Осадки измеряются толщиной слоя выпавшей воды в мм. В среднем на земном шаре выпадает около 1000 мм осадков в год, а в пустынях и в высоких широтах — менее 250 мм в год.
Атмосферные осадки на ЗП распред. очень неравномерно. Одни территории страдают от избытка влаги, другие — от ее недостатка. Наибольшее кол-во атм-ых осадков зарегистрировано в Черрапунджи (Индия) — 12 тыс. мм в год, наименьшее — в Аравийских пустынях, около 25 мм в год. Кол-во осадков измеряется толщиной слоя в мм, который образовался бы при отсутствии стока, просачивания или испарения воды. Распределение осадков на Земле зависит от целого ряда причин: а) от размещения поясов высокого и низкого давления. На экваторе и в умеренных широтах, где формир. Обл. низкого давления, осадков выпадает много. В этих областях нагретый от Земли воздух становится легким и поднимается вверх, где он встреч. с более хол-ми слоями атм-ры, охлаждается, и вод. пар превращ. в капельки воды и выпадает на Землю в виде осадко .
б) распред. осадков зависит и от географической широты. На экваторе и в умеренных широтах выпадает много осадков.
в) распред. осадков зависит от положения местности относ. Мир. океана, т.к. именно оттуда приходит осн. доля водяных паров.
д) распределение осадков зависит также от рельефа.
По хар-ру выпад. осадков в теч. года выд. след. Осн. типы год. хода ос.:
Экваториальный тип. Макс. кол-во осадков приходится после осени и весеннего равноденствия, когда имеют место самые полуденные высоты Солнца и наиболее интенсивно развитые конвективные облака. Мин. кол-во осадков выпадает после летнего и зимнего солнцестояний, когда восход. движения воздуха наименее развитые.
Тропический тип. Для него характерен 1 дожд-ый период, охват. 4 летних месяцев, в остальных 8 месяцев осадки почти не выпадают. Субтропический тип. Свойственна очень малое кол-во осадков за год, особенно в летний сезон. Засушливое лето обусловлено субтропич. Обл. повыш. давления, в кот. преобладают нисходящие потоки воздуха. Зимой эти области уходят в более низкие широты, а на субтропики частично распространяется циклоническая деятельность с ум. широт. Зимой в субтропиках менее засушливо, чем летом. Тип умеренных широт. Наиб. кол-ва осадков - на наветренных склонах гор (Шотландия, Уэльс, Альпы, Скандинавия и т.д.).
Полярный тип. Выделяют континентальный и океанический подтипы полярного типа. Над континентами в полярных широтах макс. наступает летом, что связано с циклонической деятельностью. Над океанами, макс. приходится на зимний период. Всего суммы осадков в полярных широтах незначительны и составляют 100-200 мм.
Пространственное распределение атмосферного давления наз-ся барическим полем. Барическое поле можно отразить на карте соеденив точки с одинаковым давлением изобарами. В пределах одной ограниченной карты изобары могут быть незамкнуты. Часто некоторые изобары могут быть замкнутыми даже в пределах одной карты. Тогда они ограничивают области относительно низкого или высокого давления, называемые барическими системами. Области замкнутых изобар пониженного давления называют циклонами. В циклоне давление возрастает от центра к периферии. Области замкнутых изобар с повышенным давлением в центре называют барическими максимумами или антициклонами. В области барического максимума давление от центра к периферии убывает. Кроме циклонов и антициклонов в барическом поле промежуточные барические системы – барические гребни и ложбины. Ложбина - связанная с циклоном область пониженного давления. Гребень - связанная с антициклоном и высянутая от его центра полоса повышенного давления. Область слабоградиентного поля давления, образующаяся между двумя циклонами и двумя антициклонами, расположенными в шахматномпорядке называется седловиной. Барический градиент — вектор, характеризующий степень изменения атм-го давления в пространстве. Барический градиент = изменению давления (в миллибарах) на ед. расстояния в направлении, в котором давление убывает наиболее быстро. Существуют горизонтальный и вертикальный барические градиенты.
Ветер - горизонтальное движение воздуха относительно ЗП. Ветер характеризуется скоростью, силой и направлением. 1)Скорость ветра выражается: в(м/с),(км/ч); в узлах(в морских милях в час); в условных единицах(баллах шкалы Бофорта). Различают сглаженную и мгновенную скорость ветра. Сглаженная скорость-это скорость ветра за некоторый небольшой промежуток времени, в течение которого производятся наблюдения. Мгновенная скорость ветра сильно колеблется и может быть значительно ниже или выше сглаженной скорости. Значительные колебания режима ветра, обусловленные сильной турбулентностью, при наблюдениях отмечаются особо ( порывистые или шквалистые ветры). Порывистость ветра сильно зависит от скорости: чем больше скорость, тем больше порывистость. Ветер со скоростью меньше 5 м/с считается слабым, со скоростью 6-14 м/с -умеренным, свыше 14 м/с- сильным, 25 м/с- очень сильным, свыше 33 м/с- ураганом. У ЗП скорость ветра чаще всего 4-8 м/с и редко превышает 12-15 м/с. В приземном слое мин. скорости ветра наблюдается ночью. После полудня скорость ветра и его порывистость достигают макс. Летом такой суточный ход скорости ветра имеет место до высоты 100-300 м, а зимой- высоты 20-30 м. Причина суточного хода скорости ветра- суточное изменение интенсивности турбулентного перемешивания. 2)Существует условная шкала для оценки силы ветра в баллах- шкала Бофорта с 12-бальной градацией всего интервала возможных скоростей ветра. Эта шкала связывает силу ветра с различными эффектами его действия: волнения на море, качание ветвей и деревьев, распространение дыма из труб и т.п. Ноль шкалы Бофорта- штиль( полное отсутствие ветра), 4 балла- умеренный ветер, 7 баллов- сильный ветер, 9 баллов- шторм, 12 баллов- ураган. 3)Направление ветра опред. той стороной горизонта, откуда он дует. Для обозначения направления ветра указывают румб( по 16- румбовой системе) либо угол, который горизонтальный вектор скорости ветра образует с меридианом: север-360® или 0®, северо-восток-45®, восток- 90®, юго-восток- 135®, юг-180®, юго-запад- 225®, запад- 270®, северо – запад-315®. Различают 8 основных румбов горизонта: север, северо-восток, юго-восток, юг, юго-запад, запад, северо-запад. При наблюд. направление ветра в высоких слоях атм-ры указывается в градусах , а на наземных метеорологических станциях- в румбах горизонта. Порывистый ветер с резко выраженными колебаниями скорости и направления. 4)При климатологической обработке наблюдений можно для каждого пункта построить розу ветров- диаграмму повторяемости ветра разных направлений по основным румбам. От начала повторяемости координат откладывают направления по румбам горизонта.
24. Силы, действующие на ветер: барический градиент, Кориолиса, трения, центробежная. Геострофический и градиентный ветер. 1.Бари́ческий градие́нт — вектор, харак-щий степень изменения атм-го давления в простр-ве. По числовой величине барический градиент равен изменению давления (в миллибарах) на ед. расстояния в том направлении, в кот. давление убывает наиболее быстро, то есть по нормали к изобар-ой пов-ти в сторону уменьшения давления.
Барический градиент ещё называют барометрическим градиентом. В метеорологии обычно пользуются гориз-ым барическим градиентом, т.е. гориз-ой составляющей градиента на ур. моря или на др. ур.; в этом случае берётся нормаль к изобаре на данном уровне. Обычно гориз-ый барич-ий градиент составляет 1-3 мбар на 100 км, но в тропич. циклонах достигает и дес-ов мбар на100км(1мбар=100 Н/м²).
Барич. град-т явл. одной из причин, кот. привод. к циркуляции атм-ры.
2.Поворотное ускорение, или сила Кориолиса- это отклоняющая сила вращ. Земли(отнесенная к ед. массы).Поворотное ускорение имеет наиб. значение на полюсах, а на экваторе равно 0. Оно обращается в 0, когда скорость ветра равна 0. Значение силы Кориолиса для ветра явл. величиной того же порядка, что и ускорение, создаваемое барич. град-ом. Следовательно, отклоняющая сила вращения З. при движении воздуха может уравновесить силу барического градиента.
3.Сила трения. Трение в атм-ре явл. силой, кот. сообщает сущ. движению воздуха отриц-ое ускорение, т.е. замедляет движение и меняет его направление. Сила трения наиб. у самой земн. Пов-ти. С высотой она убывает и на уровне около 1 км. Становится незнач-ой по сравнению с др. силами, влияющими на движение воздуха. Высота, на кот. сила трения практически исчезает назыв-ся ур. трения. Нижний слой тропосферы до уровня трения называют слоем трения или планетарным пограничным слоем.
4.Центробежная сила направлена по радиусу кривизны траектории наружу, всегда в сторону её выпуклости. Если движение воздуха равномерное, т.е. все силы, действующие на него, уравновешены, то возникает градиентный ветер. В циклоне центробежная сила всегда направлена наружу, против силы барического градиента. В реальных атм-ых условиях центробежная сила меньше силы барич. градиента, поэтому для равновесия действующих сил нужно, чтобы сила Кориолиса была направлена так же, как и центробежная сила. В антициклоне центробежная сила направлена наружу, в сторону выпуклости изобар,так же как сила барического градиента .Сила Кориолиса при этом должна быть направлена внутрь антициклона.
5.Геострофический ветер-это прямолин-ое равном. Движ. воздуха при отсутствии силы трения и отклоняющей силе вращения З., отличной от 0. Поскольку движение равномер., значит, сила барич. градиента и сила Кориолиса уравновеш-ся, т.е равны по величине и направлены противоположно. Скорость геострофич-го ветра прямо пропорц-на величине барич. градиента: чем он больше, т.е чем гуще проходят изобары, тем сильнее ветер. Он представляет собой идеализированную схему. В реальных условиях ветер, возникающий в слоях атм-ры выше 1 км, близок к геострофическому, поскольку с высотой действие силы трения постепенно убывает.
6.Градиентный ветер – гипотетическое установившееся гориз-ое равномерное движение воздуха по круговым траекториям при отсутствии силы трения. Он так же как и геострофический, направлен по изобарам, но не прямолинейным, а круговым. 25. Воздушные массы. Классификация воздушных масс. Фронты в атмосфере. Климатологические фронты. В процессе общей циркуляции атм-ры воздуха тропосферы расчленяется на отдельные воздушные массы, кот. более или менее длительное время сохр. свою индивидуальность, перемещаясь из одних областей З. к др. В гориз-ом направлении воздуш. массы измеряются тысячами кл. По своим темп-ным и др. хар-кам (влажность, содер. пыли) воздуш. массы носят на себе отпечаток той обл. Земли, где воздуш. масса образовалась как единое целое под действием однородной ЗП. Затем, перемещаясь в др. регионы Земли, воздушные массы переносят в эти области свой режим погоды. Преобладание в определенном регионе в данную пору года определенных воздушных масс создает характерный климатический режим этого региона. Существует 4 основных типа воздушных масс с разными зональными центрами. Это массы арктического (антарктического), умеренного, тропического и экваториального типа. Для каждого из этих типов характерен свой интервал значений темп-ры у ЗП и на высотах, свои значения влажности, дальности видимости и т.д. Свойства воздушных масс, прежде всего температура, меняются при их перемещении из одних широт в др. Происходит трансформация воздушных масс. Воздушные массы, кот. перемещаются с более холодной ЗП на более теплую ( из высоких широт к низким), называют холодными массами. На своём пути холодная масса вызывает похолодание в тех районах, которым она проходит. Но при своём движении она сама прогревается, преимущественно снизу, от ЗП. Поэтому в ней возникают большие верт-ые градиенты темп-ры, развивается конвекция с образованием кучевых и кучево-дождевых облаков с выпадением осадков. Воздушные массы, кот. перемещаются на более холодную пов-ть (в более высокие широты), называют теплыми массами. Они приносят потепление, но сами охлаждаются снизу, поэтому в их нижних слоях устанавливаются малые верт-ые градиенты темп-ры. Конвекция в них не развивается, и преобладают слоистые облака и туманы. Различают и местные воздушные массы, кот. долгое время находятся в одном регионе. Св-ва местных масс опред. нагревом и охлаждением снизу, в зависимости от сезона. В атм-ре создаются такие условия, когда две воздушные массы с разными св-ми располагаются одна под другой. В этом случае две воздушные массы разделены узкой переходной зоной, называемой фронтом. Длина таких зон 1000км. Ширина лишь десятки км. В зоне фронта при переходе от одной воздушной массы к др. темп-ра, ветер, влажность воздуха резко меняются. Фронты, разделяющие основные геогр-ие типы воздушных масс называют главными фронтами. Главные фронты между арктическими и умеренными широтами носят название арктические; между умеренными и тропическим полярные. Раздел между тропическим и экваториальным воздухом не носит характера фронта. Этот раздел называют внутритропич. зоной конвергенции. В пересечении с ЗП фронтальная пов-ть образует линию фронта, кот. называют фронтом, и имеет те же св-ва. В процессе движения воздушных масс и разделяющие их фронтальной пов-ти воздушные располагаются не только одна рядом с другой, но и одна на другой. При этом более плотный холодный воздух лежит под теплым воздухом в виде узкого клина. Каждый индивидуальный фронт в атм-ре не существует долго. Фронты постоянно возникают обостряются, расплываются и исчезают. Фронты не редкая случайность, а постоянно-повседневная особенность атм-ры. Процесс образования фронта называется фронтогенезом. Климатологические фронты— многолетние средние положения главных фронтов в разные сезоны. Их можно выявить на многолетних средних картах, подобно центрам действия атм-ры. Постоянное расчленение барич. поля З. на циклоны и антициклоны приводит к тому, что и воздух тропосферы всегда расчленяется на воздушные массы, разделённые фронтами. В действительности положение и число фронтов могут резко отличаться от многолетнего среднего распределения. Фронты возникают, перемещаются и размываются в связи с циклонической деятельностью. Положение фронтов на средних картах указывает, в каких областях Земли преобладают в течение всего года воздушные массы того или иного типа и в каких от зимы к лету и от лета к зиме массы одного типа сменяются массами другого типа. Это является осн. критерием для генетич. классификации климатов по Б. П. Алисову.
26. Типы фронтов: теплый, холодный, фронты окклюзии.
Теплый фронт. Если фронт движется так, что холодный воздух отступает, уступая место теплому воздуху, то такой фронт называется теплым. Теплый воздух, продвигаясь вперёд, не только занимает пространство, где раньше находился холодный воздух, но и поднимается вверх вдоль переходной зоны. По мере подъёма он охлаждается, и водяной пар, находящийся в нём, конденсируется. Образуются облака. Первым признаком приближения теплого фронта будет появление перистых облаков (Ci). Давление при этом начнёт падать. Через несколько часов перистые облака, уплотняясь, переходят в пелену перисто-слоистых облаков (Cs). Вслед за перисто-слоистыми облаками натекают ещё более плотные высоко-слоистые облака (As), постепенно становящиеся непросвечиваемыми луной или солнцем. Давление падает при этом сильнее, а ветер, несколько усиливается. Из высокослоистых облаков могут выпадать осадки, особенно зимой, когда они по пути не успевают испариться. Через некоторое время эти облака переходят в слоисто-дождевые (Ns), под которыми обычно бывают разорванно-дождевые (Frob) и разорванно-слоистые (Frst). Осадки из слоисто- дождевых облаков выпадают более интенсивно, видимость ухудшается, давление быстро падает, ветер усиливается, часто принимает порывистый характер. При пересечении фронта ветер резко поворачивает вправо, падение давления прекращается или замедляется. Осадки могут прек-ся, но обычно они лишь ослабевают и переходят в моросящие. Темп-ра и влажность воздуха постепенно повыш. Трудности, которые могут встретиться при пересеч. теплого фронта, связаны с длительным пребыванием в зоне плохой видимости, ширина которой колеблется от 150 до 200 м. миль. Необходимо знать, что условия плавания в умеренных и северных широтах при пересечении теплого фронта в холодную половину года ухудшаются из-за расширения зоны плохой видимости и возможного обледенения.
Холодный фронт. Холодным фронтом наз-ся фронт, перемещ. в сторону теплой воздуш. массы. Различают 2 основных типа холодных фронтов: 1) холодные фронты первого рода — медленно движущиеся или замедляющиеся фронты, кот. чаще всего наблюдаются на периферии циклонов или антициклонов; 2) холодные фронты второго рода — быстро движущиеся или перемещающиеся с ускорением, они возникают во внутренних частях циклонов и ложбин, перемещающ-ся с большой скоростью. К холодному фронту 1го рода, относится медленно движущийся фронт. В этом случае теплый воздух медленно восходит вверх по вторгающемуся под него клину холодного воздуха. Вследствие этого над зоной раздела образуются сначала слоисто-дождевые облака (Ns), переходящие на некотором расстоянии от линии фронта в высоко-слоистые (As) и перисто- слоистые (Cs) облака. Осадки начинают выпадать у самой линии фронта и продолжаются после его прохождения. Ширина зоны зафронтальных осадков сост. 60—110 м. миль. В теплое время года в передней части такого фронта создаются благоприятные условия для образования мощных кучево- дождевых облаков (Сb), из кот. выпадают ливневые осадки, сопровожд-ся грозами. Давление перед самым фронтом сильно падает и на барограмме образуется характерный «грозовой нос» — острый пик, обращенный книзу. Ветер перед самым прохождением фронта поворачивает к нему. После прохождения фронта давление начинает расти, ветер круто поворачивает вправо. Если фронт располагается в хорошо выраженной ложбине, то поворот ветра иногда достигает 180°; например, южный ветер может смениться северным. С прохождением фронта наступает похолодание. На условия плавания при пересечении холодного фронта 1го рода будет влиять ухудшение видимости в зоне осадков и шквалистый ветер. Холодный фронт 2го рода. Это быстро движущийся фронт. Быстрое движение холодного воздуха приводит к очень интенсивному вытеснению предфронт-го теплого воздуха и к мощному развитию кучевых облаков (Си).Кучево-дождевые облака на больших высотах обычно вытягиваются вперед на 60—70 м. миль от линии фронта. Давление перед приближ-ся фронтом падает, но слабо, ветер поворачивает влево, выпадает ливневый дождь. После прохожд. фронта давление быстро растет, ветер резко поворач. вправо и значительно усиливается — принимает характер штормового. Темп-ра воздуха пониж. иногда на 10°С за 1-2 ч. Условия плавания при пересечении такого фронта неблагоприятные, т.к. у самой линии фронта мощные восходящие токи воздуха способствуют образованию вихря с разруш-ми скоростями ветра. Ширина такой зоны может достигать 30 м. миль.