Осадки, их формы и виды. влияние осадков на поле ты

Растения потребляют воду преимущественно в жидком состоянии. В вегетационный период вода из атмосферы поступает в растения в основном в жидкой фазе – в виде дождя. Однако в умеренной и холодных зонах огромное влияние на растения оказывает также вода в твердой фазе – это снег, лед, ожеледь (накопление льда на органах растений или на поверхности почвы при внезапных потеплениях после дождя), изморозь (рыхлый лед на ветвях деревьев и листьях трав во время туманов), иней, град. При охлаждении воздуха относительная влажность его увеличивается, и когда достигает 100% (так называемая «точка росы»), начинается конденсация паров в виде капель. Роса и туман не оказывают большого влияния на увлажнение сухого аридного климата, но значительно повышают влажность гумидного (влажного) климата и смягчают отрицательное воздействие коротких сухих периодов.

Пределы распространения растений, определяемые недостаточностью осадков, в противоположность термическим границам не являются абсолютными. Отсутствие дождей может быть компенсировано наличием рек или грунтовых вод (оазисы). Кроме того, даже в крайне засушливых областях могут выпасть случайные осадки, хотя бы и с десятилетним перерывом.

Тем не менее пустыни, почти лишенные растительности, занимают значительную часть земной поверхности, располагаясь, как правило, в пределах субтропических и тропических пассатных поясов (Сахара, Аравийская пустыня и пространственно ограниченные совместным воздействием рельефа и морских течений засушливые области Австралии, Южной Африки, северного Перу, Нижней Калифорнии). Внутриматериковые пустыни характерны для внутренних и сухих территорий Азии (Тарим, Гоби) и Северной Америки (Большой Бассейн, пустыни в штатах Сонора и Аризона).В пределах тропических поясов распространение растительности определяется не температурными различиями (годичная изотермия на экваторе и увеличение сезонных контрастов с географической широтой), а условиями увлажнения, причем скорее имеет значение сезонное распределение осадков и испарения, нежели общее количество осадков.

С этой точки зрения в тропиках можно выделить постоянно влажный, засушливо-влажный, влажно-засушливый и постоянно засушливый климаты. Периодическую увлажненность создают прежде всего экваториальные дожди в период равноденствия (тропические летние дожди) или субтропические зимние дожди, как пишут многочисленные веб-сайты. Кстати, и Вы можете легко создать свой сайт при наличии некоторых навыков. Например, ознакомьтесь с интересной статьей: как легко настроить быстрый кеш для Wordpress., но вернемся к нашей теме.

Удобной характеристикой сезонных различий влажности оказалось число влажных или же сухих месяцев, после того как Вайбель (Waibel, 1921) на примере периодически сухих областей Африки показал возможность применения этой величины для установления границ тропических поясов растительности. Для определения степени засушливости местности в условиях тропиков целесообразно использовать индекс аридности Мартонна в форме, предложенной Лауэром (Lauer, 1952).

Месяц считается сухим, если значение индекса меньше 20 (n - среднее количество осадков в месяц, t - средняя месячная температура).Во внетропических широтах в периодически сухом климате представляет интерес взаимный ход осадков и температуры, например летняя сухость в климатах с холодными зимами совсем не допускает роста деревьев (континентальная граница леса).Вид осадков, то есть дождь, снег, туман, роса или иней, и их апериодичность также существенны для растительности, особенно в областях с небольшим количеством осадков. Значение росы, как и ее распространение, еще не полностью изучено. Во всяком случае, в сухих областях утренняя роса увеличивает относительную влажность воздуха, в результате некоторые растения открывают свои устьица, которые в противном случае оставались бы закрытыми; таким образом, роса способствует увеличению периода ассимиляции.

Большое значение для растений имеет распределение осадков в течение вегетационного периода. В районах с засушливым летом и влажной весной развились растения, успевающие завершить свой цикл развития до наступления засушливого периода. В засушливое время года они прячутся под землей в виде луковиц или корневищ (эфемероиды) или сохраняются в виде семян (эфемеры).

Для получения хорошего урожая для хлебных злаков имеют большое значение майские и июньские дожди.

Условия водоснабжения оказывают влияние на внешний облик и внутреннее строение растений. По внешнему виду нетрудно определить, в каких условиях увлажнения росло растение.

По отношению к влаге различают три основные экологические группы растений: гигрофиты, мезофиты и ксерофиты.

Гигрофиты – растения обильно увлажненных мест обитания с высокой влажностью атмосферы. У этих растений кутикула тонкая, сильно развиты внутренние полости в листьях и стеблях, листовые пластинки тонкие, на листьях имеются особые железки – гидатоды (водяные устьица), через которые выделяется вода. Это растения: недотрога, болотный подмаренник, цирцея.

Мезофиты – растения местообитаний со средним увлажнением. Это большинство луговых и лесных растений.

Ксерофиты - растения местообитаний с недостаточным увлажнением. Эти растения имеют разнообразные приспособления, повышающие их засухоустойчивость. Они способны резко сокращать транспирацию в сухой период, имеют приспособления, усиливающие добывание воды при ее недостатке в почве, а также приспособления, позволяющие создавать запасы воды на время длительного перерыва в водоснабжении. Сокращение транспирации достигается разными способами: сокращением поверхности листьев, развитием слоя кутикулы или воскового налета, густым опушением листьев, углублением устьиц в мезофилл, плотным соединением клеток паренхимной ткани листа. С добыванием воды из почвы связано мощное развитие корневой системы вглубь (у верблюжьей колючки корень достигает 18-20 м глубины) и горизонтально поверхности. Запас воды содержится в водозапасающей ткани листа (у алоэ, очитков, агав) или стебля (у кактусов). По разным способам приспособления растений к недостатку влаги различают склерофиты и суккуленты. У склерофитов жесткие листья и стебли, часто все растение сильно опушено или покрыто толстым слоем кутикулы. Суккуленты - сочные мясистые растения.

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.

Осадками называют капли воды и кристаллы льда, выпадающие из облаков или оседающие из возд уха на земную поверхность. Осад ки из облаков дают более 99% об щего количества воды, поступающей из атмосферы на земную поверхност ь; менее 1% прих одится на осад ки, осаждающиеся из воздуха.

Осадки х арактеризуются количеством и интенсивностью. Количество осадков измеряет ся толщиной (выраженной в мм или см) того слоя вод ы, который они образовали бы на поверхности земли при от сутст вии просачивания, стока и испарения. Интенсивность − э то количество осадков, выпадающих за единицу времени (за минуту или за час).

Необходимым условием д ля образования осадков является укрупнение облачных э лементов до таких размеров, при кот орых скорость падения этих элементов становится б ольше скорости восходящ их потоков. Процесс укрупнения происходит, в основном, по следующим причинам:

а) за счет переконденсации вод яного пара с капель воды на кристаллы льда или с

мелких капель на кр упные. Это происходит потому, что упругост ь насыщ ения над ледяными кристаллами меньш е, чем над каплями воды, над крупными каплями меньше, чем над мелкими.

б) за счет слияния (коагуляции) капель воды при их столкновении в результате т урбулент ных движений воздуха и различной скорости падения крупных и мелких капель. Эти ст олкновения приводят к поглощению мелких капель крупными.

Рост капель за счет конденсации преобладает до т ех пор, пока радиус капли не станет равным 20…60 мкм, после чего главным процессом укрупнения облачных элемент ов становится коагуляция.

Об лака, однородные по своей структуре, т.е. состоящие т олько из одинаковых по

размерам капель или только из ледяных кристаллов, осадков не дают. К таким облакам от носятся кучевые и высоко-кучевые, сост оящ ие из мелких вод яных капель, а т акже перистые, перисто-кучевые и перист о-слоистые, состоящие из ледяных кристаллов.

В облаках, сост оящих из капель разного размера, происходит медленный рост более крупных капель за счет мелких. Однако, в результ ате указанного процесса образуют ся лишь небольшие капли дождя. Такой процесс происходит в слоистых, а иногда и в слоисто- кучевых об лаках, из которых могут вы пад ать осадки в вид е мороси.

в) основные виды осадков выпадают из смешанны х облаков, в которых укрупнение об лачных элементов происходит за счет замер зания переохлажд енных капель на кристаллах льда. Укрупнение облачных э лемент ов идет бурно и сопровождает ся выпад ением дождя или снега. К таким облакам от носятся кучево-дождевые, слоисто-дождевые и высоко-слоистые.

Осадки, выпадающие из облаков, могут бы ть жидкими, твердыми и смеш анными.

Основными формами осадков являются :

Мокрый снег – осадки, состоящие из тающего снега при температ уре – 0°…+5°С.

Снежная крупа – мягкие молочно-б елые непрозрачные крупинки округлой формы д иаметром 2…5 мм.

Град – осадки в виде кусочков льда р азного размера. Градины имеют неправильную или сферическую (близкую к сферической) форму, их размер колеблется от 5 мм до 10 см и более. Поэ тому вес градин может быт ь очень большим. В центре градин имеется беловат ое полупрозрачное зерно, обт янут ое несколькими слоями прозрачного и непрозрачного льда.

Ледяной дождь – мелкие прозрачные сферические частицы д иаметром 1…3 мм. Они образуются при замерзании капель дожд я, падающих сквозь нижний слой возд уха с отрицательной т емпературой (дождь при температ ур е 0°… 5°С).

По характеру выпадения , в зависимости от физических условий образования,

продолжит ельности и интенсивност и, осадки разделяются на три вида:

1. Обложные осадки − это продолжительные, средней интенсивност и осадки в виде капель дождя или в виде хлопьев снега, которые наблюдаются одновременно над значительной площ адью. Эти осадки выпадают из системы фронтальных слоист о-дождевых и высоко-слоист ых облаков.

2. Ливневые осадки − э то кратковременные, большой инт енсивност и осад ки в виде крупных капель, крупных хлопьев снега, иногда ледяной крупы или град а, которые обы чно наблюдают ся над небольшими районами. Выпадают из кучево -дождевой, а иногда мощ но- кучевой (в тропиках) облачности. Обычно они начинаются внезапно, длятся недолго, но в ряде случаев могут неоднократ но возобновляться. Выпадение ливневых осадков часто сопровождает ся грозами и шквалами.

3. Моросящие осадки − очень мелкие капли, мельчайшие снежинки или снежные зерна, оседающие из облаков на землю почти незаметно для глаза. Наблюдают ся одновременно над большой т ерриторией, их инт енсивност ь очень мала и определяется обычно не по количеству выпавших осадков, а по степени ухудшения горизонтальной видимост и. Выпадают из слоистых и слоисто-кучевых облаков.

К осадкам, выделяющим ся непосредственно из воздуха, относятся: роса, иней, изморозь, жидкий или твердый налет на наветренной стороне верт икально расположенных предметов.

Роса - эт о жидкие осадки в виде мелких капелек воды, образующихся в летние ночи и утром на предметах, р асположенных у поверхности земли, листьях растений и т.д. Роса образует ся при соприкосновении влажного воздуха с охлажденными предметами, всл едст вие чего происходит конденсация водяного пара.

Иней - это б елое мелкокристаллическое отложение, образующ ееся в результат е сублимации вод яного пара в тех случаях, когда температ ура приземного воздуха и подстилающей поверхности ниже 0°С;

Высокое влагосодержание, малооб лачная погода и слабый ветер способ ствуют образованию росы и инея. В этом процессе принимает участие слой воздуха т олщиной

200…300 м и больше. Иней, образующийся на поверхности воздуш ного судна на земле, необходимо т щательно удалять перед вылет ом, т ак как э то может привести к тяжелым последствиям вследствие того, что аэ родинамические качества возд уш ного судна ухудшаются.

Изморозь – это белый, рыхлый, похожий на снег, лед. Она образуется в туманную морозную погоду при очень слабом ветре на ветках деревьев и кустарников, проводах и на д ругих предметах. Образование изморози связано главным образом с замерзанием мельчайших переохлажд енных капелек, сталкивающихся с различными предметами. Снежная бах рома изморози может быть самой причудливой формы. Она легко осыпает ся при ст ряхивании, но при повышении температуры и новом похолодании может смерзаться и оледеневать.

Жидкий и твердый налет образуется на навет ренной част и вертикально расположенных предметов, охлажденных до температ уры ниже температуры окружающего воздуха. В теплое время образуется жид кий налет, а при температуре поверхност и ниже 0°С об разуются белы е полупрозрачные крист аллы льда. Этот вид осадков может образовываться в любое время суток при резких потеплениях в холодное время года.

Особой формой переноса осадков являют ся мет ели. Различают три вида метелей:

снежный поземок , снежная низовая метель и общая метель.

Снежный поземок и снежная низовая метель образуют ся при переносе сухого снега по поверхности земли. Снежный поземок образуется при ветре 4…6 м/с, снег поднимается на высот у до 2 м над поверхностью земли. Снежная низовая метель образуется при ветре 6 м /с и б олее, снег под нимается на высот у более 2 м над поверхностью земли. При общей метели (своего значка не имеет) наблюдается выпадение снега из облаков, ветер 10 м/с и более, подъем с земли ранее выпавшего снега и видимость менее 1000 м.

Все виды осадков усложняют производство полетов. Влияние осадков на полеты зависит от их вид а, характ ера выпадения и температуры воздуха.

1. В осадках ухудш ает ся видимост ь и понижается нижняя граница облаков. В умеренном дожде при полет е с небольшой скоростью горизонтальная видимость ухудшается д о 4…2 км, а при большой скорости полета − до 2…1 км. Значительное ух удш ение горизонтальной видимости наблюд ается при полет е в зоне снегопада. В слабом снеге видимость обычно не превышает 1…2 км, а в умеренном и сильном – ухудш ается до нескольких сотен метров. В ливневых осадках видимость резко ух уд шает ся до нескольких д есятков метров. Нижняя граница об лаков в зоне осадков, особенно на атмосферных фронтах, понижает ся до 50…100 м и может располагаться ниже вы соты принятия решения.

2. Осадки в виде града вызывают механические поврежд ения воздушных судов. При б ольшой скорост и полета даже небольшие градины могут сделать значительные вмятины и разруш ить остекление кабины. Град иногда встречает ся на значительной высот е: мелкий град наблюдает ся на высоте около 13 км, а крупный – на высоте 9,5 км. Разруш ение остекления на больш ой высоте может привести к разгерметизации, что очень опасно.

3. При полетах в зоне ледяного дождя наблюдается интенсивное обледенение

воздушных судов.

4. Длительные обложные осадки в теплое время год а вызывают переувлажнение грунта и выводят из строя на то или иное время грунтовые аэродромы, нарушают регулярност ь от правления и приема воздушных судов.

5. Сильные ливневые осадки ухудшают аэродинамические качества возд уш ного суд на, чт о может привести к срыву потока. В связи с эт им посадка в сильных ливневых осадках при видимости менее 1000 м запрещена .

6. При полет ах по ПВП в зоне снегопада над заснеженной поверхностью значительно снижается контрастность всех объ ектов на земной поверхности и поэтому сильно ух удш ает ся ориентировка.

7. При посад ке на мокр ую или покрыт ую снегом ВПП увеличивает ся длина пробега самолета. Скольжение на ВПП, покрытой снегом, в 2 раза больше, чем на бетонной ВПП.

8. При разбеге возд ушного судна с ВПП, покрытой слякотью, может возникнуть гидроглиссирование. Колеса воздушного судна отбрасывают мощные ст руи воды и слякоти, происходит сильное торможение и увеличение длины разбега. Могут создаться такие условия, что воздушное судно не д остигнет скорости отрыва и возникнет опасная ситуация.

9. Выпадающий в зимнее время снег т ребует проведения д ополнительных работ по его уборке и уплотнению на ВПП, рулежных д орожках и стоянках, где обсл уживаются воздушные суда и другие машины и механизмы.