Образование снега

Формирование снежных осадков в атмосфере зависит от многих факторов, но главным образом от температуры окружающей среды и наличия переохлажденой воды. На рисунке 3рассматривается процесс формирования разных твердых осадков. Первоначально в результате конденсации водяных паров в восходящей теплой воздушной массе формируется облако. Как только температура в облаке опускается ниже 0°С, создаются условия, благоприятные для образования снега. При температуре около -5°С ядра кристаллизации, присутствующие в атмосфере, формируют в процессе льдообразования мельчайшие кристаллы льда. В качестве ядер кристаллизации обычно выступают частицы почв и минеральной пыли. При температурах ниже -40°С процесс образования мельчайших ледяных кристалликов происходит спонтанно, без участия ядер. С ледяного кристалла начинается формирование снежного кристалла (снежинки). Диаметр его обычно меньше 15 мкм., скорость падения не превышает 5 см/с. Форма кристалла очень простая: обычно это шестиугольная пластинка, которая в процессе роста и усложнения превращается в снежинку. Нередко в результате сцепления снежинок образуются снежные хлопья. В некоторых случаях снежинка проходит через зону боле высокой концентрации облачных капель, и если ее размеры превышают 300мкм, наблюдается процесс заиневения, когда мелкие облачные капли размером 10-40мкм замерзают при соприкосновении со снежинкой. Этот процесс, происходящий, как правило, при температурах от -5 до -20°С, приводит к образованию инея, а в случае чрезвычайно сильного заиневения- у образованию снежной крупы. Таким образом, снежные осадки могут состоять из снежинок, снежных хлопьев, кристаллов инея, снежной крупы, либо из обломков этих частиц.

Рис. 3 Схема процесса образования снежных осадков.

Распределение снежного покрова

Как утверждалось ранее, выпадение значительного количества снежных осадков возможно при следующих условиях:

1) влажность велика и имеется достаточное количество актив­ных ядер при температуре, благоприятной для образования и роста ледяных кристаллов;

2) мощность облака достаточно велика для того, чтобы сне­жинки могли расти за счет коагуляции;

3) температура не превышает 0°С в большей части слоя, сквозь который падает снег;

4) число ядер достаточно велико, чтобы восполнить потери, обусловленные выпадением осадков.

Обычно при наличии всех прочих условий имеется достаточное число активных ядер для формирования снега.

В мощных циклонических системах, из которых выпадает боль­шая часть снежных осадков, значительные объемы восходящего воздуха охлаждаются вследствие адиабатического расширения. При достаточной влажности на обширных пространствах обра­зуются высокослоистые и слоисто-дождевые облака. После форми­рования этих облаков большая часть водяных паров, которые были превращены в лед или воду, достигает земной поверхности в виде осадков, т. е. интенсивность выпадения осадков примерно равна скорости конденсации и сублимации. Основными факторами, опре­деляющими скорость сублимации и конденсации, служат верти­кальная скорость, температура и давление воздуха. Фалкс вывел приблизительную зависимость интенсивности, выпадения осадков Р в слое восходящего потока насыщенного воздуха с еди­ничным поперечным сечением

Р = bω∆z,

где b — коэффициент, значение которого зависит от температуры и давления в слое восходящего потока; ω — вертикальная скорость воздуха; ∆z — толщина слоя. При условиях, характер­ных для образования снега (температура ниже 0°С и высота ме­нее 6 км), интенсивность выпадения осадков быстро уменьшается с понижением температуры и гораздо медленнее — с уменьшением давления (увеличением высоты). Вертикальная скорость опреде­ляется в основном характеристиками циклонической системы и влиянием особенности земной поверхности на воздушные потоки. Другой важной характеристикой снежных осадков служит их продолжительность. В циклонической системе она зависит от нескольких факторов, в частности от скорости ее перемещения и траектории, а также размеров и формы поверхности, на которую падают осадки.

48 Вопрос. Ветер, его основные характеристики.

Полный ответ:

Ветер

Ветер - величина векторная в отличие от других метеорологических величин. Климатологическую обработку ветра, поэтому можно вести двумя способами: обрабатывать раздельно каждую из его составляющих (в полярных координатах это модуль вектора, или скорость ветра, и его направление) или рассматривать скорость и направление совместно.

Большая часть характеристик ветра получена первым способом. В качестве базовых характеристик скорости вычисляются средняя месячная скорость ветра, коэффициенты вариации и асимметрии для суток в целом и по срокам, автокорреляционная функция срочных значений, месячный и годовой максимумы скорости, повторяемость различных градаций скорости ветра, а также число дней со скоростью ветра, равной или превышающей заданное значение.

Направление ветра характеризуется повторяемостью различных румбов как по каждому из сроков, так и для всех сроков вместе.

Климатическими характеристиками ветра как вектора служат модуль среднего вектора скорости ветра, который вычисляют только для решения прикладных задач, и повторяемость различных сочетаний скорости и направления ветра.