Сообщение осадков и испаряемости

Обновлено: 05.07.2024

4. Облака и их образование, структура, строение, ярусы.

Атмосферные осадки

Влагооборот между атмосферой и земной поверхностью – это один из трех климатообразующих процессов наряду с теплооборотом и общей циркуляцией атмосферы.

Влагооборот – постоянный обмен влагой между атмосферой и земной поверхностью, состоящий из процессов испарения, переноса водяного пара в атмосфере, конденсации его в атмосфере, выпадения осадков и стока. В этой совокупности, представляющей единый комплексный климатообразующий процесс, происходит непрерывный переход воды с земной поверхности в воздух и из воздуха снова на земную поверхность.

Свойства воды

Вода на земле есть повсюду. Океаны, моря, реки, озера и др. водоемы занимают 71% земной поверхности. Вода, которая содержится в атмосфере, – единственное вещество, которое может находиться там во всех трех фазовых состояниях (твердое, жидкое и газообразное) одновременно.

Важнейшие для метеорологии физические свойства воды представлены в таблице 6.

Таблица 6 – Физические характеристики воды (Русин, 2008)

Фазовое состояние воды при t=0ºС	Плотность, кг/м 3	Теплоемкость, Дж/кг/К	Скрытая теплота фазового перехода, Дж/кг	Поверхностное натяжение, Дж/м 2
Лед	0,33·10 6 (плавление)	0,08
Вода	2,5·10 6 (испарение)	0,075
Пар (насыщенный)	5·10 -3	1844 (1383)	2,83·10 6 (сублимация)	Нет

Свойства воды, важные для климатообразования:

· вода является поглотителем лучистой энергии;

· обладает одним из самых высоких значений удельной теплоемкости среди других веществ на земле (это сказывается на разности в нагревании суши и моря, проникновение радиации и тепла вглубь почвы и водоёмов);

· идеальный (почти) растворитель;

· дипольное (биполярное) строение молекул воды обеспечивает высокую температуру кипения (без водородных связей температура кипения равнялась бы -80°С).

· расширение при замерзании в отличие от других веществ, которые сжимаются. (максимальная плотность воды наблюдается при температуре +4°С; плотность льда меньше плотности воды: дистиллированной на 1/9, морской на 1/7; более легкий лед плавает по поверхности воды).

Благодаря процессам испарения и конденсации в атмосфере непрерывно происходит круговорот воды, в котором участвует значительная масса ее. В среднем многолетний круговорот воды характеризуется следующими данными (таблица 1):

Таблица 1 – Характеристики круговорота воды на Земле (Матвеев, 1976)

Осадки, мм/год	Испарение, мм/год	Сток, мм/год
Материки
Мировой океан
Земной шар

С поверхности океанов (361 млн. км 2 ) в течение года испаряется слой воды толщиной 1127 мм (или 4,07·10 17 кг воды), с поверхности материков – 446 мм (или 0,66·10 17 кг воды). Толщина слоя осадков, выпадающих за год, на океанах составляет 1024 мм (или 3,69·10 17 кг воды), на материках – 700 мм (или 1,04·10 17 кг воды). Количество осадков на материках значительно превышает испарение (на 254 мм, или на 0,38·10 17 кг воды). Это означает, что значительная масса водяного пара поступает на материки с океанов. С другой стороны, не испарившаяся на материках вода (254 мм) стекает в реки и далее в океан. На океанах испарение превышает (на 103 мм) количество осадков. Разность восполняется стоков воды с океанов.

Испарение и испаряемость

В атмосферу вода попадает в результате испарения с поверхности Земли (водоемов, почвы); она выделяется живыми организмами в процессе жизнедеятельности (дыхание, обмен веществ, транспирация у растений); она является побочным продуктом вулканической деятельности, промышленного производства и окисления различных веществ.

Испарение (обычно воды) – поступление водяного пара в атмосферу вследствие отрыва наиболее быстродвижущихся молекул с поверхности воды, снега, льда, влажной почвы, капель и кристаллов в атмосфере.

Испарение с поверхности земли называется физическим испарением. Физическое испарение и транспирация вместе – суммарное испарение.

Суть процесса испарения заключается в отрыве отдельных молекул воды от водной поверхности или от влажной почвы и переходе воздух в качестве молекул водяного пара. Содержащийся в атмосфере пар конденсируется при охлаждении воздуха. Сгущение водяного пара также может идти путем сублимации (процесс непосредственного перехода вещества из газообразного в твердое, минуя жидкое). Из атмосферы вода удаляется при выпадении осадков.

Молекулы жидкости всегда находятся в движении, причем некоторые из них могут прорываться через поверхность жидкости и уходить в воздух. Отрываются те молекулы, скорость которых выше скорости движения молекул при данной температуре и достаточна для преодоления сил сцепления (молекулярного притяжения). С ростом температуры количество отрывающихся молекул растет. Молекулы пара могут возвращаться из воздуха в жидкость. Когда температура жидкости повышается, количество покидающих ее молекул становится больше количества возвращающихся, т.е. происходит испарение жидкости. Понижение температуры замедляет переход молекул жидкости в воздух и вызывает конденсацию пара. Если водяной пар поступает в воздух, то он, как и все другие газы, создает определенное давление. По мере того, как молекулы воды переходят в воздух, давление пара в воздухе увеличивается. Когда достигается состояние подвижного равновесия (количество молекул, покидающих жидкость, равно количеству возвращающихся молекул), то испарение прекращается. Такое состояние называется насыщением, водяной пар в таком состоянии – насыщающим, а воздух насыщенным. Давление водяного пара в состоянии насыщения называется давлением насыщенного водяного пара (Е), или упругостью насыщения, или максимальной упругостью.

Пока состояние насыщения не достигнуто, то идет процесс испарения воды, при этом упругость водяного пара (е) над жидкостью меньше максимальной упругости: е Е.

Давление насыщенного водяного пара зависит от

· от характера поверхности (жидкость, лед),

· от формы этой поверхности,

Большая часть водяного пара поступает в атмосферу с поверхности морей и океанов. Особенно это относится к влажным, тропическим районам Земли. В тропиках испарение превышает количество осадков. В высоких широтах имеет место обратное соотношение. В целом же по всему земному шару количество осадков приблизительно равно испарению.

Испарение регулируется некоторыми физическими свойствами местности, в частности температурой поверхности воды и крупных водоемов, преобладающими здесь скоростями ветра. Когда над поверхностью воды дует ветер, то он относит в сторону увлажнившийся воздух и заменяет его свежим, более сухим (т.е. к молекулярной диффузии добавляется адвекция и турбулентная диффузия). Чем сильнее ветер, тем быстрее сменяется воздух и тем интенсивнее испарение.

Испарение можно характеризовать скоростью протекания процесса. Скорость испарения(V) выражается в миллиметрах слоя воды, испарившейся за единицу времени с единицы поверхности. Она зависит от дефицита насыщения, атмосферного давления и скорости ветра.

Испарение в реальных условиях измерить трудно. Для измерения испарения применяют испарители различных конструкций или испарительные бассейны (с площадью поперечного сечения 20 м 2 или 100 м 2 и глубиной 2 м). Но значения, полученные по испарителям, нельзя приравнивать к испарению с реальной физической поверхности. Поэтому прибегают к расчетным методам: испарение с поверхности суши рассчитывается исходя из данных по осадкам, стоку и влагосодержанию почвы, которые легче получить путем измерений. Испарение с поверхности моря можно вычислить по формулам, близким к суммарному уравнению.

Различают фактическое испарение и испаряемость.

Испаряемость– потенциально возможное испарение в данной местности при существующих в ней атмосферных условиях.

При этом подразумевают либо испарение с поверхности воды в испарителе; испарение с открытой водной поверхности крупного водоема (естественного пресноводного); испарение с поверхности избыточно увлажненной почвы. Испаряемость выражается в миллиметрах слоя испарившейся воды за единицу времени.

В полярных областях испаряемость мала: около 80 мм/год. Это связано с тем, что здесь наблюдаются низкие температуры испаряющей поверхности, а давление насыщенного водяного пара Е_S и фактическое давление водяного пара малы и близки между собой, поэтому и разность (Е_S – е) невелика.

В умеренных широтах испаряемость изменяется в широких пределах и имеет тенденцию к росту при продвижении с северо-запада на юго-восток материка, что объясняется ростом в этом же направлении дефицита насыщения. Наименьшие значения в этом поясе Евразии наблюдаются на северо-западе материка: 400–450 мм, наибольшие (до 1300–1800 мм) в Центральной Азии.

В тропиках испаряемость мала на побережьях и резко увеличивается во внутриматериковых частях до 2500–3000 мм.

У экватора испаряемость относительно низка: не превышает 100 мм по причине небольшой величины дефицита насыщения.

Фактическое испарение на океанах совпадает с испаряемостью. На суше оно существенно меньше, главным образом, зависит от режима увлажнения. Разность между испаряемостью и осадками можно использовать для расчета дефицита увлажнения воздуха.

Атмосферные осадки - это вода в жидком или в твердом состоянии, которая выпадает с неба. Осадки попадают на почву либо могут осесть на других предметах. Сколько осадков на определенной местности выпало - можно замерять. Измеряют среднегодовое условное количество высотой уровня воды в мм рт.ст. При этом твердые разновидности осадков заранее разогревают до жидкого состояния. В год, по данным статистики, на Земле выпадает примерно 1000 мм. В тропиках, на пустынных областях идет не больше 300 мм, а суше всего в пустынной территории Атакама, где в год фиксируется приблизительно 3-х мм уровень.

Какие бывают осадки?

Осадки, образующиеся из облаков в твердом или жидком качестве, вода или формируемые из воздуха массы на поверхность планеты попадают в следующих видах.

Дождевые осадки

При особых условиях облачные капельки объединяются в наиболее объемные и увеличиваются в массе. Они не в состоянии удерживаться в атмосферном слое и отправляются на поверхность планеты. Это явление и называется дождем.

В умеренном климате может идти до 15 раз за 12 месяцев;
У экваторной зоны на суше, где наиболее мощнейшие восходящие потоки, - до 150 раз ежегодно.
Над океанической местностью град увидеть практически невозможно.

Важно! В России были созданы уникальные методики выявления опасных облаков и работают специальные службы устранения градовых явлений. Градовые облака “расстреливают” особыми химикатами.

Снежные массы

Зимой на территории России, а также многих Европейских стран, идет снег. Облака в этот период состоят не из капель жидкости, а из мини-кристаллов — микро-иголок, которые, объединяясь вместе, формируют снежинки. Вышеописанные осадки именуются гидрометеоритами. Помимо них, в природе можно наблюдать и такие, которые образуются прямо из воздушных масс.

Другие виды осадков

Роса (от латинского - влага, жидкость). Осаждается в качестве капель, заметить которые можно на растениях и прочих предметах, когда температура воздуха опускается. В такой ситуации пар, становясь холоднее, переходит из газа в жидкости и осаждается. Обычно росу можно видеть в ночное, вечернее или утреннее время.
Туман . Это объединение мельчайших капелек или кристалликов льда внизу тропосферы, обычно у поверхности. Туманность сокращает видимость часто до 1-2 метров. Туманность бывает адвективной (когда охлаждается теплый влажный воздух над наиболее прохладной поверхностью земли или водоема) и радиационной (происходит из-за охлаждения грунта). В определенных областях туманность наблюдается часто - это береговая линия в областях холодных течений. К примеру, на юге американской территории, на тихоокеанском берегу и в пустынной местности Атакама. Здесь идет ледяное Перуанское течение. Холод от глубинных вод приводит к формированию туманности, из которой на берегу можно видеть морось - исключительный источник влаги в пустынной местности.
Изморозь . Оседает в качестве рыхлых кристалликов льда, которые нарастают на растительной культуре и прочих предметах. Случается это из-за намерзания капелек охлажденного тумана. Можно наблюдать изморозь в тихую морозную погоду, когда водяной пар переходит в состояние кристаллизации из-за снижения температурного режима в атмосфере.
Иней . Тончайший слой кристалликов льда, которые формируются в ночное время, когда ясно, холодно, спокойно. Заметить иней можно на грунте, растениях и предметах с низкой температурой, причем наиболее низкой, чем температурный режим в атмосфере. Кристаллики инея, как и кристаллики изморози, формируются благодаря сублимации парообразной воды.

Еще немного о формировании осадков

Схема выпадения и осаждения - одна, и она основывается на постоянном круговороте жидкости в природе. Поговорим об этом более подробно. Стартует все с того, что солнечные лучи греют нашу планету. Под воздействием тепла массы вод, которые присутствуют в водоемах, образуются в парообразное состояние, соединяясь с воздушными массами. Процессы образования пара в большем или меньшем количестве происходят на протяжении суток, не прекращаясь. Количество образования пара зависит от широты места, а также от того, насколько интенсивно греет солнце. Затем влажные воздушные массы нагреваются и по знакомым физическим законам уходят вверх. Поднявшись на особую высоту, воздух становится холодным, а влага, присутствующая в нем, формируются в мини-капли или в ледяные кристаллики. Дальше - конденсируется, и именно из этих составляющих сформированы облака.

Отправившаяся на поверхность земли жидкость со временем опять пополняет водоемы. Затем цикл идет по кругу.

Классификация

Характеру выпадения;
Происхождению;
Физическому состоянию;
Сезонности.

Ливневые
Обложные
Моросящие

Конвективные . Образуются в жарком климатическом поясе, где зной и испарение. Однако могут идти и в умеренном климате.
Фронтальные . Формируются, когда соединяются 2 воздушные массы с различными температурами, и выпадают из наиболее теплых воздушных масс. Можно видеть в мягких и холодных климатах.
Орографические . Наблюдаются на гористых местностях. Чрезвычайно сильные.

Важно! Проводя сравнение годового числа атмосферных осадков на Амазонке и пустынной территории Сахара на метеокарте, можно видеть, как неравномерно распределяются осадки. Почему? Осадки несут влажный воздух, образующийся над океаном. Это отлично заметно на примере территорий с муссонами. Муссон в летнее время уносит с океана огромное количество влаги, и начинаются ливневые поры.

Роль ветра, рельефа, давления атмосферы

Теплые течения ведут к их развитию (течение Мозамбика у восточного африканского побережья, Гольфстрим у европейских территорий);
Холодные - напротив, не дают образования осадков (Перуанское течение на западном побережье южноамериканской территории).

Важно! Больше всего осадков выпало на Гавайской территории - 11684 мм и в Черапунджи - 11600 мм. Меньше всего - в пустынной зоне Атакама и в Ливии - меньше 50 мм за 12 месяцев.

Образование осадков и их количество на любой территории зависит от трёх основных условий: влагосодержания воздушной массы, её температуры и возможности восхождения.

Рисунок 1.2. Климатическая карта России

Рисунок 1.3. Среднегодовое распределение атмосферных осадков по территории России, мм/год

В Крыму среднегодовые суммы осадков распределяются от 300–400 мм на севере до 1000–2000 мм в горах. По сезонам года осадки распределяются неравномерно. Так, в степном и предгорном Крыму их максимум приходится на июнь–июль, на ЮБК и в южной части гор – на январь или декабрь, а на западном и восточном побережьях осадки выпадают относительно равномерно в течение года. Повторяемость весенних засух в северной части Равнинного Крыма составляет 40%, т.е. в среднем за 10 лет засухи могут повториться 4 раза. Летние засухи – почти ежегодное явление, их повторяемость составляет 80–90%. Обычно средняя продолжительность пересыхания в устьевых участках рек 2–3 месяца. Атмосферные осадки на территории г. Севастополя в течение года выпадают довольно равномерно: от 280 до 400 мм. Наиболее сухой месяц в году – май.

На территории России в целом преобладает тенденция к росту годовых сумм осадков. Скорость роста превышает 5%/10 лет лишь в ряде областей Сибири и Дальнего Востока и в Северо-Кавказском ФО. Убывают осадки на севере Чукотского АО. Незначительное убывание наблюдается в центральных районах ЕЧР. Тренд годовых осадков по территории России, составляет 2% /10 лет при вкладе в дисперсию 29%, т.е. тренд значим на уровне 1%.

Выраженный рост годовых осадков наблюдается со второй половины 1980-х гг. Наиболее значительные тренды наблюдаются в регионах Средняя Сибирь (3,6%/10 лет, вклад в дисперсию 30%), Восточная Сибирь (3,2%/10 лет; 14%), а также Сибирском ФО (2,5%/10 лет, 27%) и Дальневосточном ФО (2,7%/10 лет, 18%). В Средней Сибири положительный значимый на 5%-ном уровне тренд отмечается во все сезоны, кроме зимы. Отрицательный, очень малый и незначимый тренд наблюдается в ряде федеральных округов ЕЧР. Региональные тренды наблюдаются на фоне существенных колебаний с периодом в несколько десятилетий, так что нельзя с уверенностью утверждать о наличии тренда, а не определенной фазы таких колебаний.

Наиболее значительный рост сезонных сумм осадков в целом по территории России наблюдается весной (5,8%/10 лет, вклад в дисперсию 31%): рост осадков происходит всюду, особенно в Восточной Сибири (до 15–20%/10 лет). Зимой рост осадков происходит в основном на севере и юге страны. Летом и осенью рост осадков наблюдается в АЧР. Зимой осадки уменьшаются на севере Дальневосточного ФО и в Средней Сибири. Летом убывают осадки на ЕЧР (кроме севера): отрицательные тренды наблюдаются как для ЕЧР в целом, так и для всех ФО, кроме Северо-Западного, а также на арктическом побережье от Ямала на восток, на Камчатке (табл. 1.4).

Таблица 1.4. Средние годовые и сезонные аномалии месячных сумм осадков в регионах России

В горных районах Кавказа изменение режима осадков не столь очевидно, как изменение температурного режима. На всех станциях наблюдается рост годовых сумм осадков, но статистически незначимый.

По данным Росгидромета средняя по территории России годовая сумма осадков в 2016 г. составила 107% нормы, близко к ожидаемой при сохранении наблюдающейся тенденции. Среднегодовая сумма осадков по территории федеральных округов представлена в таблице 1.5.

Таблица 1.5. Среднегодовая сумма осадков по территории федеральных округов в 2016 г.

Самая высокая сумма осадков в 2016 г. была в Центральном (747 мм) и Северо-Кавказском (706 мм) федеральных округах, а самая низкая в Уральском (430 мм) и Сибирском (437 мм) округах. Наибольшее отклонение от нормы в сторону увеличения наблюдалось в ЦФО (123%), наименьшее – 97% в Уральском и Сибирском округах (таблица 1.5). Дефицит осадков наблюдался в центре Сибири. Из сезонов выделяется снежная зима на значительной части страны (таблица 1.6).

Таблица 1.6. Среднегодовые и сезонные осадки (в % от нормы 1961–1990 гг.) по федеральным округам в 2016 г. (по данным Росгидромета)

Особенности формирования осадков в 2016 году

На рисунках 1.4 и 1.5 приведены временные ряды и поля аномалии среднегодовых и сезонных осадков для России в целом; (на всех временных рядах показаны 11-летние скользящие средние, линейные тренды за1976 –2015 гг. с 95%-й доверительной полосой), на рисунке 1.4 поля аномалий годовых и сезонных сумм осадков в 2016 г.

Рисунок 1.4. Средние за год аномалии сезонных сумм осадков за 1936–2016 гг., мм/мес. (по данным ИГКЭ Росгидромета и РАН). Аномалии рассчитаны как отклонения от среднего за 1961–1990 гг. Сглаженная кривая соответствует 11-летнему скользящему осреднению. Линейный тренд проведен по данным за 1976-2015 гг.; b – коэффициент тренда (мм/мес./10 лет), D – вклад в суммарную дисперсию (%)

1.5. Поля аномалий годовых и сезонных сумм осадков в 2016 г. (по данным ИГКЭ Росгидромета и РАН)

Зима 2015-2016 гг. В целом по РФ выпало 121% нормы осадков: 2-я величина в ряду. Зима 2014–2015 гг. также была экстремально снежной – тогда выпало 119% нормы. Значительный избыток осадков (более 120%) наблюдался в двух обширных областях; в ЕЧР (138% – исторический максимум) и в Средней Сибири (125% – ранг 3). Избыток осадков здесь наблюдался во все месяцы сезона, на многих станциях отмечались 95% экстремумы. Дефицит осадков (менее 80%) наблюдался в Восточной Сибири. Отметим сильный дефицит осадков в январе в Сибирском ФО (53% нормы – исторический минимум).

Весной в России выпало 119% нормы осадков, особенно много в центральных и южных районах ЕЧР (в Центральном ФО выпало 143% – ранг 3, избыток наблюдался во все месяцы сезона), на Дальнем Востоке. На многих станциях Центрального ФО отмечались 95% экстремумы осадков. Значительный дефицит осадков (60–80% – за счёт марта и апреля) наблюдался на Дальнем Северо-Востоке. Менее 80% нормы выпало на севере ЕЧР и в центральных районах Сибири.

Летом в целом по России выпало 109% сезонной нормы. Значительный избыток осадков наблюдался в Дальневосточном ФО (кроме севера), за сезон выпало 124% нормы – ранг 3, на севере и западе ЕЧР (в Северо-Западном ФО осадки: 132% – ранг 4), на юге Сибири (в основном за счёт июля). Во все месяцы сезона дефицит осадков (менее 80%) наблюдался в Западной и Средней Сибири: в июне сильный дефицит осадков (менее 60%) в междуречье Оби и Лены (осреднённые по Средней Сибири июньские осадки 75% – третья среди наименьших величин), на юго-востоке ЕЧР (осреднённые по Приволжскому ФО осадки 72%).

Осенью осреднённые по РФ осадки 92% нормы. Основная черта распределения осадков – сильный дефицит (менее 80% нормы, на многих станциях 5%-е экстремумы) на огромной территории на севере ЕЧР, севере Западной и в центре Средней Сибири. В АЧР выпало 88% нормы – четвёртая среди минимальных величин, меньше всего осадков выпало в Средней Сибири: 66% – исторический минимум.

Значительный избыток осадков (более 120%, на ряде станций 95%-е экстремумы) на востоке Якутии и на Чукотке, а также в ряде регионов юга России.

Сентябрь и октябрь выделяются большими по площади областями с сильным дефицитом осадков: в сентябре это вся АЧР (80% – третья среди наименьших величин), в октябре – большая часть страны (кроме востока Якутии и Чукотки), осреднённые по РФ осадки 82% – третья среди наименьших величин.

Кроме того значительный избыток осадков наблюдался в сентябре: на большей части ЕЧР (в Приволжском ФО выпало 173% – ранг 3), в октябре: на востоке Якутии и на Чукотке (осреднённые по Восточной Сибири осадки 201% – ранг 4).

Снежный покров

По данным Росгидромета на значительной части страны обнаружена тенденция уменьшения продолжительности залегания снежного покрова. Продолжительность залегания снежного покрова в 2015–2016 гг. в среднем по России была на 2,7 дня короче климатической нормы.

Наблюдается увеличение максимальной за зиму высоты снежного покрова в среднем по России на 1,98 см за 10 лет.

В период с 1976 по 2016 гг. на значительной части страны обнаружена тенденция уменьшения продолжительности залегания снежного покрова: на большей части ЕЧР, на севере и юге Западной Сибири, Таймыре и северо-западе Якутии. В среднем для России число дней со снегом сокращается на 1,01 дня за 10 лет. Сохраняется тенденция увеличения числа дней со снежным покровом в Забайкалье, на северном побережье Охотского моря, на южном и центральном Урале.

Тенденции изменений максимального за зиму запаса воды в снеге с 1976 по 2016 гг. по данным маршрутных наблюдений в поле остались практически такими же, как и за период 1976–2015 гг. Наблюдается увеличение в центральных районах ЕЧР, северных и южных районах Западной Сибири, на Камчатке, Сахалине и в Приморье. Средний для страны в целом запас воды в снеге по данным маршрутных снегосъёмок в поле увеличивается на 1,84 мм за 10 лет.

По данным маршрутных наблюдений в лесу на территории России преобладают тенденции уменьшения максимального за зиму запаса воды в снеге. В Прикамье, Восточной Сибири, на севере Якутии выделяются отдельные области с положительными значениями коэффициентов линейного тренда. Наиболее обширная зона положительных коэффициентов линейного тренда охватывает южные районы Хабаровского края, Приморье и Сахалин. И в целом по России запас воды в снеге в лесу уменьшается примерно на 2 мм за 10 лет.

Испарение

Водный баланс территории России определяется соотношением приходо-расходных элементов. К элементам прихода относятся атмосферные осадки и конденсация влаги на поверхности, а к элементам расхода – речной сток и испарение.

Рассматривая распределение фактического испарения с поверхности суши в пределах России (рисунок 1.6), следует отметить, что его значения возрастают от северных широт к южным.

Рисунок 1.6. Распределение фактического испарения с поверхности суши России, мм/год

Так, годовая испаряемость на равнинах России колеблется от 150–200 мм в сибирских провинциях тундр до 1000 мм в полупустынях и пустынях Прикаспийской низменности. В тайге наиболее характерные величины испаряемости составляют 450–500 мм, в провинциях смешанных лесов – 600–700 мм, в степях – 800–900 мм. Из общего количества осадков 9653 км 3 (571 мм) на испарение затрачивается 5676 км 3 (336 мм) осадков. Средний годовой слой испарения в пределах арктических пустынь составляет лишь 100–150 мм, в то время как в центральных и центрально-чернозёмных областях, а также в Краснодарском крае он достигает 400–500 мм. В Центральной и Восточной Сибири испарение меньше, чем на тех же широтах Русской равнины. Это обусловлено влиянием вечной мерзлоты, меньшим количеством атмосферных осадков, горным характером и общим значительным повышением отметок местности. Снижение величины испарения к северу от зоны смешанных лесов связано в основном с уменьшением количества тепла, а к югу – с недостатком осадков. Потери на испарение с водной поверхности водохранилищ в среднем составляют 1,9% прихода, причём по некоторым крупным водохранилищам пределы колебаний могут составлять от 1,2 до 9%. Наибольшие потери на испарение характерны для водохранилищ южных районов Европейской территории.

Увлажнение

Увлажнение территории определяется по соотношению между количеством выпадающих атмосферных осадков и испаряемостью (рисунок 1.7). При этом если осадки превышают испаряемость, возникает избыточное увлажнение и часть выпавшей влаги удаляется из данной местности в виде стока. Недостаточное увлажнение территории связано с тем, что осадков выпадает меньше, чем может испариться. В число показателей степени увлажнённости территории включены сезонные аномалии суммы осадков, индекс сухости М.И. Будыко (ИС), гидротермический коэффициент Г.Т. Селянинова (ГТК) за май–август, сумма осадков за период вегетации яровых зерновых культур от даты всходов до уборки яровых зерновых культур (ΣRзерн.) и суммарное количество осадков за тёплый период года (ΣRБКП).

Круговорот воды в природе - это один из самых главных процессов в географической оболочке. В его основе - два взаимосвязанных процесса: увлажнение земной поверхности осадками и испарение из нее влаги в атмосферу. Оба эти процесса как раз и определяют коэффициент увлажнения для конкретной территории. Что такое коэффициент увлажнения и как его определяют? Именно об этом пойдет речь в данной информационной статье.

Коэффициент увлажнения: определение

Увлажнение территории и испарение влаги с её поверхности во всем мире происходят абсолютно одинаково. Однако на вопрос, что такое коэффициент увлажнения, в разных странах планеты отвечают совершенно по-разному. Да и само понятие в такой формулировке принято не во всех странах. К примеру, в США это "precipitation-evaporation ratio", что можно дословно перевести как "индекс (соотношение) увлажнения и испаряемости".

Но всё же, что такое коэффициент увлажнения? Это определенное соотношение между величиной осадков и уровнем испарения на данной территории за конкретный отрезок времени. Формула вычисления этого коэффициента очень простая:

где О - количество осадков (в миллиметрах);

а И - величина испаряемости (тоже в миллиметрах).

Разные подходы к определению коэффициента

Как определить коэффициент увлажнения? На сегодня известно около 20 разных способов.

В нашей стране (а также на постсоветском пространстве) чаще всего используется методика определения, предложенная Георгием Николаевичем Высоцким. Это выдающийся украинский учёный, геоботаник и почвовед, основоположник науки о лесе. За свою жизнь он написал свыше 200 научных трудов.

Стоит отметить, что в Европе, а также в США используют коэффициент Тортвейта. Однако методика его вычисления намного сложнее и имеет свои недостатки.

Определение коэффициента

Определить данный показатель для конкретной территории совсем не сложно. Рассмотрим эту методику на следующем примере.

Дана территория, для которой нужно рассчитать коэффициент увлажнения. При этом известно, что за год эта территория получает 900 мм атмосферных осадков, а испаряется из нее за тот же период времени - 600 мм. Для вычисления коэффициента следует поделить количество осадков на испаряемость, то есть 900/600 мм. В результате мы получим значение 1,5. Это и будет коэффициент увлажнения для этой территории.

Коэффициент увлажнения Иванова-Высоцкого может равняться единице, быть ниже или же выше 1. При этом если:

К = 0, то увлажнение для данной территории считается достаточным;
К больше 1, то увлажнение избыточное;
К меньше 1, то увлажнение недостаточное.

Величина этого показателя, разумеется, будет напрямую зависеть от температурного режима на конкретной территории, а также от количества атмосферных осадков, выпадающих за год.

Для чего используется коэффициент увлажнения?

Коэффициент Иванова-Высоцкого - это крайне важный климатический показатель. Ведь он способен дать картину обеспеченности местности водными ресурсами. Этот коэффициент просто необходим для развития сельского хозяйства, а также для общего экономического планирования территории.

Он также определяет уровень сухости климата: чем он больше, тем климат влажнее. В районах с избыточным увлажнением всегда наблюдается обилие озер и заболоченных территорий. В растительном покрове преобладает луговая и лесная растительность.

Избыточное увлажнение также наблюдается в природной зоне тайги, тундры, лесотундры, а также умеренных широколиственных лесов. В этих районах коэффициент не более 1,5. В зоне лесостепи он колеблется в пределах от 0,7 до 1,0, а вот в степной зоне уже наблюдается недостаточное увлажнение территории (К = 0,3-0,6).

Минимальные значения увлажнения характерны для зоны полупустынь (всего около 0,2-0,3), а также для зоны пустынь (до 0,1).

Коэффициент увлажнения в России

Россия - огромная страна, для которой характерно широкое разнообразие климатических условий. Если говорить о коэффициенте увлажнения, то его значения в пределах России колеблются в широких пределах от 0,3 до 1,5. Самое скудное увлажнение наблюдается в Прикаспии (около 0,3). В степной и лесостепной зоне оно несколько выше - 0,5-0,8. Максимальное увлажнение характерно для зоны лесотундры, а также для высокогорных районов Кавказа, Алтая, Уральских гор.

Теперь вам известно, что такое коэффициент увлажнения. Это достаточно важный показатель, который играет очень важную роль для развития народного хозяйства и агропромышленного комплекса. Данный коэффициент зависит от двух значений: от количества атмосферных осадков и от объемов испаряемости за определенный отрезок времени.

Читайте также: