испариться – и результат окажется искажённым. Для работы в таких экстремальных условиях существуют суммарные осадкомеры. По конструкции он мало отличается от обычного дождемера, но когда его устанавливают, в него заливают вазелиновое масло. В результате, когда в сосуд набирается вода, вазелиновое масло всплывает, покрывая её поверхность тонким слоем, который не даёт воде испаряться, сохраняя её для измерения.

Впрочем, определить количество осадков можно и не приближаясь непосредственно к прибору, если это радиоосадкомер. Его ёмкость для сбора осадков установлена таким образом, что заполняясь, она переворачивается, вода из неё сливается, и это приводит в действие механизм, включающий радиопередатчик. Его радиосигнал регистрируют на ближайшей метеостанции, или же он поступает на метеорологический спутник.

Ещё один прибор, используемый метеорологами для измерения количества дождя – это плювиограф. Дождевая вода набирается в сосуд площадью 5 квадратных метров. Дно у сосуда конусообразное, и в неё имеются отверстия, в которые вода сливается и через трубу попадает в камеру. В камере находится полый поплавок, соединённый с металлическим стержнем. В верхней части стержня укреплена стрелка, на которую насажено перо, а рядом с камерой расположен барабан с бумажной лентой. Вода, накапливающаяся в камере, поднимает поплавок, он приводит в движении стержень со стрелкой, и перо чертит на ленте кривую, по которой и определяют уровень осадков.