Атмосферные осадки
Атмосферные осадки — вода, которая выпадает на Землю в различном состоянии из атмосферы (облаков), либо из испарений.
Виды осадков
Есть несколько классификаций видов осадков. Наиболее популярная — по природе их происхождения:
- Из облаков. Это такие осадки как дождь, снег, морось, град.
- Из воздуха. Этот вид атмосферных осадков образуется из воздуха, близкого к земле, и который излишне насыщен водяным паром. К такому виду относится роса, иней, гололед, изморось.
Также достаточно популярным критерием деления атмосферных осадков на группы и виды является их плотность. Выделяют твердые и жидкие осадки. Твердые образуются при температуре воздуха ниже 0 градусов, а жидкие при температуре выше 0 градусов.
Осадки из облаков
Каждое облако на небе состоит из маленьких капель воды. Возникает вопрос — если все облака состоят из воды, то почему каждый день не идёт дождь, ведь практически каждый день мы видим на небе облака? Связано это с тем, что облака не являются едиными, а капли воды в них могут значительно отличаться в своем размере. Для понимания этого приведена картинка ниже с видами облаков в атмосфере.
Дождь
Большинство облаков состоят из капель, размер которых не превышает 0,01 мм. Вес такой капли настолько мал, что под давлением испарений и воздушных масс она не может выпасть на землю в виде осадков. За счёт того, что капли в облаках являются не статичными, а постоянно движутся, они сталкиваются и объединяются в более крупные купли. Как только размер капли превышает 0,1 мм, выпадает на землю в виде дождя. Размеры самих капель могут быть разнообразными в зависимости от процессов, которые происходят в облаках. Каждый из нас наверное замечал, что иногда дождь идёт с мелкими каплями, а иногда капли падают очень крупные. Это как раз и связано с тем, что в облаках капли соприкасаются и иногда образуют более мелкие капли, а иногда менее более крупные.
Всё о чём мы говорили выше про дождь характерно и для снега. Единственное исключение заключается в том, что дождь формируется при температуре воздуха выше 0 градусов, а снег при температуре воздуха ниже 0 градусов. Если во время дождя капли образуют между собой более крупные капли и падает на землю, то в зимнее время при отрицательных температурах облака состоят из маленьких кристаллов, которые по своей форме напоминают иглы. Они также соприкасаются, образуя снежинки. Снег является очень важным, особенно в районах, где происходит смена климата. Связано это с тем, что зимой снег защищает поля от излишних морозов, несется дополнительную влагу для питания рек и почвы, пополняет подземные воды и так далее. Если говорить про умеренные широты, которые в том числе характерны и для России, то здесь в среднем толщина снега составляет от 30 до 50 см. Разумеется, что чем выше в горы, тем снега больше. Также нужно вспомнить и про климат и погоду, что для различных районов суши количество осадков является различным в результате температур и движения воздуха. Это характерно и для снега.
Град как правило образуется в кучево-дождевых облаках. Единственным необходимым условием для формирования города является сильное движение воздушных масс от земли к атмосфере и столкновение теплого воздуха с холодным. Как правило, движение воздуха вверх происходит в виде испарений. Общая схема образования града следующую. Капли в облаке достигают необходимых размеров для формирования дождя после чего дождь начинается. Воздушные массы, давящее с земли, в атмосферу являются активными и не дают каплям падать, а поднимают их вверх. Как только капли достигают области атмосферы с отрицательной температурой, они замерзают, образуя льдинки. Масса тела такой льдинки становится заметно тяжелее, и она падает вниз. На пути движения вниз она соприкасается с другими каплями, периодически подтаивает, в результате чего может несколько раз подниматься в области с отрицательной температурой, там замораживается и вновь летит к земле. В результате иногда град очень крупный.
Мировым рекордом для града является льдинка, которая весила 7 кг. Этот град выпал на землю в 1981 году в Китае. Для демонстрации того, насколько разрушительной силой обладает град можно привести примеры града, который выпал в Индии в 1961 году. Этот град в своих самых крупных льдинках достигал веса в 3 кг. При прямом попадании на слона это приводило к гибели животного.
В некоторых странах люди искусственно борются с градом. Для этого используются различные способы, в том числе и выстрелы с химическими элементами в атмосферу. Эти химические элементы повышают температуру, в результате град выпадает на землю уже в виде простого дождя.
Типа осадков дождем по влажности воздуха
В зависимости от влажности воздуха, количества облаков, скорости и направления движения ветра можно выделить 3 группы атмосферных осадков:
- Моросящие. Это может быть как снег, так и дождь. Такой вид осадков очень мелкий, часто напоминает по содержанию крупу.
- Ливневые. Эти осадки очень сильные, но непродолжительные.
- Обложные. Эти осадки выпадают с средней силой и интенсивностью, но отличаются своей продолжительностью.
Осадки из воздуха
Осадки из воздуха образуются при охлаждении земной поверхности, когда происходит сталкивание с воздушными массами, насыщенными влагой. Например, если светит солнце, оно достаточно легко прогревает земную поверхность, вследствие чего образуется испарение. Как только солнце садится, поверхность земли охлаждается, но воздух всё ещё насыщен влагой. Именно эта влага и оседает в виде осадков. В теплое время года такой избыток влаги оседает на поверхности в виде росы. Если же говорить о холодном времени года, то при температуре воздуха ниже 0 градусов, образуется иней.
Приборы измерения
Для измерения количества атмосферных осадков, который выпадает на землю, используется прибор осадкомер. По своей форме прибор напоминает большое ведро, которое со всех сторон защищено, и которое устанавливается на высоте 2 м. Чтобы понять какое количество осадков выпадает из атмосферы 2 раза в день жидкость из ведра сливается в специальный мерный стакан. Замеры на всех метеорологических станциях производятся в 7:00 утра и в 7:00 вечера.
Если мы говорим про жидкие виды осадков, то они просто выливаются в стакан и производятся изомеры. Если же говорим об осадках в виде, например, снега, то снег сначала оттаивают в теплом помещении, и только после этого производят замеры. Данные по двум суточным замерам суммируются, в результате чего получается количество осадков, которые выпали на определенный участок суши из атмосферы за определенный день. В дальнейшем определяется месячное количество осадков, годовое количество и среднегодовое на основании данных за большое количество лет.
Количество осадков на Земле
Атмосферные осадки, выпадающие на Земле, распределяются неравномерно. На объем осадков оказывают влияние географического положения, удалённость от уровня моря, среднегодовая температура, направление движения воздушных масс и ветров, морские течения и так далее. Ниже представлена карта распределение атмосферных осадков на нашей планете.
Одним из самых больших заблуждений является то, что на количества выпадающих атмосферных осадков непосредственное влияние оказывает приближенность к морю. Часто люди говорят, что чем ближе к морю, тем больше осадков. Для того чтобы развеять этот миф взгляните на рисунок ниже.
Для рассмотрения берём 3 города: Владивосток в России, Аден в Йемене, Абердин в Великобритании. Все города находятся на берегу океана. Однако если рассмотреть количество осадков, которые выпадают в год, то можно увидеть, что в Абердине осадки распределены примерно равномерно в течение всего года, во Владивостоке осадки в основном выпадают летом, а в Адене осадков практически нет. Связанно это с направлениями ветров, которые господствуют в этих районах. Так, если мы будем рассматривать Абердин, то здесь и зимой и летом дует Западный ветер, который несет с собой влажный Атлантический воздух. Во Владивостоке господствуют пассаты, когда летом на сушу идет прохладный и влажный Тихоокеанский воздух, а а зимой осадков практически нет из-за того что воздух идет с континентальной суши. Что касается йеменского Адена, то и зимой и летом здесь господствуют северные ветра, которые несут с собой минимальное количество влаги.
Практическая работа по теме «Атмосферные осадки»
Обычно для анализа объема атмосферных осадков предоставляется таблица, разбитая по месяцам. Примером таблицы может служить следующий источник данных.
На основании этих табличных данных можно построить диаграмму атмосферных осадков для конкретного региона. Для указанных данных диаграмма получается следующей.
Эти данные позволяют говорить о том что в данном регионе основное количество осадков выпадает летом. Интересно, что количество осадков летом обычно сопровождается определенным мифом. Для примера можно привести классический школьный эксперимент. Очень часто на уроках географии учитель спрашивает учащихся в какое время года выпадает максимальное количество осадков. В большинстве своём учащиеся говорят про осень, когда сыро и много дождей. На самом деле статистически большее количество осадков выпадает летом. Однако это становится не столь заметным, поскольку температура воздуха летом высокая и влага достаточно быстро испаряется.
Источник
Экология СПРАВОЧНИК
Информация
Лед атмосферный
АТМОСФЕРНЫЙ ЛЕД. Ледяные частички, взвешенные в атмосфере (твердые облачные элементы) или выпадающие из атмосферы на земную поверхность (твердые осадки), а также ледяные кристаллы или аморфный налет, образующийся на земной поверхности, на поверхностях наземных предметов (твердые наземные гидрометеоры) и на летательных аппаратах в воздухе (обледенение самолета).[ . ]
Твердая фаза воды; вещество, кристаллизующееся в гексагональной системе. Плотность Л. при 0° равна 0,917 г/см3. Теплоемкость Л. уменьшается с понижением температуры от 0,5 при 0° до 0,4 кал/г-град при —40°. Теплопроводность Л. практически не зависит от температуры и равна 1,5 кал/м-ч град. Теплота плавления Л. приблизительно равна 80 кал/г, или 73 кал/см3. Теплота испарения Л. в среднем приблизительно 700 кал/г. При температуре —1° лед переходит в воду под давлением около 130 кг/см2. С понижением температуры величина давления, необходимого для плавления льда, возрастает приблизительно на 100 атм на каждый градус. При длительных статических нагрузках и под действием собственного веса лед обладает текучестью (напр., текучесть ледников). Для мгновенных нагрузок Л. представляет упругое тело с пределом пластичности в 12 раз меньшим, чем, напр., у свинца (13 кг/см2 при невысоких температурах). Твердость Л. резко повышается с понижением температуры. При —1° она 1,5 (тверже графита), а при —40° — 4 (тверже мрамора). См. еще атмосферный лед.[ . ]
ЛЕД АТМОСФЕРНЫЙ — твердая фаза воды в атмосфере, образующаяся либо в виде отдельных кристаллов различных форм, находящихся во взвешенном состоянии в воздухе (ледяные облака, ледяной туман), либо в виде твердых осадков, выпадающих из облаков (снег, крупа, град). Разновидностями Л.а. являются иней, изморось, гололед, осаждающиеся на земных предметах, а также различные виды льда, отлагающегося на поверхности самолета.[ . ]
Представления Галлея [284] о характере атмосферной циркуляции с подъемом теплого воздуха в тропиках и опусканием более холодного воздуха в более высоких широтах были, по-видимому, основаны на известных в то время закономерностях, присущих невращающимся жидкостям. Вместе с тем в невра-щающейся системе зонально симметричное распределение источников и стоков тепла не приводит к движению на восток или на запад и в этом и состоит основной недостаток схемы Галлея. Значение вращения позднее было осознано Гадлеем [283], который продемонстрировал, что принцип сохранения момента количества движения позволяет объяснить существование направленной на восток составляющей пассатов (хотя в своих построениях он ошибочно исходил из закона сохранения не углового момента, а угловой скорости). Последующее развитие моделей циркуляции обсуждалось в работе Лоренца [485]. В девятнадцатом веке были предприняты большие усилия по построению моделей, которые позволяют качественно правильно воспроизвести поверхностные распределения и в общем соответствуют положениям, выдвинутым Гадлеем. В работе Веттина 1857 г. [814] (см. [221]) был предложен существенно иной подход, в котором циркуляция атмосферы моделировалась с помощью вращающегося сосуда, в качестве рабочей жидкости был использован воздух, а движение генерировалось с помощью источников и стоков тепла (таких как лед). Несмотря на перспективность этого подхода он был развит лишь спустя примерно сто лет.[ . ]
Предельная температура существования гидрата хлора при атмосферном давлении 9,6° С. При —0,24° С и давлении 244 ммрт. ст. одновременно существуют четыре фазы: гидрат хлора; лед; вода, насыщенная хлором; газообразный хлор, насыщенный парами воды. При 28,7° С и давлении 0,608 МПа также существуют четыре фазы: гидрат хлора; вода, насыщенная хлором; жидкий хлор, насыщенный водой; газообразный хлор, насыщенный парами воды. Упругость паров хлора над водой р, мм рт. ст., при разных температурах /, 0 С, приведена в таблице.[ . ]
Ход анализа. Для определения микроконцентраций хлоропрена в атмосферном воздухе используется метод концентрирования проб. Пробу концентрируют в и-образной стальной трубке, заполненной ИНЗ-600, с нанесенной на него жидкой фазой трикрезилфосфата (20%), охлаждаемой до —78° С смесью сухой лед— ацетон. Скорость отбора проб 0,5 л/мин, пробу предварительно осушают ангидро-ном. Десорбцию осуществляют при 100° С в течение 0,5—1 мин, подсоединив концентрационную трубку к крану-дозатору.[ . ]
Любопытно было выяснить давление, под которым находятся газы, включенные в лед. Для этого достаточно было измерить плотность тех образцов, в которых исследовалось количество включенного газа. Простой пересчет, произведенный на основании таких определений, показал, что, несмотря на большие напряжения, которые естественно предполагать внутри льда при его образовании в сосуде, газы находятся в нем под атмосферным давлением.[ . ]
Формы и разновидности отвердевшей воды многообразны даже в обычных условиях: лед морской, пресноводный, атмосферный и др.[ . ]
Отбор проб. Во избежание потерь спирта, поглотители при отборе проб помещают в лед или охлаждающую смесь. В каждой точке отбирают не менее двух параллельных проб; отмечают температуру воздуха и атмосферное давление.[ . ]
Наиболее распространенным в природе и поэтому лучше изученным [24, 218—220, 301, 398] является гексагональный лед 1/г, образующийся при атмосферном давлении и плавном понижении температуры ниже 0° С (рис. 45). При охлаждении до —130° С [26, 96] образуется кубический лед 1с с иным расположением молекул в кристаллической решетке, но тем не менее с совершенно тождественным спектром поглощения [219, 220]. При дальнейшем понижении температуры (ниже — 150° С) образуется аморфный или стеклообразный лед.[ . ]
ВЙЧНЫЙ СНЕГ — скопление снега и льда в полярных и горных странах. а также в горах выше снеговой линии, где баланс твердых атмосферных осадков является положительным и из года в год сохраняется некоторая часть снега, который накапливается и превращается в лед.[ . ]
В твердой фазе вода также обладает аномальными свойствами. Поражает огромное разнообразие форм ледяных кристаллов (снежинок) в атмосфере. В атмосферных условиях существует только одна из возможных кристаллических структур льда — гексагональная, тогда как при температурах ниже —70° С кристаллы льда приобретают кубическую структуру, при еще более низких температурах лед вообще теряет свою кристаллическую структуру — он становится аморфным.[ . ]
Факторы, контролирующие распространение ледников, сложны, но в основном росту ледников благоприятствуют низкие температуры и большое количество атмосферных осадков. Питание ледников происходит в зоне аккумуляции (рис. 13.1), где снег погребается и уплотняется под последующими снегопадами и при повторном замерзании воды, просачивающейся во время летних оттепелей. По мере отжимания воздуха плотность льда растет. Образующийся в результате лед состоит из взаимопрорастающих кристаллов льда с изолированными пузырьками воздуха и фактически герметичен как для воздуха, так и для воды [1869].[ . ]
Природное образование, состоящее в основном из глетчерного льда. Под влиянием силы тяжести, давления вышележащих слоев и присущей ему пластичности и текучести глетчерный лед глубоких горизонтов стекает в виде Л. вниз по склону горы или по дну речной долины. Верхняя часть Л. остается в обстановке положительного баланса твердых атмосферных осадков (выше снеговой линии) — это фирновый бассейн; нижняя часть Л., сползающая в области ниже снеговой линии, называется языком.[ . ]
Образование МДС особенно активно происходит при критических изотермах 40,33,27,4,0,4, -6, -10, -16, -20, -34, -40° С, соответствующих (иногда с небольшим превышением, обусловленным изменением фазовой прочности кристалла в атмосферном электрическом поле) критическим точкам фазовых переходов аллотропных форм льда (40,33,27° С — лед VI-лед VII, 4° С — лед VII-лед VIH, 0,16° С — У-жидк.-У1; -6,-10° С -IV-V; -16° С -Ш-жидк.-V; -20° С — III-IV; -34° С — I-II-III; -40° С — IV-V) [17].[ . ]
Плотность льда р очень слабо зависит от давления и температуры. За исключением верхнего слоя ледников толщиной до нескольких метров или десятков метров, в котором происходит превращение снега в фирн и затем в лед с его последующим уплотнением, р/ можно приближенно считать постоянным (около 0,9 г/см3; у чистого льда при атмосферном давлении и нулевой температуре рг- = 0,91676 г/см3). Однако поле температуры в леднике все же влияет на движение льда, но не через плотность рг, а через вязкость (17.4) и (в случае донного таяния) через краевое условие на дне. Расчет поля температуры можно осуществлять при помощи уравнения теплопроводности вида (17.2) с добавлением в его правую часть притока тепла за счет вязкой диссипации кинетической энергии — р гФ2 и с краевым условием теплового бюджета вида (9.10) на поверхности ледника з = £, тогда как на дне ледника, по-видимому, надо учитывать геотермический поток тепла и возможность таяния льда (а на нижней поверхности шельфового ледника — поток тепла’ из воды в лед и возможность намерзания или стаивания льда). Отдельной задачей может быть расчет формирования жидкого стока на ледниках (и его вклада в теплопе-ренос).[ . ]
Ледником, по С. В. Калеснику, называется естественная масса фирна и льда, обладающая постоянным собственным движением, расположенная главным образом на суше и образованная путем накопления и преобразования твердых атмосферных осадков. Ледники существуют длительное время, имеют определенную форму и значительные размеры. Зарождение ледников происходит в области положительного снежного баланса. Образовавшийся глетчерный лед, придя в движение, достигает снеговой границы и, перейдя через нее, попадает в область отрицательного баланса, где происходит таяние льда. Таким образом, в каждом леднике существуют две характерные области: область питания ледника, или фирновая область, и область стока, или язык ледника. Граница между областями питания и стока называется фирновой линией. Указанные области наиболее отчетливо выражены у горных ледников. Ледник при движении производит обработку склонов долины и дна своего ложа. Обломки горных пород, попадая на поверхность ледника, движутся вместе с ним. Часть этого материала сохраняется на поверхности и образует поверхностные морены, располагающиеся в виде продольных валов на поверхности ледника. Часть материала проникает внутрь и образует в н у т р е н н ю ю и нижнюю морены.[ . ]
Полученные спектральные данные ПМР протонов воды в коллагене позволяют предположить, что его структурообразующие свойства обязаны ассоциату положительной полярности. Характер температурной зависимости основной частоты соответствует изменению толщины структурированных слоев в ассоциате, а появление расщепления при температуре 20° С и менее может быть связано с процессами образования газогидратных структур в структурированных слоях с участием растворенных атмосферных газов. При уменьшении температуры происходит перераспределение термодинамических условий в ассоциате в сторону большей стабилизации газо-гидратов. Подобное перераспределение естественно происходит за счет уменьшения доли неискаженной структурированной воды (доменов аллотропной формы льда), что отражается в уменьшении интенсивности центрального пика в спектре ПМР коллагена. Изотерма для -10° С, по-видимому, соответствует температуре фазового перехода материнской кристаллической форме центральной части ассоциата, представленной, вероятно, льдом V [25]. Лед V обладает более плотной структурой по сравнению с выше-лежащими по фазовой диаграмме льдами, что сопровождается связыванием свободных для вращения гидроксильных фрагментов молекул воды.[ . ]
Источник
