Атмосферная влага и осадки

В результате процесса испарения в воздух поступает водяной пар. В атмосферном воздухе всегда имеется то или иное количество водяного пара. Содержание водяного пара в воздухе называется влажностью воздуха, измеряется в г/м³. Чем выше температура воздуха, тем больше в нем может содержаться водяного пара. Например, при –10^оС в 1м³ воздуха максимально может содержаться 2,35 г водяного пара, а при +10^оС – 9,41 г. Основными показателями, характеризующими влажность воздуха, являются: абсолютная влажность, относительная влажность и точка росы.

Абсолютная влажность – это количество водяного пара, содержащегося в единице объема воздуха. Относительная влажность – это относительная величина, выражающаяся в процентах и показывающая отношение количества водяного пара, содержащегося в единице объема воздуха, к его максимальному количеству, которое может содержаться в том же объеме воздуха при данной температуре (состояние насыщения). Точка росы – это температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы находящийся в нем водяной пар достиг состояния насыщения (при условии неизменной абсолютной влажности и давлении воздуха). Совпадение точки росы с температурой воздуха, при которой наблюдается 100% относительной влажности, приводит к конденсации водяного пара, содержащегося в воздухе, и появлению росы, инея (при отрицательных температурах), тумана и облаков.

Облака образуются в результате конденсации водяного пара, содержащегося в атмосферном воздухе, который, поднимаясь вверх, охлаждается. Облачность измеряется по 10-балльной шкале: 10 баллов, когда все небо закрыто облаками, 5 баллов – половина небосвода, 1 балл – 10% небосвода, 0 баллов – небо ясное. Облака делят по виду на перистые, слоистые или кучевые. Но чаще всего они бывают сложные – перисто-слоистые, слоисто-кучевые и т.д. Перистые облака образуются на больших высотах (около 6000 м) и состоят из ледяных кристаллов. Осадков из них не выпадает. Слоистые облака формируются чаще всего в пределах выше и ниже 2000 м, образуя обложную облачность. Именно они дают основную долю осадков, обычно длительных, затяжных. Кучевые облака достигают большой высоты и имеют куполообразную форму, принимая иногда причудливый вид. С такими облаками связаны ливневые дожди, грозы, град.

Выпадающие из облаков осадки по физическому состоянию бывают жидкими (дождь) и твердыми (град, снег), а по характеру выпадения – моросящими, обложными и ливневыми. Кроме того, их различают по генезису (происхождению): конвективные, фронтальные и орографические. Конвективные осадки выпадают из облаков, образовавшихся в результате интенсивного испарения, они наиболее характерны для жаркого пояса. Фронтальные осадки – из облаков во фронтальной зоне, где сталкиваются холодные и теплые воздушные массы. Орографические осадки – из облаков, образующихся на наветренных склонах гор.

Для измерения количества выпавших осадков используются специальные устройства с предохранением воды от испарения – дождемеры и осадкомеры. Собранная вода сливается в измерительный стакан и оценивается в мм. К атмосферным осадкам, кроме непосредственно выпавшим из облаков, относится также влага, выделившаяся на земную поверхность в результате конденсации – роса, иней, изморозь.

Глобальное распределение осадков зонально. Наибольшее количество осадков (до 2000 мм и более) выпадает в экваториальной зоне. По направлению к тропическим широтам их количество убывает, достигая 300-500 мм, а в пустынных областях – менее 100 мм. В умеренных широтах количество осадков увеличивается, доходя иногда до 1000 мм на западных побережьях материков, особенно перед горами, например Кордильерами. В полярных областях, несмотря на высокую степень облачности, количество садков уменьшается до 100 – 200 мм из-за того, что в результате низких температур в воздухе содержится небольшое количество влаги. Максимальное годовое количество осадков зафиксировано на о. Гавайи – 11684 мм, минимальное – в Ливийской пустыне (Ливия и Египет) и в пустыне Атакама (север Чили), где за год может не выпасть ни капли осадков.

Нельзя по количеству осадков судить об увлажнении той или иной территории. Например, в тундре и пустыне может выпасть одинаковое количество осадков (200 мм), но в заболоченной тундре развита влаголюбивая растительность, а в пустыне – сухолюбивая. Так происходит потому, что увлажнение зависит не только от количества осадков, но и от величины испаряемости. Не путать испаряемость и испарение. Испаряемость – это максимально возможное испарение при данной температуре, а испарение – это существующая (фактическая) величина перехода воды в газообразное состояние в каком-либо месте при данном количестве осадков. Так, например, в тропических пустынях испаряемость может достигать 5000 мм/год, но испарение не будет превышать фактической величины осадков на уровне 100 мм/год. С поверхности твердого вещества (лед, снег) тоже может осуществляться переход воды в газообразное состояние. Такой процесс называется возгонка. По степени увлажнения выделяются гумидные (влажные) и аридные (сухие) области.

Для определения увлажнения используют коэффициент увлажнения (К), представляющий собой отношение осадков к испаряемости за одинаковое время, выражается дробью или в процентах. Увлажнение территорий тоже зональное. Выделяются зоны избыточного увлажнения (К > 1), достаточного (нормального) увлажнения (К примерно = 1), недостаточного увлажнения (К < 1). В зонах избыточного увлажнения формируются болота и произрастают леса, в зонах нормального увлажнения развиты лесостепи и саванны, в зонах недостаточного увлажнения при К от 1 до 0,3 – луговые и сухие степи, при К от 0,3 до 0,1 – полупустыни, а при К < 0,1 – пустыни (табл. 7).

Таблица 7.