Как определить годовое количество осадков
Испарение воды с поверхности и возвращение ее обратно.
Круговорот воды в природе.
На земную поверхность ежедневно выпадают различные атмосферные осадки. Какое количество атмосферных осадков выпадает за год, определяется постоянным наблюдением и измерением их количества на метеостанциях ежедневно в течении в сего года.
Что такое осадки
Осадки являются одним из трех основных природных процессов, связанных с водой (испарения, конденсация, непосредственно сами осадки), которые все вместе представляют собой влагооборот, непрерывный обмен воды между атмосферой и земной поверхностью. По-другому этот процесс называется круговорот воды в природе. Вода испаряется с поверхности океана, суши, пресноводных водоемов, уносится воздушными потоками в виде пара, конденсируется в облаках, в конечном итоге возвращается на Землю в виде осадками. Средний глобальный запас водяного пара в атмосфере эквивалентен слою воды глубиной 2,5 см, покрывающему всю Землю.
Поскольку среднегодовое количество осадков Земли составляет около 100 см, среднее время, что вода проводит в атмосфере, между ее испарением с поверхности и возвращением ее осадками, составляет около девяти дней. Из водяного пара, переносимого ветрами на всех высотах через данную область, только небольшой процент превращается в осадки и достигает земли в этой области. В больших и широких облачных системах преобразование более эффективно, но даже в грозовых облаках количество дождя и града составляет около 10 процентов от общего количества влаги, попадающей в атмосферу.
Как измеряют количество осадков
При измерении количества осадков необходимо различать количество — определяемое как глубина осадков (рассчитанная так, как если бы это был весь дождь), вылившийся в данной точке в течение определенного интервала времени, — и количество или интенсивность, который определяет глубину воды, которая упала в точке в течение определенного интервала времени. Например, продолжительный умеренный дождь может идти со средней интенсивностью 5 мм / час и, таким образом за 24 часа на земную поверхность выпадают атмосферные осадки объемом 120 мм. Грозовой дождь производит это количество осадков за 20 минут, но при его пиковой интенсивности скорость осадков может стать намного больше, например, 120 мм / час, или 2 мм / минуту.
Объем осадков, выпадающих в течение определенного периода времени, регулярно измеряется во многих местах на поверхности Земли. Для измерения количества выпавших осадков используют датчики дождя. Для измерения интенсивности осадков требуется записывающий дождемер — прибор для измерения количества осадков. Влага, попадающая в коллектор известной площади, непрерывно записывается на движущейся карте или на магнитной ленте. Сейчас проводятся исследования возможности получения непрерывных измерений атмосферных осадков на больших водосборах с помощью радара. Все результаты складываются и получают годовое количество осадков мм.
Помимо незначительного вклада росы и инея, а также опреснительных установок, единственный источник пресной воды для поддержания рек, озер и всей жизни на нашей планете обеспечивается осадками из облаков. Таким образом, осадки необходимы и чрезвычайно полезны для человечества, но чрезвычайно сильные дожди наносят большой вред, вызывая наводнения, эрозию почвы, оползни. Ущерб, нанесенный градом посевам, сооружениям, населению, часто оказывается существенным.
Количество осадков.
Не каждое облако несёт в себе осадки, ведь для образования обаков обязательным условием является наличие воды в трех состояниях: газообразном, жидком и твердом, характерных для смешанных облаков. Выпадение осадков происходит только тогда, когда облако начнёт подниматься выше и охлаждаться. По происхождению, осадки подразделяют на такие виды: конвективные, фронтальные и орографические.
Конвективный тип осадков характерен для жарких климатических зон, в которых на протяжении года проходит интенсивное нагревание, вследствие чего вода испаряется. В это время преобладает восходящее движение влажного и теплого воздуха. Такие процессы можно наблюдать летом в умеренных поясах.
Фронтальные осадки образуются в случае встречи двух воздушных масс разных температур и других факторов. Фронтальные осадки наблюдаются в умеренном и холодном поясах.
Орографические осадки характерны для наветренных горных склонов, заставляющих воздух подниматься выше. При потере влаги воздух опускается, минуя горную цепь, но после прогревается, а относительная влажность удаляется от состояния насыщения.
По характеру выпадения осадки подразделяют на ливневые (непродолжительные, но интенсивные осадки на небольшой области), обложные (длительные и равномерные осадки средней интенсивности, охватывающие довольно большую область) и моросящие (им характерны мелкие и небольшое количество осадков).
Измерение количества осадков.
Количество осадков определяют путем измерения толщины миллиметрового слоя воды, образующегося в результате их выпадения на горизонтальную поверхность и дальнейшего просачивания в почву. Для того, чтобы измерить количество осадков задействуют металлический цилиндр с установленной диафрагмой — дождемер, а также осадкомер, имеющий специальную защиту. Осадки твердого типа предварительно растапливаются, а полученное количество воды измеряют цилиндрическим сосудом, площадь дна которого в десять раз меньше дна дождемера. Когда слой воды в сосуде достигает цифры в 20 мм, это будет означать то, что выпавший на Землю слой составляет 2 м 2 мм в высоту.
- 1 – Дождемер, устанавливаемый на метеоплощадке для измерения жидких осадков;
- 2 – Почвенный дождемер, вкапывается вровень с грунтом, там также внутри установлено ведро для сбора осадков;
- 3 – Полевой дождемер — стеклянный высокий стакан с делениями, для оценки осадков на с/х полях;
- 4 – Осадкомер – для сбора жидких и твёрдых осадков (снег, крупа… );
- 5 – Плювиограф – самописец количества жидких осадков;
- 6 – Суммарный Осадкомер — для сбора осадков за большой период (неделю, 10 дней. ) в труднодоступных местах;
- 7 – Радиоосадкомер.
Все измерения учитываются за конкретный месяц для выведения месячных показателей, а впоследствии и годовых. Чем продолжительней наблюдение, тем точнее будет рассчитано количество осадков за разные промежутки времени для конкретного места наблюдений. Те линии на карте, точки которых соединяют с одинаковым количеством осадков в миллиметрах, называются изогиетами и указывают количество осадков за определенный промежуток времени (как например за год).
Распределение осадков на поверхности Земли.
На географическое положение осадков по земной поверхности влияет множество факторов: температура, испарение, влажность, облачность, атмосферное давление, океанические течения, ветер и расположение суши и моря. Температура является главенствующим фактором, так как влияет на интенсивность испарения и количество влаги.
В холодных широтах уровень испарения незначителен, поскольку воздух в этих широтах содержит очень мало водяного пара. Несмотря на то, что относительная влажность может быть достаточно высокой, при конденсации пара в любом случае будет мало осадков. В теплых краях наблюдается противоположная ситуация, в которой при большом уровне испарения наблюдается огромное количество осадков. Именно потому атмосферные осадки принято распределять зонально.
Наибольшее количество осадков (1000-2000 мм и более) наблюдается в экваториальном поясе, где круглый год высокие температуры, большое испарение и преобладание восходящих потоков воздуха.
В тропических широтах количество осадков меньше — от 300 до 500 мм, а в пустынных материковых областях меньше 100 мм. Причиной тому послужило господство высокого давления в сочетании с нисходящими потоками. Для восточных побережий, которые омываются теплыми течениями характерно большое количество осадков, в особенности летом.
В умеренных широтах число осадков возрастает до 500-1000 мм и наибольшее число осадков припадает на западные побережья, с преобладающими западными ветрами со стороны океанов. Огромное количество осадков также вызвано теплым течением и присутствием горного рельефа.
В полярных зонах количество осадков довольно низкое — от 100 до 200 мм. Это обусловлено пониженной влажностью в воздухе, но при этом с большой облачностью.
Количество выпадающих осадков не всегда определяет условия увлажнения. Характер увлажнения выражается с помощью коэффициента увлажнения — соотношения количества осадков к испаряемости за одинаковый период — К = О / В, где — коэффициент увлажнения, О — годовое количество осадков, а B является величиной испаряемости. В случае, если K=1, то увлажнение достаточное, если больше — избыточное, а если меньше — недостаточное. Увлажнение подразумевает тот или иной тип природных зон: при избыточном и достаточном увлажнении могут произрастать леса, недостаточное и близкое к единице увлажнение характерно для лесостепей и саванн, низкие и более близкие к нулю показатели подразумевают степи, пустыни и полупустыни.