Что такое атмосферные осадки?
Атмосферные осадки — это результат конденсации водяного пара, который выпадает из облаков в различных формах: виде дождя, снега, ледяной крупы или града. Также к ним относятся явления, оседающие непосредственно из воздуха на поверхность, такие как роса, иней и изморозь. Все эти явления объединяются под общим термином «гидрометеоры». Их образование начинается с насыщения воздуха водяными парами, после чего избыток влаги переходит в жидкое или твёрдое состояние, формируя капли воды или кристаллы льда. Ключевую роль в этом процессе играют ядра конденсации — мельчайшие частицы пыли, вокруг которых собирается влага. Если таких частиц нет, их функцию могут выполнять сами молекулы воздуха.
Как образуются облака и осадки?
Крошечные капельки воды (диаметром 0,05–0,1 мм) удерживаются в воздухе восходящими потоками, что позволяет облакам «парить» на определённой высоте. При столкновении капли сливаются, увеличиваются в размерах и, преодолевая сопротивление воздуха, падают на землю. Мелкие капли (до 0,5 мм) образуют морось, а более крупные — дождь. Интенсивность осадков напрямую зависит от силы восходящих потоков: летом, когда воздух быстро нагревается и поднимается, часто идут сильные ливни с каплями до 6–7 мм, а весной и осенью преобладает моросящий дождь.
Облака формируются не только из-за конвекции (что приводит к кучевым облакам), но и при взаимодействии воздушных масс с разной температурой, например, когда тёплый воздух движется над холодным, образуя слоистые облака. По составу облака делятся на водяные, ледяные и смешанные. Интересно, что в облаках капли воды могут оставаться в переохлаждённом жидком состоянии даже при температуре –20°C. Часть из них превращается в кристаллы льда — снежинки, и облако становится смешанным. Соединяясь, снежинки падают хлопьями снега. Переохлаждённые капли могут также формировать мелкие ледяные шарики — крупу диаметром 1–15 мм.
Особые виды осадков: град
Град образуется по более сложному механизму. Если разрезать градину, можно увидеть её слоистую структуру: центральный ледяной кристалл окружён чередующимися слоями плотного и рыхлого льда. Это свидетельствует о том, что градина многократно поднималась и опускалась в облаке благодаря мощным восходящим потокам, наращивая новые слои. Размер градин может варьироваться от горошины до голубиного яйца, а в редких случаях достигает нескольких килограммов.
Классификация облаков и прогноз погоды
Облака отличаются большим разнообразием форм, но их можно систематизировать. Международная классификация учитывает внешний вид и высоту расположения. Выделяют три основных яруса:
- Нижний ярус (до 2 км): слоистые, слоисто-кучевые, слоисто-дождевые облака.
- Средний ярус (2–8 км в зависимости от широты): высокослоистые и высококучевые облака.
- Верхний ярус (до 18 км): перистые, перисто-кучевые, перисто-слоистые облака.
Некоторые облака могут проникать из одного яруса в другой. Например, кучево-дождевые облака, часто вызывающие ливни с грозами, могут иметь основание в нижнем ярусе, а вершину — в верхнем.
Облачность оценивается по 10-балльной шкале или в процентах, а для измерения высоты и скорости движения облаков используется специальный прибор — нефоскоп.
Наблюдая за облаками, можно предсказывать погоду. Например, появление перистых облаков, постепенно закрывающих небо, часто предвещает дождь. Если высокие облака сменяются более низкими, это может указывать на приближение тёплого фронта с осадками. К признакам ухудшения погоды также относятся: увеличение и уплотнение облаков, их быстрое движение и потемнение основания. И наоборот, признаки улучшения погоды: утренний туман рассеивается до полудня, облака редеют и поднимаются выше, а в слоистой облачности появляются разрывы, открывая ясное небо. Однако стоит помнить, что эти приметы могут различаться в зависимости от региона.
Измерение и распределение осадков
Характер выпадения осадков зависит от сезона, времени суток, температуры и движения воздуха. Они могут быть кратковременными или затяжными, моросящими или ливневыми. Количество выпавших осадков измеряется осадкомером в миллиметрах водного слоя за определённый период (твёрдые осадки предварительно растапливают). На основе многолетних данных рассчитывается среднегодовая сумма осадков.
Помимо осадков, выпадающих из облаков, существуют и наземные формы: роса, иней, изморозь и гололедица. Они образуются при конденсации водяного пара на охлаждённых поверхностях. Например, роса появляется в ясные ночи при быстром охлаждении травы и листьев, а при отрицательных температурах образуется иней. Изморозь — это пушистый ледяной налёт, который может нарастать до такой степени, что ломает ветви деревьев и провода. Однако доля наземных осадков в общем балансе влаги невелика.
Географические закономерности
Распределение осадков по земному шару крайне неравномерно. Основной источник водяного пара — Мировой океан, который и получает большую часть осадков. Максимальное количество осадков (1500–2000 мм в год) выпадает в экваториальной зоне, минимальное (200–300 мм) — в полярных регионах. В умеренных широтах годовая сумма составляет 600–1000 мм.
На распределение осадков сильно влияют:
- Близость к морю и морские течения: тёплые течения увеличивают количество осадков, холодные — уменьшают.
- Воздушные массы: например, западная часть Евразии, куда влага приносится с Атлантики, увлажнена сильнее, чем Сибирь или Средняя Азия.
- Рельеф: наветренные склоны гор получают значительно больше осадков, чем подветренные. Яркий пример — район Черрапунджи в Гималаях, где выпадает до 12 000 мм осадков в год.
На картах линии равного количества осадков называются изогиетами.
Коэффициент увлажнения
Важным климатическим показателем является коэффициент увлажнения (K), который показывает соотношение между количеством выпавших осадков (R) и возможным испарением (E) с открытой водной поверхности: K = (R / E) * 100%.
- K > 1 (например, 1.0–1.5 в лесной зоне) — увлажнение избыточное.
- K ≈ 1 (0.6–1.0 в лесостепи) — увлажнение достаточное.
- K < 1 (0.3–0.6 в степи, 0.1–0.3 в полупустыне) — увлажнение недостаточное.
- K < 0.1 (в пустынях) — увлажнение ничтожное.
Этот коэффициент наглядно демонстрирует, почему в одних регионах (например, в тайге) формируются густые леса, а в других (в пустынях) растительность крайне скудна.