Вода в атмосфере Вода в атмосфере находится

Вода в атмосфере • Вода в атмосфере находится в трёх агрегатных состояниях: газообразном – водяной пар, жидком – капельно-жидкая вода облаков и туманов, твёрдом – кристаллы льда облаков и туманов. • В атмосферу вода попадает в результате испарения – перехода воды из жидкого состояния в газообразное (в невидимый пар). • Испарение происходит с земной поверхности (физическое испарение) и вследствие транспирации – испарения воды растениями (физико-биологический процесс). Переход воды в пар из твёрдого состояния (возгонка) тоже считается испарением.

• Величина испарения – это фактическое количество испарившейся воды. • Испаряемость – величина, характеризующая максимально возможное испарение в условиях неограниченного запаса влаги. Она зависит от температуры (прямая зависимость). Над водоёмами испарение равно испаряемости. • Обе величины выражаются толщиной слоя воды в миллиметрах за определённое время. • Переход воды из газообразного состояния в жидкое называется конденсацией, а в твёрдое – сублимацией. • Испарению с водной поверхности способствуют повышенная температура воды и воздуха, ветер, относящий пар от испаряющей поверхности, большой дефицит влаги в воздухе. • Затрудняет процесс повышенное давление, поскольку в этом случае молекулам труднее преодолеть силы молекулярного сцепления и оторваться от испаряющей поверхности.

• При испарении с поверхности почвы играют роль ещё и её физические свойства и состояние: ü цвет (тёмные почвы теплее и испаряют больше воды), ü механический состав (у суглинистых почв выше капиллярная водоподъёмная способность, чем у песчаных), ü влажность (чем почва влажнее, тем больше испарение). • Важны ещё и некоторые другие факторы: ü уровень грунтовых вод (чем он выше, тем больше испарение), ü характер рельефа (на возвышенных местах сильнее турбулентность и скорость ветра, чем в низинах, склоны южной экспозиции больше нагреваются), ü свойства поверхности (шероховатая по сравнению с гладкой обладает большей испаряющей площадью). • Растительность оказывает многообразное и сложное влияние.

• Наибольшая величина испаряемости – в тропических пустынях ≈3000 мм/год. • В полярных широтах испарение и испаряемость изза низких температур воды и Величина испаряемости над континентами воздуха малы – ≈100 мм/год над льдами Северного Ледовитого океана. Величина испарения • Наибольшая величина испарения над континентами (около 1000 мм/год) наблюдается в экваториальных широтах.

• Влажность воздуха это содержание в нём водяного пара (воды в газообразном состоянии). Она характеризуется рядом величин. • Абсолютная влажность воздуха (а) – масса водяного пара в граммах, содержащаяся в 1 м 3 воздуха (г/м 3). Её часто выражают через давление водяного пара – фактическую упругость (е) в гектопаскалях (г. Па; 1 г. Па = 1 м. Б) Эта величина находится в прямой зависимости от температуры и запаса воды на земной поверхности, при этом над океанами она больше, чем над материками. Максимальные значения абсолютная влажность имеет в экваториальных широтах, минимальные – в полярных.

• Максимальная влажность (А в г/м 3) – предельно возможное количество водяного пара, которое теоретически может содержаться в воздухе при определённой температуре, или давление водяного пара в состоянии насыщения (Е в г. Па). Зависимость от температуры – прямая (чем выше температура воздуха, тем больше пара может в нём содержаться. • Дефицит влажности (d) – разность между абсолютной и максимальной влажностью воздуха (А-а) или между фактической упругостью и упругостью насыщения водяного пара (Е-е). Этот показатель характеризует в абсолютных величинах недостаток пара до полного насыщения воздуха. • Точка росы (Td ) – температура, по достижении которой содержащийся в воздухе водяной пар достигает состояния насыщения при неизменном давлении.

• Чем меньше разница между фактической температурой и точкой росы, тем ближе воздух к состоянию насыщения. Когда эти температуры равны, наступает конденсация или сублимация (при отрицательных температурах) водяного пара. В приземных слоях воздуха образуются туманы, на высоте – облака. • Относительная влажность воздуха – отношение фактической упругости водяного пара к упругости насыщения или абсолютной влажности воздуха к максимальной, выраженное в процентах: f = e/E∙ 100% или f = a/A∙ 100%. Эта величина показывает, насколько воздух насыщен водяным паром. Например, если f=70%, значит пара в воздухе столько, что до полного насыщения не хватает ещё 30%. Зависимость от температуры – обратная, так как именно от температуры зависит максимальная влажность.

• Относительная влажность зависит от количества пара, содержащегося в воздухе (величины абсолютной влажности) и от температуры. Относительная влажность постоянно большая 1. в приэкваториальных широтах даже при высоких температурах, т. к. здесь велика абсолютная влажность воздуха Почему? 2. в приполярных широтах даже при небольшом количестве пара, т. к. воздух имеет низкие температуры. Почему здесь мала абсолютная влажность? • Самые низкие значения относительной влажности (менее 50%) в тропических пустынях, где в условиях сухих грунтов ничтожно мало испарение и следовательно мала абсолютная влажность, а максимальное влагосодержание – велико, так как высоки температуры и следовательно велика испаряемость. • В умеренных широтах относительная влажность, как правило, больше зимой (более 80%), нежели летом (менее 70%). Почему?

• Значение влажности воздуха для природных процессов исключительно велико, так как водяной пар – это «строительный материал» при образовании облаков и осадков. • От абсолютной влажности воздуха зависит водность облаков – содержание в них воды в жидком и твёрдом виде и тем самым – возможное количество выпадающих осадков. В водяных облаках водность изменяется от 0, 2 до 5, 0 г/м 3, в ледяных – в кубометре содержатся лишь сотые или тысячные доли грамма. • Относительная влажность воздуха показывает, насколько близко его состояние к насыщению. Чем эта величина больше, тем скорее при поднятии воздуха достигается уровень конденсации, а следовательно ниже граница облачности и больше возможность выпадения осадков.

• От влажности приземных слоёв воздуха зависит возможность образования туманов и гидрометеоров (росы, инея, изморози, гололёда и пр. ), так как формирующие их процессы связаны со степенью насыщения воздуха водяным паром. • При высоких значениях относительной влажности даже небольшое понижение температур (например, ночью) приводит к конденсации пара и образованию росы, инея, тумана и пр. • Из-за больших значений абсолютной и относительной влажности воздуха в экваториальных широтах выпадает много осадков.

• В континентальных пустынях высокое положение уровня конденсации – одна из главных причин ничтожного количества осадков, так как там мала относительная влажность. • В приполярных широтах осадков также мало, но причина другая: незначительна абсолютная влажность и соответственно мала водность облаков, хотя в Арктике, например, облачность большая (в среднем 8 баллов) и облака из-за большой относительной влажности низкие, буквально стелются над поверхностью океана. • Данные о влажности воздуха используются в различных областях хозяйства, особенно сельского, и сообщаются в ежедневных сводках и прогнозах погоды в разных регионах мира.

Облака и осадки • Капельно-жидкая и твёрдая вода в атмосфере содержится в виде тумана, облаков и осадков. • Туман – взвешенные в воздухе капли воды и (или) кристаллы льда, при которых дальность видимости до 1 км. Если воздух не совсем прозрачен, но видимость более 1 км, это дымка. • Туман и дымка образуются в результате конденсации и сублимации водяного пара в приземном слое атмосферы при понижении температуры воздуха до точки росы. • Дальность видимости определяют по объектам, расстояние до которых известно.

• По условиям образования различают туманы охлаждения (радиационные и адвективные), испарения и городские. • Радиационные туманы – результат охлаждения в ночное время подстилающей поверхности, а от неё – приземного слоя воздуха. Образуются они летом в ясную (антициклональную) погоду, обычно над низинами и водоёмами. С восходом Солнца по мере прогревания поверхности и воздуха они рассеиваются. Говорят – «туман садится» . Опасны в ночные и утренние часы на автодорогах, пересекающих низины.

• Адвективные туманы образуются при движении тёплого влажного воздуха над холодной поверхностью, от которой воздух снизу охлаждается до точки росы. Весьма характерны в холодные месяцы года в умеренном поясе на западе материков, куда поступает тёплый морской воздух. Они охватывают большие территории, значительны по высоте (до нескольких сотен метров), продолжительны по времени и очень опасны для транспортных средств, в том числе для самолётов. • Туманы испарения возникают над водой, когда она теплее воздуха. При этом испаряющаяся с поверхности влага попадает в более холодный воздух и конденсируется. Эти туманы характерны зимой над незамерзающими порожистыми участками рек с быстринами и водопадами и над тёплыми морскими течениями.

Туман испарения на одной из рек Алтая В долину стекает холодный плотный воздух. Поскольку вода реки теплее, испарение с водной поверхности приводит к образованию тумана

• Городские туманы свойственны промышленным центрам, где в воздухе много отходов производства, служащих ядрами конденсации. К тому же в отходах обычно есть пар, увеличивающий абсолютную влажность. Такие туманы, смешанные с дымом и выхлопными газами автотранспорта, называются смогами (слово смог – производное от английских слов: smoke – дым и fog – туман). Они особенно характерны для городов, расположенных в котловинах, где застаивается воздух и обычны температурные инверсии. • Возникновению смога способствуют такие условия погоды, когда создаётся застойное состояние воздуха, при котором улицы города практически на вентилируются. В частности это бывает при антициклонах, при штилевой погоде. Часты смоги в крупных прибрежных городах. Очень сильно от этого явления страдают Лос-Анжелес и Токио. В Токио полицейские, регулировщики уличного движения, вынужденные по долгу службы долго находиться на улицах при смоге, пользуются противогазами или специальными кислородными приборами. • При возникновении метеорологических ситуаций, угрожающих появлением интенсивного смога, в некоторых крупных городах США, Западной Европы и Японии населению предлагается без острой необходимости не выходить на улицу. • Густой смог возникает при распространении лесных пожаров. Смешиваясь с загрязнённым городским воздухом, он становится особенно опасным.

• Облака – видимое скопление мельчайших капель воды и кристаллов льда, взвешенных в воздухе на некоторой высоте в тропосфере. Они образуются в результате конденсации и сублимации водяного пара вследствие адиабатического охлаждения воздуха при подъёме. • По физическому составу облака бывают водяные, ледяные и смешанные, что зависит от их высоты и времени года. • Степень покрытия небосвода облаками называется облачностью. Её определяют визуально и выражают в баллах от 0 (небо чистое) до 10 (сплошная облачность). -------------------------------- Адиабатический процесс – нагревание или охлаждение без теплообмена с окружающей средой

• «По мере того как солнце опускалось, небо окрашивалось в зеленоватый цвет, а потом вдруг оно стало очень бледным, серо-синеватым. Скопище лохматых облаков у горизонта на западе вдруг почернело, и только самые края их были пламенно-красными. Облака напоминали великую армаду испанских галеонов, которые, затеяв на небе жестокий морской бой, плыли навстречу другу. Их черные силуэты четко выделялись на фоне яркого пламени, вырывавшегося из жерл орудий. Солнце садилось ниже и ниже, облака из черных превратились в переливчато-серые, а небо позади них покрылось зелеными, синими и бледно-красными полосами. Вдруг наш флот галеонов исчез, и на его месте образовался красивый архипелаг островов, которые растянулись вереницей по небу, похожему на безмятежное море, расцвеченное красками заката. Иллюзия была полной: в скалистой, иззубренной береговой линии можно было различить бухточки, очерченные белой пеной прибоя; виднелись длинные светлые пляжи; клубки облаков казались опасным нагромождением рифов у входа в спокойную гавань; на островах горы причудливой формы были покрыты лохматой шкурой повечернему темных лесов» . • Джеральд Даррелл. Земля шорохов. (Из Интернета)

По международной классификации облака разделены на 4 семейства по высоте их нижней границы и внутри семейств на 10 морфологических типов. А. Облака верхнего яруса – выше 6 км: перистые, перисто-кучевые, перисто-слоистые. Б. Облака среднего яруса – от 2 до 6 км: высококучевые, высокослоистые. В. Облака нижнего яруса – ниже 2 км: слоисто-дождевые, слоисто-кучевые, слоистые. Г. Облака вертикального развития – от нижнего до верхнего яруса: кучевые, кучеводождевые.

• Конвективные кучевые и кучево-дождевые облака возникают в результате термической (тепловой) конвекции (за счёт неравномерного нагрева снизу и подъёма более тёплых воздушных масс) и динамической конвекции (вынужденного подъёма воздуха перед горами).

• Из схемы, объясняющей формирование восходящего потока следует, что конвекция продолжается пока нагревающийся воздух остаётся более теплым (а значит менее плотным) по отношению к воздуху, который его окружает. Рассмотрим условия поддерживающие конвекцию. • Если вертикальный температурный м t° t° t° градиент в окружающем воздухе больше 400 19, 0° 22, 0° 23, 0° адиабатического, (левый столбец) температура в поднимающемся воздухе 300 20, 5° 22, 5° 23, 5° остаётся выше, чем в окружающем. Если 200 22, 0° 23, 0° 24, 0° градиент меньше (правый столбец), 100 23, 5° 24, 0° 24, 5° температура уже на небольшой высоте в 25, 0° поднимающемся воздухе становится К = 1, 5° К = 1, 0° К = 0, 5° ниже, чем в окружающем. где К – вертикальный температурный градиент понижение температуры на каждые 100 м подъёма) Уровень конденсации

• Восходящее движение происходит лишь в том случае, если поднимающийся воздух теплее окружающего. • Если поднимающийся воздух имеет адиабатический температурный градиент меньше вертикального температурного градиента окружающего воздуха, то на всех уровнях он будет всё теплее и теплее, а значит, менее плотным, чем окружающий воздух, и подъём воздуха будет происходить с ускорением. Такое состояние атмосферы называется неустойчивым, при нем активно развивается конвекция. • Если поднимающийся воздух имеет градиент больше вертикального температурного градиента среды, то уже на небольшой высоте он окажется холоднее окружающего воздуха и начнет опускаться. Такое состояние атмосферы называется устойчивым. • Неустойчивое состояние атмосферы возникает и в том случае, когда над участком местности воздух идёт усиленное испарение.

• Если в воздухе содержится большое количество водяного пара (высоко значение абсолютной влажности), конвекция усиливается: ü влажный воздух легче сухого; ü выше уровня конденсации при образовании облаков выделяется дополнительное тепло; ü такие условия складываются над водой и влажными лесами. • При неустойчивом состоянии атмосферы образуются конвективные облака. Кучево-дождевые облака (конвективные) Кучевые облака хорошей погоды (конвективные)

Кучевые (Cu) орографические облака

• Волнистые (волнообразные) облака образуются в антициклонах при инверсии сжатия, когда нижняя граница инверсии совпадает с уровнем конденсации. • На границе между тёплым менее плотным воздухом (сверху) и холодным более плотным (снизу) при движении развиваются воздушные волны. На их гребнях поднимающийся воздух адиабатически охлаждается – образуются облака в виде валов и гряд. Это перисто-кучевые, высококучевые и слоистокучевые облака. В ложбинах волн воздух опускается, адиабатически нагревается, удаляется от состояния насыщения – образуются просветы голубого неба. • Если происходит интерференция волн гряды распадаются, появляются «барашки» . Картина образования волнистых облаков хорошо иллюстрируется на примере «следа самолёта» .

Волнистые облака Высоко-кучевые (AC)

Высококучевые облака (Ас) Слоисто-кучевые облака (Sc) Перисто-кучевые облака (Cc) – «след самолёта» (на фоне других систем)

• Облака восходящего скольжения образуются при встрече тёплых и холодных воздушных масс. Всегда возникают в результате адиабатического охлаждения тёплого воздуха при его подъёме по холодному. Это перистые, перисто-слоистые, высокослоистые и слоисто-дождевые облака.

Перистые облака (когтевидные)

• Облака турбулентного перемешивания – результат поднятия воздуха при усилении ветра, особенно, если в приземных слоях наблюдается туман, который постепенно переходит в слоистые облака. Слоистые облака (турбулентного перемешивания) St

• Часто на небе бывает несколько типов облаков различного происхождения, образующихся на разной высоте (Cu, Ac, Ci).

Кучево-дождевые Кучевые

С облаками связаны электрические, звуковые, световые (оптические) атмосферные явления. • Гроза – атмосферное явление в виде молнии и грома. • Молния – электрические разряды между облаком и землей, разными облаками или его частями. По внешнему облику они бывают линейные, шаровые, чёточные. • Гром – звуковые явления, результат колебания (расширения и сжатия) воздуха вдоль канала молнии. Раскаты грома – отражение звука (“эхо”) от облаков. • Благоприятные условия для гроз – сильная конвекция и большая водность облаков. Поэтому наибольшее количество дней с грозой в году в экваториальных широтах – до 150. • В полярных широтах грозы редки. • В горах грозы очень часты и сильны из-за неравномерного нагревания склонов и образования мощных кучево-дождевых облаков.

После грозы в Москве 13 июля 2010 г. Гроза (Нидерланды).

• К световым явлениям относятся гало, венцы и радуга. • Гало – радужные круги вокруг солнечного или лунного дисков. Возникают в основном из-за преломления света в кристалликах высоких перистых и перисто-слоистых облаков. Поэтому гало признак приближающегося ненастья. • Венцы – красновато-голубой ореол вокруг диска светила за счет дифракции (огибания) световыми волнами мелких капель облаков или тумана. Гало над Москвой 9 июня 2006 года Гало – «ложные Солнца» в небе над атоллом.

• Радуга – возникает на фоне облаков, из которых идет дождь, если они освещены Солнцем. Образуется за счет преломления, огибания и отражения луча света внутри капель.

Двойная радуга. Торонто. Канада Двойная радуга над мысом Нордкап (о. Магерё. Норвегия. 71° 10 ׳ с. ш. )

Редкое явление – круговая радуга на побережье о. Кауаи (Гавайи). Гален Роуэлл

• Атмосферные осадки – это капли воды и кристаллы льда, выпадающие из облаков на землю, когда капли или кристаллы становятся слишком тяжёлыми и не могут находиться в воздухе во взвешенном состоянии. Как правило, укрупнение происходит не столько путём их слияния, сколько за счёт испарения с поверхности мелких капель и конденсации на поверхности крупных. Кристаллики льда (изначально цилиндрические шестигранные иголочки) могут смерзаться, образуя снежинки – кристаллические фигуры сложной формы, но всегда шестилучевые. • По составу и физическому состоянию осадки бывают трёх видов: жидкие, твёрдые и смешанные. • Жидкие осадки – дождь из капель диаметром 0, 5 -6, 0 мм и морось – из капелек диаметром менее 0, 5 мм.

• Твёрдые осадки – снег в виде снежинок, иногда объединённых в хлопья, или иголочек; крупа – ледяная (прозрачные) или снежная – белые непрозрачные шарики (2 -5 мм); ледяной дождь – замёрзшие капли (1 -3 мм); град – куски льда разной формы и размеров, обычно бывают до 10 см в диаметре и массой до 0, 5 кг. • Смешанные осадки – снег с дождём (мокрый снег). • Град образуется в мощных кучево-дождевых облаках с положительной температурой в их нижней части и отрицательной – в верхней. Градины из замёрзших капель неоднократно циркулируют вверх-вниз под действием потоков воздуха внутри облака, на них намерзает лёд, поэтому каждая градина имеет слоистое строение. • Самый крупный град на территории России был зарегистрирован 6 июля 1958 года в с. Ачикулак Ставропольского края. Вес градин достигал 2 кг 200 г. • В 1965 г в районе Кисловодска выпал град, покрывший землю слоем до 75 см. • В США отмечен случай выпадения градины диаметром 12 см и весом 700 г, во Франции – величиной с ладонь и весом 1 кг 200 г.

По происхождению осадки бывают: • конвективные – из конвективных облаков, образующихся в результате сильного неравномерного нагрева поверхности и формирования мощного восходящего воздушного потока; • орографические – из конвективных облаков, возникающих при подъёме воздуха по горным склонам; • фронтальные – из облаков восходящего скольжения, характерных для зон взаимодействия холодного и тёплого воздуха (фронтов) в циклоне.

• По характеру выпадения осадки бывают ливневыми, обложными и моросящими • Ливневые осадки – интенсивные, но непродолжительные и локальные, обычно из кучево-дождевых облаков. Характерны для экваториально-тропических широт, где развивается мощная конвективная облачность. В умеренных широтах ливни бывают обычно летом, когда усиливается нагревание поверхности земли и формируются конвективные потоки. • Обложные осадки – средней интенсивности, длительные, захватывающие большие площади. Выпадают из фронтальных слоисто-дождевых облаков. • Моросящие осадки – мелкокапельные, как бы взвешенные в воздухе (опускаются так медленно, что не вызывают кругов на воде). Выпадают из слоистых и высокослоистых облаков.

• Иногда при быстром продвижении холодного воздуха перед линией фронта происходит резкое взбрасывание тёплого воздуха с образованием кучево-дождевых облаков и выпадением ливней, часто с грозами. После прохождения фронта холодный воздух прогревается от тёплой поверхности, развивается тепловая конвекция и также могут выпасть ливневые осадки. Формирование облаков и выпадение осадков на быстро продвигающемся холодном фронте. • Ливни выпадают и из орографических кучево-дождевых облаков на наветренных склонах гор.

• 4 января 1989 г. москвичи с удивлением наблюдали как из грязно-серых облаков падал обильный косой снег. . . розового цвета. Оказалось, что на одном из химических заводов произошёл выброс 10 кг красителя, используемого в текстильной промышленности. • В мае 1987 г необычный дождь прошёл в Мазановском районе Амурской области. В полдень небо закрыла очень тёмная бурая туча. Стало темно, как в поздние сумерки. Начался дождь, пятнавший жидкой грязью землю, крыши домов и одежду людей. Оказалось, что весной в этих краях начинаются страшные палы. Горит на огромных пространствах прошлогодняя трава, горит лес. В воздух поднимаются тучи дыма и пепла. Налетевший циклон подхватил воздушный мусор и пролил всю грязь на головы людей как бы в наказание за то, что они не берегут природу. Заодно дождь потушил пожары. • Самый экзотический дождь – «золотой» случился 17 июня 1940 года в д. Мещёры Нижегородской области. Здесь во время грозы с неба вместе с дождевыми каплями посыпались старинные монеты. После дождя на земле было собрано около тысячи золотых и серебряных монет времён Ивана Грозного. • Летом 1933 года в Приморском крае в с. Кавалерово прошёл дождь из морских медуз. По М. М. Голубчику. Самый, самая, самое …

• При отрицательных температурах воздуха осадки выпадают в виде снега. • Самую большую площадь снежный покров имеет в конце февраля (≈ 99 млн. км 2), что составляет 19, 2% всего земного шара. По данным М. Котлякова в Северном полушарии площадь снежного покрова в течение года изменяется более чем в 7 раз, в Южном – почти в 2 раза. • Продолжительность существования снежной толщи на равнинах изменяется от 8 -9 месяцев на севере Евразии и Северной Америки до 4 -6 месяцев в средней полосе умеренных широт, южнее – ещё меньше, и снежный покров неустойчив. В горах продолжительность залегания и толщина снежного покрова весьма изменчивы и зависят от географической широты, высоты гор, крутизны и экспозиции склонов и т. д. • Снежный покров характеризуется тремя основными показателями: мощностью, плотностью и запасами воды в снеге.

• Мощность – высота снежного покрова (в см). В Подмосковье к концу зимы она составляет в среднем 40 -50 см, на востоке Камчатки – более метра. • Плотность – отношение массы снега к его объёму (г/см 3). В Подмосковье эта величина равна 0, 2 -0, 3 г/см 3. • На мощность и плотность снега влияют: ü погодные условия зимнего сезона (частые оттепели – мощность меньше, плотность больше); ü рельеф (с повышений снег сдувается ветром – мощность меньше, но плотность больше, а в низинах – наоборот); ü растительность (на опушках лесов обычны сугробы снега, а в лесу, особенно хвойном, его меньше, так как много снега задерживается на кронах деревьев – так называемые «налепи» ).

Налепи

• Снегозапас выражается слоем воды (в мм), который получается после таяния снега при отсутствии стока, просачивания в грунт и испарения. • Снежный покров уплотняется со временем благодаря действию ветра, давлению массы снега, зимних оттепелей и особенно процессов перекристаллизации. В результате снежный покров к концу зимы оказывается состоящим из нескольких слоёв, различных по структуре из-за перекристаллизации под действием водяного пара и образования различных корок: ü оттепельных – образуются в результате повышения температуры воздуха, подтаивания и дальнейшего замерзания верхнего слоя снега; ü радиационных – образуются от непосредственного нагревания снега прямыми солнечными лучами, таяния днём и замерзания – ночью; ü ветровых – из-за уплотнения снега при перевеивании и переотложении снега на поверхности толщи).

• Внизу часто наблюдается так называемый глубинный иней в виде кристаллов до 8 -10 мм, образующихся в результате сублимации водяного пара, поступающего из почвы. Он обычно рыхлый, сыпучий, и его называют снегом-плывуном. Благодаря своей хрупкости и «текучести» он способствует сходу лавин, скользящих по склонам гор и низвергающихся в долины. • Таяние снега весной происходит за счёт увеличения солнечной радиации, адвекции тёплого воздуха и дождей. Однако снег не только тает, но и «испаряется» (возгонка). Не сразу после начала таяния снег отдаёт воду. Первое время он впитывает её как губка и только потом начинается водоотдача.

• Роль снежного покрова в природных процессах очень важна и разнообразна: ü из-за большого альбедо снега снижается температура воздуха; ü весной много тепла тратится на таяние снега, из-за чего температура воздуха до его полного исчезновения остаётся близкой к 0 С; ü из-за большой отражательной способности снега зимой увеличивается освещённость, даже в пасмурные дни; ü Талые снеговые воды вызывают половодья на реках, пополняют запасы грунтовых вод, но в то же время с ними связан смыв почв и рост оврагов; ü снежный покров играет большую роль в жизни растений и животных. Зимой многие животные в лесу ведут активный образ жизни, в том числе под снегом (некоторые грызуны и пр. ).

• Снег природный теплоизолятор. Он обладает малой теплопроводностью, поэтому под его покровом температура выше, чем на поверхности. Укрывшись снежным одеялом, набирает силы для весенней жизни травяной покров (многие травы сохраняют зелёные стебли и листья всю зиму и весной начинается их бурный рост). • В то же время деревья и кустарники страдают от тяжести снега, подвергаясь снеголомам и снеговалам. • Без серьёзного изучения снега немыслимы вопросы охраны окружающей среды, так как он чуткий показатель загрязнения. • Данные о снеге важно учитывать и для хозяйственной деятельности, особенно в нашей северной стране. • В России снег не только накопитель влаги, но и надёжная шуба, укрывающая поля во время суровой зимы и спасающая озимые посевы от вымерзания. Однако при чрезмерно большой мощности снега возможно их выпревание, а весной вымокание.

• В зимнее время снег оказывает вредное влияние на работу наземного транспорта, промышленных предприятий и строек. • Нагрузку снега на крыши зданий учитывают при проектировании сооружений. • На снегоуборочные работы в городах и вдоль железных и шоссейных дорог расходуются большие средства. • В условиях Севера добрую службу несут снежно-ледяные дороги – автозимники, прокладываемые по руслам рек, а также по марям и болотам, совершенно непроходимым в летнее время. В зимнюю пору часто приходится двигаться по снежной целине. Раньше применялись только лыжи и снегоступы. В настоящее время всё в больших масштабах используется снежный транспорт – снегоходы, перемещающиеся по снегу на гусеницах; аэросани, несущиеся на лыжах; амфибии, «плывущие» в снегу наподобие водных глиссеров.

• Самые большие снежные хлопья (до 12 см в диаметре) падали 4 декабря 1892 г. в Саксонии (Германия). • Самое снежное место в мире – в Северной Америке на перевале Томпсона в 42 км от порта Вольдгиз на Аляске, где в среднем за год накапливается 15 м снега, а зимой 1952/53 г – рекордно 28, 8 м … • «Снежный покров иногда вызывает большие бедствия. Не говоря о последствиях лавин в горах, зачастую люди попадают в катастрофические ситуации. Так в горах Сьерра-Невада на многоснежном трансконтинентальном перевале Доннер в 1846 году надолго застряла группа переселенцев, двигающихся на запад. Больше трёх месяцев провели они на перевале, борясь со снежными бурями, следовавшими одна за другой. Только половина переселенцев осталась в живых, когда сюда добралась партия спасателей. • Спустя столетие в январе 1952 года на перевале Доннер застрял скорый поезд, уткнувшись в огромный сугроб снега, выросший на дороге. Четыре дня без перерыва свирепствовала буря, отложившая трёхметровый снежный покров. Лишь когда она утихла, мощные снегоочистители сумели пробиться к пленённому поезду» . В. М. Котляков. Мир снега и льда. М. , Наука 1994

• • «В Осло нам показали фильм, чтобы мы знали, какой бывает Норвегия в зимнее время. Это был гимн лыжам и лыжникам. Нет, чемпионов по бегу мы не увидели, хотя родиной их часто бывает Норвегия. Но мы увидели, как Осло пустеет в выходной день: из четырехсот тысяч с лишним жителей города сто тысяч становились на лыжи. Молодежь, папы и мамы с рюкзаками, семидесятилетние бабушки, дедушки и трехлетние внуки—все на лыжах! Одни—потихоньку, другие — бегом. (Дистанция пятьдесят — шестьдесят километров считается нормой дневного похода. ) Для ночлега и убежища в непогоду по всей Норвегии разбросаны домики «хюгге» , где лыжник найдет очаг, свечку, дрова и спички. Нет в обиходе норвежцев предмета более распространенного, чем лыжи. Есть в Осло и лыжный музей. С изумлением стоишь у деревянных пластинок, которые кто-то в здешних местах надевал для хождения по снегу две тысячи двести (!) лет назад. Лыжи, лодка и колесо — древнейшие изобретения. В этих гористых озерных местах лыжи и лодка были важнее, чем колесо. И каких только лыж не придумано! Охотничьи, беговые, для хождения по горам, лыжи-лапки из ремешков на раме, лыжи, подбитые мехом, лыжи из пластика с металлической оторочкой. Тут, в Норвегии, производят лучшие в мире лыжи. Сырье для них под боком, главным образом это береза. Но для самых хороших лыж покупают норвежцы в Америке дорогую упругую древесину гикори. Далеко ли можно уйти на лыжах? Фритьоф Нансен на лыжах за сорок два дня пересек Гренландию. Другой норвежец, Руаль Амундсен, добрался на лыжах к Южному полюсу. Лыжи, реликвии этих походов, хранятся в музее. И конечно, норвежцы глядят на заостренные и загнутые дощечки как на святыни. Впечатляет, однако, и жизненная обыденность древнейшей оснастки ног для хождения по снегу. На работу—на лыжах, в гости — на лыжах; на охоту, в школу, за почтой, к больному на вызов, в одиночку, всей семьей, как только научился ходить и в годы, когда ноги служат уже еле-еле, — все время и всюду на лыжах! «Норвежец родится с лыжами на ногах» , —из всех северных поговорок эта, пожалуй, самая точная» . В. Песков

Музей лыж

• Продукты конденсации и сублимации водяного пара на поверхности суши – это наземные гидрометеоры: это роса, иней, жидкий и твёрдый налёт, изморозь, гололёд. Основные условия их образования – понижение температуры поверхности (не воздуха!) до точки росы. • Образованию гидрометеоров способствуют те же факторы, которые благоприятствуют интенсивному ночному выхолаживанию: безоблачная погода, котловинный рельеф, продолжительные ночи и др. • Роса в виде капель воды образуется при конденсации водяного пара на любой поверхности в тёплое время года. • В сухую жаркую погоду роса благоприятно действует на страдающие от засухи растения, а в переходные сезоны снижает вероятность заморозков за счёт выделения при конденсации скрытой теплоты парообразования.

• Иней в виде кристаллов льда образуется в результате сублимации пара в переходные сезоны года при заморозках. • При образовании инея температура воздуха обычно снижается, т. к. он обладает большим альбедо и к тому же тепло затрачивается на его таяние. • Твёрдый налёт – корка льда толщиной 1 -3 мм, жидкий налёт – плёнка воды на вертикальных и близких к ним поверхностях (деревьях, столбах, стенах домов и т. п. ) образуются в переходные сезоны при температурах, близких к 0 С, при вторжении тёплого влажного воздуха. При строительстве домов требуется утеплять наветренные стены, т. к. они влажнее и холоднее. • Изморозь – узоры из тонких ледяных кристаллов, возникающие зимой на разных поверхностях (в том числе – на оконных стёклах) или рыхлые образования из белых кристаллов, похожие на бахрому, обычно на ветвях деревьев и проводах.

• Оба вида изморози образуются зимой во время тумана, когда влага в воздухе находится в переохлажденном газообразном или капельно-жидком состоянии. • Если пар сублимируется на холодных предметах, возникает кристаллическая изморозь тонкой структуры. • На деревьях и проводах она образует рыхлую бахрому, на стёклах – ледяные узоры.

• Когда на предметы намерзают капли тумана, образуется мощная зернистая изморозь, похожая на налипший снег. Она опасна, т. к. ломает ветви деревьев, обрывает провода.

• Гололёд – ледяная корка на земле, на поверхности снега, на деревьях и других предметах, образующаяся при выпадении переохлаждённого дождя и намерзании капель на холодных поверхностях. • Случается при небольшой отрицательной температуре воздуха, обычно при наличии инверсии, когда облака в верхнем более тёплом слое состоят из капель воды и из них идёт дождь, а не снег. • Гололёд опасен, с ним связаны дорожные катастрофы, повышенный травматизм на скользких дорогах, обледенение посадочных полос на аэродромах, повреждение озимых посевов и т. п. В свободной атмосфере возможно обледенение самолётов, изза чего ухудшаются их аэродинамические качества.

• Гололёд и гололедица – это не одно и то же. Гололедица возникает, если на поверхности замерзает вода (после таяния снега, прошедшего недавно дождя и пр. ), образуя слой льда. Мы в быту не различаем эти понятия, так как результат одинаков – скользко! • «Для современных самолётов обледенение уже не представляет серьёзной опасности, т. к. они оснащены антиобледенительными средствами. Кроме того поверхности самолётов, летящих со скоростью 600 км/ч, сильно нагреваются вследствие торможения и сжатия воздушного потока, обтекающего самолёт. Однако интенсивное обледенение самолёта при вынужденном длительном полёте в зоне переохлаждённого дождя или в облаках с большой водностью представляют реальную опасность и для современных самолётов, т. к. лишает их устойчивости полёта и снижают управляемость. По статистике ИКАФ из-за обледенения ежегодно происходит около 70% всех авиакатастроф, связанных с метеорологическими условиями. Это немного меньше 1% вообще всех авиакатастроф» . П. Д. Астапенко. Вопросы о погоде. Л. Гидрометеоиздат, 1986

• Влажность воздуха и даже количество осадков ещё не определяют условий увлажнения земной поверхности. Могут быть одинаковые характеристики влажности или одинаковое количество осадков и совершенно разные условия увлажнения. (например, одинаковы абсолютная влажность – в м. ТВ и ЭВ, количество осадков в тундре и пустыне). • Под увлажнением территории понимают соотношение между суммой осадков и испаряемостью за тот же период (год, сезон, месяц). Такое отношение, выраженное в процентах или дробью, называют коэффициентом увлажнения (Кувл). • Характер увлажнения территории, при котором учитывается соотношение в атмосфере осадков и тепла (через испаряемость) – основная причина существования на Земле природных (почвенно-растительных) зон.

По гидротермическим условиям выделяются следующие основные типы территорий: • территории с избыточным увлажнением – Кувл больше 1 (100150%). Они называются гумидными (лат. humidus – влажный), а заболоченные – экстрагумидными. Это тундры, лесотундры и леса разных широт; • территории с неустойчивым увлажнением: при Кувл = 0, 6 -1 (60100%) – лесостепи (луговые степи) и высокотравные саванны, при Кувл = 0, 3 -0, 6 (30 -60%) – сухие степи и саванны; им свойственны сухой сезон и засухи, затрудняющие земледельческое освоение; • территории с недостаточным увлажнением: при Кувл = 0, 1 -0, 3 (10 -30%) это аридные зоны (лат. aridus – сухой) – полупустыни, при Кувл менее 0, 1 (менее 10%) – экстрааридные зоны пустынь разных широт.

• Условия увлажнения важны для формирования фито- и зооценозов, почв, используются при оценке природных ресурсов территорий. • На землях с избыточным увлажнением недостаток кислорода в почве объясняется тем, что в поры, заполненные водой, не поступает воздух. Развитие многих растений нарушается или даже прекращается. На таких территориях произрастают растения – гигрофиты и обитают животные – гигрофилы, и формируются торфяные и глеевые почвы. Для сельскохозяйственного и иного использования здесь необходимы осушительные мелиорации, направленные на улучшение водного режима – отвод избыточных вод (дренаж).

• В пределах территорий с неустойчивым и недостаточным увлажнением на Земле произрастают растения, приспособленные к существованию в сухих условия – ксерофиты. Они имеют мощную корневую систему для извлечения влаги из грунта, мелкие листья, иногда превращённые в иголочки, колючки или чешуйки, чтобы уменьшить испарение. Особую группу образуют суккуленты, которые накапливают воду в стеблях и листьях (кактусы, агавы, алоэ и др. ), но они могут расти в основном в тёплых пустынях и полупустынях, где не бывает отрицательных температур. Животные аридных территорий – ксерофилы – также приспособлены к условиям сухости: довольствуются влагой, содержащейся в пище, впадают в спячку на время сухого сезона.

• Территорий с неустойчивым и недостаточным увлажнением на Земле больше, чем переувлажнённых. • В аридных и экстрааридных зонах земледелие без полива невозможно, кроме богарных земель (в предгорьях, оазисах), где благодаря поступлению воды с гор или использованию подземных вод возможно выращивание засухоустойчивых сельскохозяйственных культур. • Основные мелиоративные мероприятия на засушливых землях – орошение (искусственное пополнение влаги в почве для нормального развития растений) и обводнение (создание прудов, колодцев для водопоя скота и хозяйственно-бытовых нужд).

• Территориям с недостаточным и неустойчивым увлажнением присущи засухи. • Засуха – длительный (до трёх месяцев) период без дождя или с очень малым количеством осадков при повышенной температуре и пониженной абсолютной и относительной влажности воздуха и иссушении почвы. • В пустынях и полупустынях засуха – естественное состояние. В степях, которые называются засушливой зоной, и в лесостепях засухи случаются летом один раз в несколько лет, иногда они захватывают конец весны и начало осени. • Различают атмосферную и почвенную засуху. • Атмосферная засуха наступает раньше. При этом из-за высоких температур и большого дефицита влаги в воздухе резко возрастает транспирация у растений, корни не успевают подавать листьям влагу, и они увядают. • Почвенная засуха – это иссушение почвы, из-за которого полностью нарушается нормальная жизнедеятельность растений, и они погибают. Почвенная засуха короче атмосферной за счёт весенних запасов влаги в почве и грунтовых вод.

• Засуха возникает в условиях устойчивой антициклональной погоды, когда воздух опускается, адиабатически нагревается и иссушается. • У многих в памяти засуха лета 1972 года на Восточно. Европейской равнине, когда засуха захватила даже юг лесной зоны. Дождя тогда не было с мая по август. На больших территориях леса были охвачены пожарами. • Летом 2010 года на обширной территории в пределах Европейской части России также была длительная засуха. Последствия тяжёлые: гибель урожая на больших площадях, лесные и степные пожары и пр.

Засуха летом 2010 погубила треть урожая зерновых. К 5 октября 2010 года в России было собрано 60, 96 миллиона тонн зерновых, что на 33, 2 процента меньше, чем за аналогичный период прошлого года. . Об этом сообщает Reuters со ссылкой на данные Минсельхоза. В частности, пшеницы было собрано 40, 78 миллиона тонн (годом ранее — 57, 38 миллиона), а ячменя — 8, 4 миллиона тонн (в 2009 году — 18, 05 миллиона). Урожай зерновых был собран на 37, 96 млн гектаров земель, или на 90, 4% общих площадей. Для сравнения, годом ранее к 5 октября было обработано на 5, 78 миллиона гектаров земель больше. В среднем сбор зерновых уменьшился с 2, 4 тонны с гектара в 2009 году до 1, 89 тонны – в 2010 -м. Причиной резкого снижения урожая зерновых в России стала аномальная жара летом текущего года, приведшая к сильной засухе. В августе власти были вынуждены снизить прогноз по сбору зерна до 60– 65 миллионов тонн, тогда как ранее предполагалось, что он составит свыше 90 миллионов тонн. Для сравнения, в 2009 году урожай зерновых составил 97 миллионов тонн. С 15 августа 2010 года правительство России ввело полный запрет на экспорт зерна, который частично был снят в начале сентября. Эмбарго на вывоз зерна будет действовать как минимум до конца 2010 года, однако, скорее всего, будет продлен до тех пор, пока не станут известны результаты сбора урожая следующего года. Данные из Интернета

• Засухе обычно сопутствуют суховеи – порывистые ветры с высокой температурой и низкой относительной влажностью (до 10 -15%), которые могут продолжаться несколько суток. Они усиливают испарение и ещё губительнее действуют на растения. • На Восточно-Европейскую равнину они обычно дуют с из Прикаспия. Образование суховеев здесь связывают с проникновением с севера вдоль Урала по восточной периферии устойчивого антициклона сухого арктического воздуха, который по мере продвижения к югу прогревается, ещё больше иссушается, трансформируется вплоть до континентального тропического и, постепенно меняет направление на восточное и юго-восточное. • Подобные сухие ветры (хамсин, сирокко и др. ) характерны для Ближнего Востока, севера Африки и других районов мира.

«Это не был тот пламенный вихрь, который мгновенно покрывает черной мглой небо и землю и способен поднять в воздух тонны зерна. Это было нечто вроде горячего дыхания, очень сильного, равномерного, не прекращающегося ни днем, ни ночью. Солнце было маленькое, страшное, без лучей, как во время затмения, когда на него смотрят сквозь закопченные стекла. Плотный, мелкий песок висел в воздухе, не оседая. Он был везде — на койках, в одежде. Он хрустел на зубах, когда в столовой мы ели суп. . . . Все ходили с распухшими, красными веками. . . Солнечных ударов стало гораздо больше. Словом, нельзя было даже сравнить неподвижную июньскую жару с этим равномерно пышущим пламенем, от которого с самого раннего утра начинало казаться, что тебя посадили в русскую печь. Работники Ростовского института засухи определили размеры опасности, как оказалось, в высшей степени грозной: на шестой-седьмой день зерно неизбежно должно было погибнуть от суховея. Это значило, что убирать хлеб нужно было в полтора раза быстрее. . . . Откроешь окно, и войдет в комнату горячее дыхание песчаных пустынь. Суховей несется по дорогам и без дорог, шагает по крышам, треплет палатки, входит вместе с людьми в их дома, врывается в их короткие, беспокойные сны» . В. Каверин. Открытая книга.

• Засухи, сопровождаемые суховеями, губительно отражаются на урожаях большинства сельскохозяйственных культур. • Для борьбы с засухой наиболее эффективно искусственное орошение при достаточном стоке местных рек. • Дополнительными мерами служат снегонакопление – сохранение стерни (жнивья) зерновых культур на полях, посадка кустарников по бровке балок, чтобы в них не сдувался снег, • Применяется снегозадержание – прикатывание снега, покрытие снега соломой для увеличения продолжительности снеготаяния и пополнения запасов почвенно-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.