Лабораторна робота №6 атмосферні опади

Мета роботи: проаналізувати основні характеристики атмосферних опадів, навчитися розв’язувати задачі.

Матеріали та обладнання: олівці, лінійка.

Рекомендована література: [1], [3], [7]-[10], [13].

Загальні відомості з теми

Опади — це вода в твердому або рідкому стані, що випадає з хмар або відкладається на поверхні Землі і предметах. З хмар ви­падають рідкі (дощ, мряка, злива) і тверді опади (град, сніг, снігова крупа, снігові зерна, льодяна крупа, льодяні кристали, льодя­ний дощ). Опади випадають лише з тих хмар, елементи яких (краплі води і кристалики льоду) зростають до таких розмірів, які не можуть утримуватись у завислому стані і під дією сили ваги падають на Землю, долаючи сили опору повітря і висхідні потоки. Зростання елементів хмар може відбуватися шляхом конденсації або сублімації і шляхом коагуляції крапель води. Вирішальну роль відіграє коагуляція. Опади випадають переважно із хмар змішаного типу.

Із фронтальних хмар випадають затяжні дощі, які охоплюють значні площі і йдуть протягом багатьох годин і навіть днів. Із конвекційних купчасто-дощових хмар випадають інтенсивні короткочасні зливи. Мряка випадає із шаруватих і шарувато-купчастих хмар, які формуються в теплих або місцевих повітряних масах.

З повітря на поверхні осідають гідрометеор – роса, рідкий наліт, твердий наліт, паморозь. До наземних опадів відносять також ожеледь. Опади випадають з різною інтенсивністю і вимірюються у міліметрах шару води на горизонтальній поверхні. Інтенсивність опадів – це така їх кількість, що випала за одну хвилину (мм/хв). За інтенсивністю опади бувають слабкі (менше 0,5 мм/хв). Для вимірювання опадів використовують опадоміри Третякова, сумарні опадоміри і плювіографи.

На картах розподіл опадів зображують ізогієтами – лініями однакових сум опадів на земній кулі визначається їх сумою за рік та сезонним розподілом протягом року. В річному ході опадів розрізняють такі типи: екваторіальний – з максимумом опадів близько до днів весняного і осіннього рівнодення; тропічний – з максимумом улітку; субтропічний (середземноморський) – з вологою зимою і сухим літом; континентальний помірних широт – з максимумом улітку; морський помірних широт – з максимумом узимку; полярний – з рівномірним розподілом протягом року.

Сніговий покрив утворюється з снігу, що випадає на земну поверхню і зберігається протягом тривалого часу. Його характеризують висотою, густиною і запасом води.

Висота вимірюється в см і залежить від кількості опадів, щільності снігу, рельєфу, рослинності, а також від вітру, що його переносить.

Густина снігу (d) – це відношення об’єму води, одержаної від розплавлювання проби снігу, до об’єму снігу в цій пробі. Вимірюють її об’єм масовим снігоміром і обчислюють за формулою:

d = P W

де Р – маса снігу, кг; W – об’єм снігу, м³.

Якщо густину снігу вимірюють масовим снігоміром, то

d = 0,1·m·h

де m – кількість поділок ваги, h – висота стовпа снігу, см.

Величина густини снігу кількісно дорівнює шару води в сантиметрах, який утворився після танення снігу висотою 1 см.

Запас води в снігу (S) - це висота шару води міліметрах, що утворилась при повному таненні снігового покриву:

S = 10·h·d

Висоту снігового покриву вимірюють стаціонарними і переносними снігомірними рейками.

Для вивчення розподілу снігового покриву на місцевості проводять снігомірні зйомки. На їх підставі визначають середню висоту і густину снігового покриву та середні запаси води в ньому. Середні величини обчислюють із суми результатів спостереження, поділеної на їх кількість.

Танення снігу відбувається під дією теплого повітря (адвентивне танення), під дією сонця (солярне) або під дією теплих дощів. Головну роль відіграє адвентивне танення.

Сніговий покрив захищає грунт від надмірного промерзання, охолоджує приземний шар повітря, поповнює запаси грунтових вод, викликає повінь на річках.

Кількість опадів сама по собі не визначає умови зволоження грунту. Для оцінки зволоження треба враховувати можливість їх випаровування. Для характеристики режиму зволоження різних районів М.М. Іванов запропонував користуватись коефіцієнтом зволоження (К), який являє собою відношення кількості опадів (Х) за певний період до величини випаровуваності (Е) за той самий період:

К = Х Е

Величину випаровуваності визначають за формулою:

Е = 0,0018 · (25 + t)² · (100 - r)

де t – середня температура повітря за відповідний період, r – середня відносна вологість повітря за цей самий період. Якщо К>1зволоження надмірне, при К=1 – достатнє, К<1 – недостатнє. За класифікацією М.М. Іванова в лісовій зоні К>1, у лісостепу змінюється від 0,6 до 1,0, в степу від 0,3 до 0,6, в напівпустелі від 0,1 до 0,3 і в пустелі менший 0,1.

Зволоження місцевості визначають також за допомогою радіаційного індексу сухості (за М.І. Будико), який являє собою відношення радіаційного балансу підстилаючої поверхні (R) до теплоти, необхідної для випаровування річної кількості опадів:

R = R . LЕ

де R – річний радіаційний баланс, L – прихована теплота пароутворення, Е – річна сума опадів.

При К<0,45 зволоження надмірне, при К 0,45 до 1,00 – достатнє, а при К від 1,00 до 3,00 – недостатнє.

Завдання

1. Побудуйте графік річного ходу опадів (стовпчикову діагра­му), використавши дані табл. 7 і 8. Визначте тип річного ходу опадів для цих пунктів. На графіку на горизонтальній осі відкла­діть місяці року (1см = 1 місяць), а на вертикальній — суми опа­дів (1 см = 10 мм).

Таблиця 7. Середня місячна і річна температура повітря (t°), пружність водяної пари (e гПа), відносна вологість (r %) та кількість опадів (R мм) для станції Чернігів

Метеоро-логічні елементи	Місяці													За рік
	І	ІІ	ІІІ	ІV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
t°	-6,7	-6,2	-1,4	6,8	14,4	17,5	19,4	18,2	13,2	6,8	0,6	-4,2	6,5
e гПа	3,7	3,7	4,7	7,4	10,2	13,6	15,4	15,0	11,4	8,0	6,0	4,7	8,6
r %	87	86	82	72	64	66	68	71	75	82	88	88	79
R мм	31	32	32	39	48	60	67	62	44	39	48	37	539

2. Визначте запаси води в сніговому покриві за відомими значеннями його висоти і густини: а) h = 50 см, d = 0,37; б) h = 84, d = 0,43.

3. Обчисліть коефіцієнти зволоження в пунктах, для яких відомо:

а) t = 22,4°, r = 52%, x = 20,2 мм; б) t = 16,9°, r = 77%, x = 28,0 мм; в) t = 12,2°, r = 78%, x = 100,2 мм; г) t = 15,7°, r = 77%, x = 50,0 мм; д) t = 18,0°, r = 71%, x = 172,0 мм. У яких природних зонах знаходяться пункти?

Таблиця 8. Тип річного ходу опадів (мм) на різних географічних широтах

Пункт	Місяці													За рік		Тип річного ходу опадів
	І	ІІ	ІІІ	ІV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
1	5	5	7	24	65	98	129	125	49	34	115	8	564
2	42	38	34	36	43	50	62	72	66	59	54	42	598
3	0	0	0	0	5	10	40	60	10	10	0	0	135
4	113	84	74	41	46	15	2	4	40	78	129	136	762
5	3	1	0	1	14	522	624	379	278	45	12	1	1880
6	23	16	19	19	40	57	77	83	52	40	31	25	482
7	34	42	29	28	15	10	16	21	26	28	27	42	318
8	340	277	289	364	305	324	276	341	416	492	506	476	4406
9	160	170	141	94	69	70	56	50	52	63	94	121	1139
10	90	72	65	78	56	35	13	21	73	122	103	113	841

Контрольні запитання. 1. Які процеси зумовлюють утворення хмар? 2. Як утворюються хмарні і дощові краплі? 3. Які умови необхідні для випадання опадів з хмар? 4. Що таке гідрометеори? Як вони утворюються?