15. Водный режим атм-ры. Влагооб.: малый, большой, внутримат. Водный баланс.

Водный режим атмосферы - непрерывный процесс перемещения воды, связанный с ее фазовыми преобразованиями, происходящий в границах климатической системы и явл-ся важнейшим климатообр. процессом.

Различают внутренний и внешний влагооборот.

Выпадение осадков на ограниченной территории суши за счет водяного пара, образов-ся над этой территорией, наз-ся внутренним влагооборотом данной территории. При внешнем влагообороте вы­падают осадки из водяного пара, образовавшегося за пределами данной территории.

Выделяют большой, малый и внутриматериковый влагооборот.

В большом влагообороте взаимодействуют атм-ра, лито­сфера, гидросфера и биосфера. Испарение с пов-сти океана и суши и транспирация обеспеч. поступление водяного пара в атм-ру. Облака, попадая в потоки общей циркуляции атм-ры, переносятся на значительные расстояния, а осадки могут вы­падать в любой точке на пов-ти Земли. С частей континентов вода вновь поступает в Океан путём поверхностного (речного и ледникового) и подземного стока.

Малый влагооборот - над океанами, взаимодей­ствуют атм-ра и гидросфера. Испаряющаяся с пов-ти Океана влага в большей своей части выпад. обратно на морскую пов-ть. Благодаря испар-ю в атм-­ру поступ. водю пар, образуются облака и выпад. осадки над океанами.

Внутриматериковый влагооборот, для областей вну­треннего стока.

Территории, не имеющие стока в Мировой океан, называют областями внутреннего стока (бессточными). 32 млн км². Вода, испарившаяся с замкнутых территорий суши и вновь выпад. на нее же, образует внутриматериковый круговорот. Крупнейшие области Арало-Каспийская, Сахара, Аравия, Центрально-Австралийская. Воды этих областей обмениваются влагой с периферийными областями и океаном в основном путём переноса её воздушными течениями.

Водный баланс Земли – равенство между кол-ом воды, поступ. на пов-ть земного шара в виде осадков, и колом воды, испаряющейся с пов-ти.

16. Водный режим атм-ры: испарение и испаряемость. Геогр-ие особенности распред. Испарения и испаряемости.

Испарение — процесс фазового перехода вещ-ва из жидкого состояния в парообразное или газообразное, происходящий на пов-ти вещества. Испаряемостью называют максимально возможное испаре­ние, не ограниченное запасами влаги. 

Геогр-ое распред. испаряемости и испарения

Величина испаряемости характеризует, насколько погода и климат в данной местности благоприятствуют процессу испа­рения. Однако испаряемость не всегда совпадает с фактическим ис­парением с пов-ти почвы. Для почвы с недостаточным увлажнением величина испарения меньше, чем для водной пов-ти при тех же условиях, т. е. меньше испаряе­мости; просто потому, что не хватает влаги, которая могла бы испаряться. Например, в условиях Средней Азии испаряемость летом очень велика из-за большого дефицита влажности при высоких темп-ах. С водных пов-ей в этом рай­оне, например, Аральского моря, испаряется большое кол-во воды с ед. пов-ти. Но поблизости, в пустынях, где осадки очень малы, испарение из иссушенной песча­ной почвы также очень мало; испаряться нечему. Рассмотрим числовые величины испаряемости на суше, определенные либо по испарению с водных пов-ей в при­борах (испарителях), либо путем расчетов для небольших вод­ных поверхностей по средним значениям др. метеорол-их элементов (для этого существуют эмпирические формулы). В полярных областях, при низких темп-ах испаряющей поверхности, как упругость насыщения Е_s так и фактическая упругость е малы и близки друг к другу. Поэтому разность (E_s - е) мала, и вместе с ней мала испаряемость. На Шпицбер­гене она только 80 мм в год, в Англии около 400 мм, в Средней Европе около 450 мм. На Европейской территории России испаряемость растет с северо-запада на юго-восток вместе с ростом дефицита влажности. В Ленинграде она 320 мм в год, в Москве 420 мм, в Луганске 740 мм. В Средней Азии с ее высокими лет­ними темп-ами и большим дефицитом влажности испаряе­мость значительно выше: 1340 мм в Ташкенте и 1800 мм в Нукусе. В тропиках испаряемость сравнительно невелика на побе­режьях и резко возрастает внутри материков, особенно в пу­стынях. На Атлантическом побережье Сахары годовая ис­паряемость 600—700 мм, а на расстоянии 500 км от берега — 3000 мм. В наиболее засушливых районах Аравии и пустынь по Колорадо она выше 3000 мм. Только в Южной Америке нет областей с годовой испаряемостью более 2500 мм. У экватора, где дефицит влажности мал, испаряемость отно­сительно низка: 700—1000 мм. В береговых пустынях Перу, Чили и Южной Африки годовая испаряемость также не более 600—800 мм. Влажная почва, покрытая растит-ю, может терять влаги больше, чем водная пов-ть, т.к. к испарению + транспирация. Но почва в районах с недостаточным увлажнением,испаряет меньшее ко­л-во воды; не более того, что она получ. в результате впитывания дождевой и талой воды. 17. Хар-ка влажности воздуха: абсолютная, относ-ая и макс-ая влажность; упругость водяного пара, упругость насыщения, точка росы и др. Суточный и годовой относительной влажности.

Влажность воздуха хар-ся следующими показателями:

- упругость водного пара (е) – парциальное давление водного пара в воздухе. Выражается в н/м² или мб (миллибарах). Упругость водного пара е можно определить по психрометрической формуле :

e = E^'– A(t – t^') p , (3.1)

где E^'– упругость насыщения водяного пара при температуре смоченного термометра;

t – температура сухого термометра, °С;

t^'– температура смоченного термометра, °С;

р – атмосферное давление, мб;

А – коэф, зависит от скорости ветра. Для станционного психрометра А=0,0007947, для аспирационного психрометра А=0,000662.

При каждой темп-ре упругость пара е не может превышать предельного значения Е. Водяной пар, упругость кот. достигла предельного значения (е = Е), называется насыщенным. Упругость насыщенного пара Е называют упругостью насыщения. Значение Е определяется для конкретного значения темп-ры воздух по формулам:

мб (над водой) Или, мб. (над льдом) 

- дефицит влажности d– это разность между упругостью насыщения при данной температуре и упругостью водного пара, который содержится в воздухе.

d = Е - е, (мб)

- относительная влажность r – отношение упругости водного пара, который содержится в воздухе к упругости насыщения при данной температуре над плоской поверхностью чистой воды.

- точка росы τ– это темп-ра, до кот. нужно охлаждать воздух при постоянном давлении, чтобы вод. пар, кот. сод-ся в нем стал насыщ.

Разность между темп-ой воздуха и точкой росы называется дефицитом точки росы (Д):

Д = t - τ , °С (3.6)

- абсолютная влажность а– масса водного пара, который помещается в единице объема воздуха.

 г/м³,

где α – объемный коэффициент теплового расширения газов, равный 0,004;

t – температура воздуха в °С;

е – упругость водяного пара, гПа;

Между абсолютной влажностью и упругостью водяного пара (в системе СИ), существует соотношение:

а = 2,17· 10^-3 · е/T кг/м³,

где е – упругость водяного пара, гПа;

T – температура в градусах Кельвина.

Или

г/м³ 

- удельная влажность q– это отношения массы водяного пара к массе влажного воздуха.

 г/кг влажного воздуха 

- отношение смеси S– это отношения массы водяного пара к массе сухого воздуха в фиксированном объеме влажного воздуха.

- дефицит точки росы τ – это разность между температурой воздуха и точкой росы.

Δ = t - τ.

18. Конденсация вод. Пара в атм-ре и на зп. Наземные гидрометеоры: основные виды и условия их образования.

Это осадки в виде капелек, кристаллов или аморфных на вид атм-ых отлож-й льда, возник. на ЗП и на пов-ти наземных предметов путём конденсации или кристаллизации на них вод. пара. Это роса, жидкий налёт, иней, твёрдый налёт, изморось. Сюда же относят гололед.

Наиболее распространенным видом наземных гидрометеоров является роса. Роса - мельчайшие капли воды, образовавшиеся в процессе конденсации на ЗП, особенно на траве, а так же на горизонтальных пов-ях предметов, вечером и ночью в теплое время года. Роса возникает на самой пов-ти предметов при отсутствии тумана в нижних слоях воздуха. На листьях с несмачиваемой пов-ью (например, ландыша) капли росы слив-ся между собой в более крупные.

Причина выделения росы состоит в том, что пов-ть почвы и особенно раст-ти (трава, листья) охлаждается путем ночного излучения) до точки росы. Поэтому и воздух, соприкасающийся с такой пов-ью, охлаждается. Если темп-ра его падает ниже точки росы, то происходит выделение жидкой воды на пов-ти. Необходимым условием для выделения росы, является ясная и тихая погода, при которой ночное излучение особенно велико. Обильная роса может дать 0,1-0,5 мм/ночь, в тропиках 3 мм/ночь. По наблюдениям в Англии, роса в равнинной местности может дать за год 10-30 мм осадков. Близкие к этому значения – в среднем за год 10 мм – получены для Средней Европы. В Южной части Африки роса может дать свыше 40 мм в год. В теплых и влажных тропич. Обл., где влагосодержание воздуха велико, роса может быть обильной и может стекать с деревьев и крыш.

Жидкий налет-пленка воды, возникающая на холодных, вертикальных, пов-ях в пасмурную и ветреную погоду. Причина осаждения состоит уже не в ночном излучении, а в адвекции сравнительно теплого и влажного воздуха после холодной погоды. Пов-ти, о кот. идёт речь (стены, заборы, стволы деревьев), охлаждены во время холодной погоды. Соприкасаясь с ними, влажный воздух охлаждается, и часть водяного пара конденсируется. Этот процесс происходит на наветренных пов-ях, которые при этом покрываются мельчайшими каплями (запотевают). Иней - ледяные кристаллы различной формы, длиной порядка нескольких мм, возникающие на траве, почве и различных гор-ых пов-ях при таких же условиях, как и роса, но только при отриц-ых темп-ах подстилающей пов-ти. Водяной пар из воздуха, соприкасающегося с холодной пов-ью, сублимируется на ней в виде кристаллов. Иней возникает и на пов-ти снежного покрова.

Изморозь - рыхлые белые кристаллы, нарастающие на ветвях деревьев, на хвое, проводах, проволочных изгородях и др. тонких предметах. Эти кристаллы образуют длинные, легко осыпающиеся нити. Изморозь нарастает при значительных морозах и при тумане. Переохлажденные капли тумана, замерзшие при соприкосновении с предметами, дают начало дальнейшему образованию кристаллов. Нарастание изморози происходит с наветренной стороны предметов. Достаточно сильный ветер легко сдувает возникшую изморозь. Осаждение изморози может быть очень значительным, особенно в горных лесах. Изморозь часто называют инеем. Это два совершенно разных явления и по условия образования, и по форме. Образование слоя плотного льда на ЗП и на предметах в результате намерзания капель переохлажденного дождя, мороси или обильного тумана называется гололедом. Гололед не выделяется из воздуха путем сублимации на наземных предметах, как рассмотренные выше виды твердых гидрометеоров. Для его образования необходимо выпадения переохлажденных капель, возникших в атмосфере.

19. Облака: образование, состав и осн.Типы облаков. Международная классификация облаков: облака верхнего, среднего и нижнего ярусов; облака вертикального развития.

Облако — большой сгусток вод. или иного пара (пыли) в атм-ре З. или др. планеты. Облака сост. из мельчайших капель воды и/или кристаллов льда.

Конвективные облака( Кучевые,Кучево-Дождевые)

Облака термической конвекции форм-ся за счёт неравномерного нагрева снизу и подъёма более тёплых воздушных масс.

Облака динамической конвекции форм-ся за счёт вынужденного подъёма воздуха перед горами.

Волнистые (Перисто-кучевые,высококучевые,слоисто-кучевые)

Волнистые облака образуются в антициклонах при инверсии, когда нижняя граница инверсии совпадает с уровнем конденсации. На границе между тёплым менее плотным (сверху) и холодным более плотным (снизу) воздухом при движении развиваются воздушные волны. На их гребнях поднимающийся воздух адиаботически охлаждается — образуются облака в виде валов и гряд. В ложбинах волн воздух опускается, адиабатически нагревается, удаляется от состояния насыщения — образуются просветы голубого неба.

Облака восходящего скольжения(Перистые,Перист.-слоист.,Высокослоист.,Слоист.-дождевые) образуются при встрече тёплых и холодных воздушных масс. Они возникают в результате адиабатического охлаждения тёплого воздуха при его подъёме по холодному.

Облака турбулентного перемешивания(слоистые) - результат поднятия воздуха при усилении ветра, особенно если в приземных слоях наблюд. туман, кот. постепенно переходит в слоистые облака.

 Облака верхнего яруса (в средних широтах высота — от 6 до 13 км):Перистые,Перисто-кучевые,Перисто-слоистые

Облака среднего яруса (в средних широтах высота — от 2 до 6 км):Высококучевые,Высокослоистые.

Облака нижнего яруса (в средних широтах высота — до 2 км):Слоисто-дождевые,Слоисто-кучевые,Слоистые

Облака вертикального развития (облака конвекции):Кучевые,Кучево-дождевые

20. Атм-ые осадки. Образование осадков: конденсация, сублимация и коагуляция. Классификация осадков по агрегатному состоянию и хар-ру выпадения (ливневые, обложные, моросящие).

Атмосфе́рные осадки — вода в жидком или твёрдом состоянии, выпадающая из облаков или осаждающаяся из воздуха на ЗП и др.

К осн. Физ. процессам, обеспеч. образование осадков, относятся процессы конденсации (сублимации) и коагуляции.

Процесс конденсации - это переход воды из газообразного в жидкое состояние. Чаще конденсация происходит тогда, когда темп-ра воздуха снижается до темп-ры точки росы.

Сублимация - это процесс образования кристаллов льда или снега в атмосфере.

Коагуляция-объединение мелких частиц в большие по размеру агрегаты. Слияние микрокапель проходит в результате молекулярно-тепловых движений, а также турбулентного перемешивания

Обложные Осадки, связанные с тёплыми фронтами. Хара-тся монотонностью выпадения без значительных колебаний интенсивности. Начинаются и прекращаются постепенно. Длительность непрерывного выпадения составляет обычно несколько часов (а иногда 1—2 суток), но в отдельных случаях слабые осадки могут длиться полчаса-час. Выпадают обычно из слоисто-дождевых.

Моросящие осадки хар-тся небольшой интенсивностью, монотонностью выпадения без изменения интенсивности; начинаются и прекращаются постепенно. Длительность непрерывного выпадения составляет обычно несколько часов (а иногда 1—2 суток). Выпадают из слоистых облаков.

Ливневые осадки, связанные с холодными фронтами. Хар-тся внезапностью начала и конца выпадения, резким изменением интенсивности. Длительность непрерывного выпадения составляет обычно от нескольких минут до 1—2 часов (иногда несколько часов, в тропиках — до 1—2 суток). Нередко сопровождаются грозой и кратковременным усилением ветра. Выпадают из кучево-дождевых.