Суточный и годоввой ход влажности воздуха

Суточный и годовой ход влажности воздуха

 

Суточный ход влажности может быть простым и двойным. Первый совпадает с суточным ходом температуры, имеет один максимум и один минимум и характерен для мест с достаточным количеством влаги. Он наблюдается над океанами, а зимой и осенью – над сушей.

Двойной ход имеет два максимума и два минимума и характерен для летнего сезона на суше: максимумы в 9 и 20-21 часа, а минимумы в 6 и в 16 часов.

Утренний минимум перед восходом Солнца объясняется слабым испарением в ночные часы. С увеличением лучистой энергии испарение растет, упругость водяного пара достигает максимума около 9 часов.

В результате разогрева поверхности развивается конвекция воздуха, перенос влаги происходит быстрее, чем поступление ее с испаряющейся поверхности, поэтому около 16 часов возникает второй минимум. К вечеру конвекция прекращается, а испарение с нагретой поверхности еще достаточно интенсивно и в нижних слоях накапливается влага, обеспечивая второй максимум около 20-21 часа.

Годовой ход упругости водяного пара соответствует годовому ходу температуры. Летом упругость водяного пара больше, зимой – меньше.

Суточный и годовой ход относительной влажности почти всюду противоположен ходу температуры, т. к. максимальное влагосодержание с повышением температуры растет быстрее упругости водяного пара. Суточный максимум относительной влажности наступает перед восходом Солнца, минимум – в 15-16 часов.

В течение года максимум относительной влажности, как правило, приходится на самый холодный месяц, минимум – на самый теплый месяц. Исключение составляют регионы, в которых летом дуют влажные ветры с моря, а зимой – сухие с материка.

Конденсация и сублимация

Конденсация — переход пара в капельно-жидкое, а сублимация — твердое (снег, лед) состояния.

Для конденсации необходимы два условия: понижение температуры воздуха до точки росы и наличие ядер конденсации — тел, на которых возможно оседание пара.

Конденсация и сублимация бывают и на поверхности Земли и местных предметов и в свободной атмосфере. В первом случае образуются роса или иней. На льду, снегу или в песках пустынь оседает слой влаги, участвующий в их водном балансе. При адвекции теплого воздуха на охлажденную территорию на предметах (стенах, стволах и др.) оседает жидкий налет, а если температура ниже 0°, твердый.

В свободной атмосфере все осадки образуются при адиабатическом охлаждении воздуха. Этот процесс определяет важнейшие свойства погоды и климата — температуру, влажность, осадки. Адиабатическое охлаждение происходит: 1) в вертикальных восходящих токах нагретого от земли воздуха; облака и осадки, образующиеся в этом случае, называются внутримассовыми; 2) при подъеме воздуха на фронтах; облачность и осадки называются фронтальными; 3) при движении воздуха вверх по склонам; облачность и осадки, возникающие при этом, называются орографическими.

Ядрами конденсации служат аэрозоли — твердые или жидкие частицы, взвешенные в воздухе. Около 30% их образуется из морской воды (с океана в атмосферу ежегодно поднимается около 1010 т солей). Второй источник ядер конденсации — поверхность материков, которая поставляет аэрозоли как естественного, так и индустриального происхождения. За счет последних в городах увеличивается число дней с туманами и облаками.

Уровень конденсации. Известно, что адиабатически воздух охлаждается на каждые 100 м высоты на 0,5—0,6о С. Влажному и холодному воздуху достаточно подняться на 100—300 м, чтобы температура его достигла точки росы. Сухой н теплый воздух пустыни должен подняться на 5—6 км, чтобы охладиться до такой степени, при которой начнется конденсация немногочисленной в нем в/аги.

Высота, на которой в процессе подъема воздуха происходит конденсация или сублимация влаги, называется уровнем конденсации. Его положение зависит от температуры и влажности воздуха, от географических условий и времени года. При фронтальном подъеме больших воздушных масс уровень конденсации всегда ниже, чем во внутримассовых конвекционных токах.

23.образование облаков.классификация облаков

Условия образования облаков

 

Облака представляют собой результат конденсации водяного пара в атмосфере. Они возникают при сложных атмосферных процессах различного масштаба, от молекулярного до макромасштаба (синоптические процессы). Облака связаны динамикой атмосферы. Как и у многих атмосферных процессов, эта связь взаимная. Ещё более существенна в динамике атмосферы роль облаков нижнего и среднего яруса.

 

Облака - системы капель воды, кристаллов льда или тех и других элементов, взвешенных в атмосфере на некоторой высоте над земной поверхностью. Они возникают в результате термодинамических процессов, приводящих водяной пар к конденсации и сублимации. По форме, горизонтальной и вертикальной протяжённости облаков можно косвенно судить о причинах облакообразования, о процессах, происходящих в облаках, а следовательно, и об условиях полётов в них. Для образования облаков необходимо пересыщение воздуха водяным паром и наличие ядер конденсации. Пересыщение возникает вследствие понижения температуры воздуха ниже точки росы или благодаря дополнительному притоку влаги.

 

Основными процессами, обусловливающими охлаждение воздуха в свободной атмосфере и приводящими к облакообразованию, являются адиабатическое расширение, турбулентный обмен и излучение.

 

Главной причиной образования облаков является адиабатическое понижение температуры в поднимающемся влажном воздухе. В зависимости от вида восходящего движения, в результате конденсации и сублимации водяного пара, образуются облака различных форм с различными физическими характеристиками (микроструктурой, водностью). Восходящие движения, в зависимости от причин образования, подразделяются на следующие виды: конвекция (термическая, вынужденная и орографическая), восходящее скольжение, динамическая турбулентность и волновые движения.

 

Конвекция - это вертикально направленные восходящие и нисходящие потоки воздуха, которые возникают за счёт: неравномерного нагревания подстилающей поверхности (термическая конвекция), вытеснения тёплого воздуха подтекающим под него холодным воздухом на атмосферных фронтах (вынужденная конвекция) и натекания воздуха на крутые склоны гор (орографическая конвекция).

 

Восходящее скольжение - это наклонное движение больших масс воздуха, которое наблюдается при: натекании тёплого воздуха на холодный воздух (на тёплых фронтах), натекании тёплого воздуха на пологие склоны гор и при медленном подтекании холодного воздуха под тёплый воздух (на холодных фронтах).

 

Динамическая турбулентность - это беспорядочные вихри, возникающие при горизонтальном перемещении и трении воздуха о подстилающую поверхность. Волновые движения возникают в слоях инверсии и изотермии вследствие разностей плотности и скорости движения воздуха над и под этими слоями. При этом в вершинах волн наблюдаются восходящие потоки, а в долинах нисходящие.

 

2. Классификация облаков

 

В зависимости от высоты расположения нижней границы и внешнего вида все облака подразделяются на четыре группы - морфологическая классификация:

 

I. Облака верхнего яруса - нижняя граница более 6 км:

 

- перистые, Cirrus (Ci) -,;

 

- перисто - слоистые, Cirrostratus (Cs) -,,;

 

- перисто - кучевые, Cirrocumulus (Cс) -.

 

II. Облака среднего яруса - нижняя граница от 2 до 6 км:

 

- высоко - слоистые, Altostratus (As) - (плотные), (тонкие);

 

- высоко - кучевые, Altocumulus (Ac) - (тонкие),

 

(распространяющиеся по небу), (плотные),

 

(чечевицеобразные), (башенкообразные или хлопьевидные);

 

III. Облака нижнего яруса - нижняя граница менее 2 км:

 

- слоисто - дождевые, Nimbostratus (Ns) -;

 

- разорвано - дождевые, Fractonimbus (Fr nb) -;

 

- слоисто - кучевые, Stratocumulus (Sc) -;

 

- слоистые, Stratus (St) -;

 

- разорвано - слоистые, Fractostratus (Fr st) -.

 

IV. Облака вертикального развития - нижняя граница менее 2 км, верхняя граница - в среднем или верхнем ярусе:

 

- кучевые, Cumulus (Cu) -;

 

- мощно - кучевые, Cumulus congestus (Cu cong) -;

 

- кучево - дождевые, Cumulonimbus (Cb) - (лысые),

 

(с наковальней).

 

По условиям образования - генетическая классификация - облака подразделяются на три группы:

 

I. Кучевообразные облака

 

Причина образования - различные виды конвекции. К ним относятся: кучевые, мощно - кучевые, кучево - дождевые, высоко - кучевые башенкообразные или хлопьевидные и перисто - кучевые облака.

 

Кучевые облака - это небольшие облачные массы белого цвета, разбросанные по небу в виде куч. Нижнее основание облаков плоское на высоте 800…1500 м, вершина - выпуклая на высоте 2…3 км. Состоят из капель воды, осадков не дают. Над континентом кучевые облака образуются преимущественно в тёплое время года. Обычно они появляются в 10…12 часов, в 14…15 достигают максимального развития и к вечеру размываются. Малоразвитые по вертикали, плоские кучевые облака называются «облаками хорошей погоды». Полет под облаками и в облаках сопровождается слабой болтанкой, т.к. скорость восходящих потоков 2…5 м/с. Облака располагаются ниже нулевой изотермы, поэтому обледенение в них не наблюдается.

 

Мощно - кучевые облака - образуются из кучевых облаков. При большой влажности воздуха (б > 10 г./м) и благоприятных условиях для развития конвекции кучевые облака развиваются по вертикали, переходят через нулевую изотерму и становятся мощно - кучевыми. Нижнее основание облаков плоское, слегка сероватое или синеватое на высоте 600…1000 м, вершина - куполообразная, белого цвета на высоте 4…6 км. Мощно - кучевые облака могут располагаться в виде отдельных редких облаков или в виде значительного скопления, закрывающего почти все небо. Облака капельно - жидкие, но выше изотермы 0°С капли воды находятся в переохлажденном состоянии. Осадки из мощно - кучевых облаков не выпадают. В облаках преобладают восходящие потоки, скорость которых достигает 10…15 м/с. Полёты внутри мощно - кучевых облаков запрещены руководящими документами из - за сильной болтанки по всему облаку и интенсивного обледенения выше нулевой изотермы.

 

Кучево-дождевые облака - огромные горообразные облачные массы с тёмными основаниями и ярко - белыми вершинами, которые, как правило, имеют волокнистое строение. По вертикали кучево - дождевые облака могут развиваться до тропопаузы, а иногда пробивают тропопаузу и вклиниваются в нижнюю стратосферу. Образуются из мощно - кучевых облаков при абсолютной влажности воздуха более 13 г./м или упругости водяного пара более 15 гПа. При благоприятных условиях для развития конвекции и большом влагосодержании воздуха мощно - кучевые облака продолжают расти вверх, и достигают вершинами высот, где температура воздуха настолько низкая, что в облаках начинают образовываться ледяные кристаллы. Таким образом, микроструктура кучево - дождевого

 

облака смешанная - имеются как капли воды, так и кристаллы льда. Процесс перерастания мощно - кучевого облака в кучево - дождевое происходит очень быстро, иногда в течение 15…20 минут. Признаком такого перерастания может служить изменение формы мощно - кучевого облака. Пока развивающееся облако состоит только из капель воды, оно осадков не дает и имеет резко очерченные контуры. Вершина облаков выглядит подобно головке цветной капусты. Как только верхняя часть облака приобретает кристаллическое строение, оно теряет свои резкие очертания, его края начинают лохматиться, а вершина принимает вид перевернутой метлы (наковальни). Ледяные кристаллы, находясь в соседстве с переохлажденными каплями воды, быстро увеличиваются и начинают выпадать из облака. С момента выпадения осадков облака становятся кучево - дождевыми. Из кучево - дождевых облаков выпадают ливневые осадки в виде дождя, снега, крупы, града. Скорость восходящих

 

потоков в облаке может достигать 30…40 м/с; за счёт ливневых осадков в кучево - дождевых облаках возникают нисходящие потоки со скоростью 10…15 м/с. Развитие кучево - дождевых облаков, и выпадение ливневых осадков часто сопровождается грозами (), шквалами () и смерчами ().

 

В зависимости от причин образования, кучево - дождевые облака бывают внутримассовыми и фронтальными. Полет внутри всякого Cb облака опасен и запрещается руководящими документами по следующим причинам:

 

- сильная болтанка () от нижней границы облака (НГО) до верхней границы облака (ВГО);

 

- интенсивное обледенение () на всех высотах выше нулевой изотермы;

 

- возможен разряд молнии через ВС;

 

- ливневые осадки () ухудшают видимость на взлёте и при заходе на посадку, а град может повредить отдельные части ВС в полёте;

 

- при полёте в сильных ливневых осадках (видимость менее 1000 м) может произойти срыв потока;

 

- кучево - дождевые облака часто сопровождаются шквалами и смерчами.

 

Высоко - кучевые хлопьевидные или башенкообразные облака имеют вид крупных хлопьев, разделённых просветами голубого неба, или башенок, посаженных на одно общее основание. Образуются в тёплое время года, как правило, в утренние часы, когда в средней тропосфере наблюдается неустойчивое равновесие воздуха. НГО составляет 3…5 км, толщина - 200…500 м. Непосредственно на полёт влияния не оказывают, но являются хорошим признаком образования грозы в дневные часы. При этом, чем больше башенок или хлопьев, тем ближе по времени гроза.

 

Перисто - кучевые облака - белые тонкие облака, имеющие вид очень мелких волн, хлопьев, барашков. Образуются на высоте выше 6 км, состоят из кристаллов льда, толщина облаков 200…300 м. На полёт влияния не оказывают.

 

II. Слоистообразныеоблака

 

Причина образования - восходящее скольжение. К ним относятся: слоисто - дождевые, разорвано - дождевые, высоко - слоистые, перисто - слоистые и перистые облака.

 

Слоисто - дождевые облака имеют вид тёмно - серого облачного покрова, как правило, закрывающего всё небо. Высота НГО 300…500 м и менее. Вертикальная мощность колеблется от нескольких сотен метров до нескольких километров. Это смешанные облака с водностью 0,6…1,3 г/м. Из них выпадают обложные осадки - продолжительные, средней интенсивности, занимающие большие площади: 200…300 км по ширине и до тысячи километров по длине. Полёт в таких облаках проходит спокойно, но, выше нулевой изотермы, в облаках, а зимой и в осадках наблюдается обледенение ВС, интенсивность которого зависит от водности облака и температуры воздуха. В осадках НГО размывается и может располагаться на высоте 100 м и ниже, что затрудняет их пробивание при заходе на посадку. Во все сезоны года при полёте в облаках могут возникать значительные электростатические заряды.

 

Разорванно - дождевые облака представляют собой бесформенные чёрные полосы на общем сером фоне слоистообразной облачности. Причиной их образования является насыщение холодного воздуха (ХВ) обложными осадками, выпадающими из слоисто - дождевых облаков, и динамическая турбулентность, возникающая при движении ХВ по неровностям подстилающей поверхности. Состоят из переохлаждённых капель, иногда ледяных кристаллов. НГО 50…100 м, толщина 100…200 м. Разорванно - дождевые облака затрудняют или исключают взлёт, посадку и визуальные полёты ВС.

 

Высоко - слоистые облака представляют собой однородную серую пелену толщиной 1…2 км и имеют большую горизонтальную протяжённость. Солнце и Луна просвечивают через них, как сквозь матовое стекло. Это смешанные облака. Из них могут выпадать обложные осадки, которые до земли доходят только зимой в виде снега. Поэтому зимой ширина зоны осадков увеличивается до 400…500 км. При полётах в высоко - слоистых облаках наблюдается обледенение ВС, интенсивность которого зависит от водности облака и температуры воздуха. Вероятность обледенения в этих облаках больше в тёплое время года. Видимость в облаках плохая - несколько десятков метров. При длительном полете в них ВС заряжаются статическим электричеством.

 

Перисто - слоистые облака имеют вид однородной белой или голубоватой пелены, закрывающей всё небо. Толщина облаков от нескольких сотен метров до нескольких километров. Облака состоят из ледяных кристаллов. Солнце и Луна просвечивают через них, образуя белые или радужные круги - гало. Оно служит признаком последующего ухудшения погоды. При полётах в облаках происходит электризация ВС. Видимость хорошая.

 

Перистые облака - параллельные полосы с загнутыми к верху передними краями в виде крючков или коготков, поэтому они называются крючковидными или когтевидными. Облака кристаллические, осадки из них не выпадают. Толщина облаков от нескольких сотен метров до нескольких километров. Они располагаются впереди линии фронта на расстоянии 800…1000 км и являются предвестниками плохой погоды. Полёт спокоен, видимость хорошая, но при длительном полёте возможна электризация ВС.

 

III. Волнистообразные облака

 

Образуются за счёт: динамической турбулентности, волновых движений слоёв инверсии и изотермии, радиационного выхолаживания подстилающей поверхности. К ним относятся: слоистые, разорвано - слоистые, слоисто - кучевые, высоко - кучевые и перисто - кучевые облака. По внешнему виду они представляют собой, распространённый по горизонтали, слой облаков в виде гряд или отдельных валов, вертикальное развитие которых характеризуется многослойностью.

 

Слоистые облака - характерны для холодного времени года. Они образуются под слоем инверсии и имеют вид сплошной серой пелены или разорванных облачных масс. Нижнее основание находится на высоте 100…300 м. Облака могут опускаться до земли и переходить в туман. Из них выпадают моросящие осадки. Полёт в облаках и осадках сопровождается обледенением, интенсивность которого зависит от водности облака и температуры воздуха. Из-за малой высоты слоистые облака затрудняют или исключают взлёт, посадку и визуальные полёты.

 

Слоисто-кучевые облака имеют вид волнистого тонкого либо плотного облачного слоя. Высота НГО 600…1000 м, а зимой - 300…600 м. Толщина - несколько сотен метров. В холодное время из них могут выпадать осадки в виде слабого снега. В облаках можно встретить слабое или умеренное обледенение и слабую болтанку, которая усиливается к ВГО.

 

Высоко-кучевые и перисто-кучевые облака располагаются, соответственно, в среднем и верхнем ярусах, особого влияния на полёты не оказывают.

 

Осадками называют капли воды и кристаллы льда, выпадающие из облаков или оседающие из воздуха на земную поверхность. Основными формами осадков являются: дождь, снег, морось, мокрый снег, снежная или ледяная крупа, снежные зерна, град, ледяной дождь, ледяные иглы. К осадкам, оседающим из воздуха, относятся: роса, иней, изморозь, твердый и жидкий налёт на наветренной стороне вертикально расположенных предметов.

 

По характеру выпадения осадки делятся на: обложные, выпадающие из системы фронтальных слоисто - дождевых и высоко - слоистых облаков; ливневые, выпадающие из кучево-дождевой облачности; моросящие, выпадающие из слоистых и слоисто - кучевых облаков.

 

3. Микрофизическая структура облаков

 

Микроструктура облаков - внутреннее строение облаков. К ней относятся фазовое состояние облачных элементов, их размеры, число облачных частиц в единице объёма. Облака по их микроструктуре делят на ледяные (кристаллические), водяные (капельные) и смешанные (из кристаллов и капель). Чем выше расположены облака, тем ниже температура и тем вероятнее кристаллическая структура, Капли, составляющие водяные облака, имеют радиус 4…25 мкм. В 1 м облака содержится 100…600 капель. Облачные ледяные кристаллы имеют разные размеры и форму, но при низких температурах преобладают ледяные шестиугольные пластинки или призмы размером 10…12 мкм.

 

Облака верхнего яруса имеют высоту 6 км и более. Верхняя их граница может достигать тропопаузы, а в отдельных случаях даже располагаться в тропопаузе или выше её. Они состоят из очень мелких ледяных кристаллов и имеют, как было выше отмечено, три основные формы - перистые, перисто - кучевые, и перисто - слоистые. Как правило, облака наблюдаются в небольших количествах, но иногда покрывают значительную часть неба, Высота их нижней границы увеличивается с севера на юг, составляя в умеренных широтах 7…10 км. Вертикальная протяженность облаков колеблется от нескольких сотен метров до нескольких километров. Облака кристаллические, осадки из них не выпадают.

 

Облака среднего яруса состоят из переохлаждённых капель воды, ледяных кристаллов и снежинок. В отдельных случаях из высоко - кучевых облаков могут выпадать капли дождя или снежинки. По своему фазовому состоянию высоко - кучевые облака водяные (44%) и смешанные (44%). Облака, состоящие из ледяных кристаллов, имеют повторяемость 12%. Те облака, из которых выпадают осадки, чаще всего смешанные (68%), ледяные - 10%. Капли, составляющие облако, имеют радиус примерно 5 мкм. Водность облаков низкая: зимой около 0,07 г/м, летом около 0,13 г/м?. Из высоко - слоистых облаков может выпадать слабый дождь или снег, особенно в тех случаях, когда в верхней части облачного массива имеются ледяные кристаллы. Облака, из которых выпадают осадки, зимой большей частью смешанные (46%), значительная часть их состоит из ледяных кристаллов (44%), в 10% случаев - из капель воды. Независимо от осадкообразующих свойств зимой преобладают ледяные облака (49%), смешанные составляют 36%, капельные - 15%, летом преобладают капельные облака (62%), повторяемость смешанных 30%, ледяных 8%. Водность облаков в холодное время года в среднем равна 0,12 г./м, в тёплое - 0,34 г/м.

 

Облака нижнего яруса преимущественно состоят из водяных капель. Зимой могут состоять из переохлаждённых капель и кристаллов со снежинками. Слоисто - кучевые облака состоят обычно из капель воды, которые в зимнее время являются переохлаждёнными и, кроме того, имеют примесь кристаллов льда и снежинок. Из сплошных плотных облаков летом иногда может выпадать слабый дождь, а зимой слабый и умеренный снег. Для слоисто - дождевых облаков, представляющих собой сплошные низкие тёмно - серые облачные массы сравнительно однородного вида с некоторой волнистостью. Характерны продолжительные осадки в виде дождя или снега. Слоисто - дождевые облака зимой имеют преимущественно смешанное строение (56%), из водяных капель состоят в 26% случаев, из кристаллов льда в 18%; независимо от осадкообразующих свойств они в 84% смешанные, в 13% водяные, в 3% кристаллические. Летом преобладают водяные облака (75%), независимо от осадкообразующих свойств - смешанные (71%). Фазовое состояние облаков над различными физико - географическими районами разное. Водность облаков изменяется в больших пределах: от 0,6 до 1,3 г/м. Её увеличение связано с каплями дождя и снежинками выпадающих осадков, без учёта последних она равна в среднем в холодное полугодие 0,12 г/м, в тёплое - 0,34 г./м. Слоистые облака, в тёплое время года состоят из мелких капель, зимой - из переохлаждённых с примесью ледяных кристаллов. Из них может выпадать морось, а зимой - мелкие снежинки и снежные зёрна.

 

Говоря об облаках вертикального развития, отметим, что кучевые облака характерны для лета, однако нередко они образуются весной реже осенью. Зимой их практически не бывает. Лишь в южных широтах при сравнительно высокой температуре и значительной влажности воздуха в это время года могут наблюдаться слабо развитые кучевые облака, состоящие из капель воды, радиус которых 1…20 мкм, водность облаков - 0,11…0,38 г./м; осадков из них не выпадает. Мощные кучевые облака, являющиеся разновидностью кучевых облаков, состоят из капель воды разного размера. В умеренных широтах осадков из них обычно не выпадает, в тропической зоне они могут сопровождаться ливневыми дождями. При благоприятных условиях для облакообразования отдельные облака сливаются друг с другом и с кучевыми облаками, образуя нагромождения облаков разной мощности. Облака состоят из капель разного размера. Водность их на высоте около 500 м от нижней границы в среднем равна 0,32 г/м, на высоте 1000…1200 м от основания облака увеличивается в среднем до 1,65 г/м. Кучево-дождевые облака - это сильно развитые, массивные клубящиеся облака большой вертикальной протяжённости. Вершины облаков проникают в верхнюю тропосферу, где температура воздуха значительно ниже 0 С, поэтому верхняя часть кучево - дождевых облаков состоит из ледяных кристаллов или смеси кристаллов с очень мелкими каплями, в остальной части - из снежинок и капель.

24.образование жидких и твёрдых осадков

Атмосферные осадки - это вода в жидком и твердом состоянии, выпадающая из облаков, а также та, которая выделяется из воздуха на земную поверхность и на предметы С облаков атмосферные осадки выпадают в виде дождя, снега в, крупы, града, тумана, мокрого снега, ледяного дождя С воздуха выделяются на грунте на наземные предметы роса, жидкий налет, иней, твердый налет, туман К атмосферных осадков принадлежит также гололилід.

 

Облака состоят из мельчайших капелек воды или кристаллов льда, плавающие в воздухе Эти капельки и кристаллики так мало, что под действием веса лишь медленно опускаются

 

Когда облачные капли и кристаллы увеличиваются и становятся тяжелее, они начинают падать быстрее, и из облака выпадает дождь или снег Основным условием образования осадков является одновременное наличие в воздухе твердой, жидкой й и газообразной воды, находящейся в смешанных облаках Капельки в облаках могут храниться в жидком состоянии и при температуре ниже 0 ° С, но чаще при низких температурах образуются кристаллики л ьоду или снежинки При температуре от -7 до -18 ° С облака состоят одновременно из ледовых кристаллов и водяных капель Достигая размеров от 0,05 до 0,1 мм, капельки воды в облаках не могут больше находиться в воздухе и падают на землю в виде атмосферных осадковадів.

 

При отрицательных температурах водяные капельки испаряют влагу, а ледовые кристаллики конденсированных ее Увеличиваясь, они горят, присоединяя к себе другие капельки воды, приморожуються к кристаллам Зимой такие кристаллики падают на земную поверхность в виде снега или крупы, а летом в результате таяния в нижних слоях атмосферы - в виде дождевых капель разной величины (диаметром от 0,05 до 7 мм) Во время грозы они могут выпадать в виде грададу.

Воду, выпавшую в твердом или жидком состоянии в виде дождя, снега, града либо сконденсировавшуюся на поверхности различных тел в виде росы, инея, называют атмосферными осадками.

 

Дождь образуется тогда, когда мельчайшие капельки влаги, содержащиеся в облаке, сливаются в более крупные и, преодолевая силу восходящих потоков воздуха, под действием силы тяжести выпадают на Землю. Если в облаке оказываются мельчайшие частицы твердых тел, например пыль, то процесс конденсации ускоряется, поскольку пылинки играют роль ядер конденсации.

 

В пустынных районах при низкой относительной влажности конденсация водяного пара возможна только на большой высоте, где температура ниже, однако дождинки, не долетая до земли, испаряются в воздухе. Это явление получило название сухих дождей.

Если конденсация водяного пара в облаке происходит при отрицательных температурах, образуются осадки в виде снега.

Иногда снежинки из верхних слоев облака опускаются в нижнюю его часть, где температура выше и содержится огромное количество переохлажденных капель воды, удерживаемых в облаке восходящими потоками воздуха. Соединяясь с капельками воды, снежинки теряют форму, вес их увеличивается, и они выпадают на землю в виде снежной пурги – шарообразных снежных комочков диаметром 2–3 мм.

Необходимое условие образования града – наличие облака вертикального развития, нижний край которого находится в зоне положительных, а верхний – в зоне отрицательных температур (рис. 36). При этих условиях образовавшаяся снежная пурга восходящими потоками поднимается в зону отрицательных температур, где превращается в льдинку шарообразной формы – градину. Процесс поднятия и опускания градины может происходить многократно и сопровождаться увеличением ее массы и размера. Наконец градина, преодолевая сопротивление восходящих потоков воздуха, выпадает на землю. Градины неодинаковы по размеру: они могут быть величиной от горошины до куриного яйца.

Количество атмосферных осадков измеряют с помощью осадкомера. Многолетние наблюдения за количеством выпадающих осадков позволили установить общие закономерности их распространения по поверхности Земли.

Наибольшее количество осадков выпадает в экваториальной полосе – в среднем 1500–2000 мм. В тропиках количество их снижается до 200–250 мм. В умеренных широтах происходит увеличение выпадающих осадков до 500–600 мм, а в полярных областях количество их не превышает 200 мм в год.

В пределах поясов также наблюдается значительная неравномерность в выпадении осадков. Она обусловлена направлением ветров и особенностями рельефа местности.

Например, на западных склонах Скандинавских гор выпадает 1000 мм осадков, а на восточных – в два с лишним раза меньше. Есть на Земле места, где осадки практически отсутствуют. Например, в пустыне Атакама осадки выпадают раз в несколько лет, а по многолетним данным, величина их не превышает 1 мм в год. Очень сухо и в Центральной Сахаре, где среднее ежегодное количество осадков менее 50 мм.

В то же время в некоторых местах выпадает гигантское количество осадков. Например, в Черрапунджи – на южных склонах Гималаев их выпадает до 12 000 мм, а в отдельные годы – до 23 000 мм, на склонах горы Камерун в Африке – до 10 000 мм.

Такие осадки, как роса, иней, туман, изморозь, гололед, образуются не в верхних слоях атмосферы, а в ее приземном слое. Охлаждаясь от поверхности Земли, воздух уже не может удерживать водяной пар, он конденсируется и оседает на окружающих предметах. Так образуется роса. При температуре предметов, расположенных у поверхности Земли, ниже 0 °C образуется иней.

При наступлении более теплого воздуха и его соприкосновении с холодными предметами (чаще всего проводами, ветками деревьев) выпадает изморозь – налет рыхлых кристалликов льда и снега.

При концентрации водяных паров в приземном слое атмосферы образуется туман. Особенно часты туманы в крупных промышленных центрах, где капельки воды, сливаясь с пылью и газами, образуют ядовитую смесь – смог.

Когда температура поверхности Земли ниже 0 °C, а из более верхних слоев выпадают осадки в виде дождя, начинается гололедица. Смерзаясь в воздухе и на предметах, капельки влаги образуют ледяную корку. Иногда льда так много, что под его тяжестью рвутся провода, ломаются ветки деревьев. Особенно опасна гололедица на дорогах и зимних пастбищах. Похож на гололедицу гололед. Но он формируется иначе: на землю выпадают жидкие осадки, а при понижении температуры ниже 0 °C вода на земле замерзает, образуя скользкую ледяную пленку.