Осадки

Среднее многолетнее количество осадков по месяцам ^[1]

Страны по среднегодовому количеству осадков

В метеорологии , осадки являются любым продуктом конденсации атмосферного водяного пара , который попадет под гравитационным притяжением от облаков. ^[2] Основные формы осаждения включают в себя моросящие , дождь , мокрый снег , снег , лед гранулу , крупу и град . Осадки происходят, когда часть атмосферы насыщается водяным паром (достигая 100% относительной влажности ), так что вода конденсируется и «выпадает в осадок» или падает. Таким образом, туман и туманпредставляют собой не осадки, а коллоиды , поскольку водяной пар не конденсируется в достаточной степени для осаждения. Два процесса, возможно, действующих вместе, могут привести к насыщению воздуха: охлаждение воздуха или добавление водяного пара в воздух. Осадки образуются, когда более мелкие капли сливаются в результате столкновения с другими каплями дождя или кристаллами льда внутри облака. Кратковременные интенсивные периоды дождя в отдельных местах называются ливнями . ^[3]

Влага, которая поднимается или иным образом заставляется подниматься над слоем недо замерзшего воздуха на поверхности, может конденсироваться в облака и дождь. Этот процесс обычно активен, когда идет ледяной дождь. Стационарный фронт часто присутствует вблизи площади ледяного дождя и служит упором для воздействия и растет воздух. При наличии необходимого и достаточного содержания влаги в воздухе влага в поднимающемся воздухе будет конденсироваться в облака, а именно в слоисто- дождевые облака и кучево-дождевые облака.при наличии значительных осадков. В конце концов, облачные капли станут достаточно большими, чтобы сформировать капли дождя, и спуститься к Земле, где они замерзнут при контакте с открытыми объектами. Там, где присутствуют относительно теплые водоемы, например, из-за испарения воды из озер, озерный снегопад становится проблемой с подветренной стороны от теплых озер в холодном циклоническом потоке вокруг задней стороны внетропических циклонов . Снегопад с эффектом озера может быть локально сильным. Грозовой снег возможен в пределах запятой циклона и в пределах полос осадков, вызванных эффектом озера. В горных районах возможны обильные осадки там, где поток вверх по склону максимален в наветренном направлении.стороны местности на высоте. На подветренной стороне гор может существовать пустынный климат из-за сухого воздуха, вызванного компрессионным нагревом. Большинство осадков выпадает в тропиках ^[4] и вызвано конвекцией . Движение муссонного желоба или межтропической зоны конвергенции приносит в регионы саванн сезоны дождей .

Осадки являются основным компонентом круговорота воды и ответственны за отложение пресной воды на планете. Примерно 505 000 кубических километров (121 000 кубических миль) воды выпадает в виде осадков каждый год: 398 000 кубических километров (95 000 кубических миль) над океанами и 107 000 кубических километров (26 000 кубических миль) над сушей. ^[5] Учитывая площадь поверхности Земли, это означает, что глобальное среднее годовое количество осадков составляет 990 миллиметров (39 дюймов), а над сушей - всего 715 миллиметров (28,1 дюйма). В системах классификации климата, таких как система классификации климата Кеппена , используется среднегодовое количество осадков, чтобы помочь различать различные климатические режимы.

Осадки могут выпадать и на других небесных телах. Сатурн по величине спутник , Титан , хосты метана осадков в виде медленного падения изморось , ^[6] , которые наблюдали , как дождь лужи на его экваторе ^[7] и полярных областей. ^{[8] [9]}

Типы [ править ]

Осадки являются основным компонентом круговорота воды и ответственны за осаждение большей части пресной воды на планете. Примерно 505 000 км ³ (121 000 миль ³ ) воды выпадает в виде осадков каждый год, из них 398 000 км ³ (95 000 куб. Миль) приходится на океаны. ^[5] Учитывая площадь поверхности Земли, это означает, что глобальное среднее годовое количество осадков составляет 990 миллиметров (39 дюймов).

Механизмы получения осаждения включают в себя конвективные, слоистые , ^[10] и орографические осадки. ^[11] Конвективные процессы включают сильные вертикальные движения, которые могут вызвать опрокидывание атмосферы в этом месте в течение часа и вызвать обильные осадки ^{[12], в} то время как стратиформные процессы включают более слабые восходящие движения и менее интенсивные осадки. ^[13] Осадки можно разделить на три категории в зависимости от того, выпадает ли она в виде жидкой воды, жидкой воды, замерзающей при контакте с поверхностью, или льда. Смеси осадков разных типов, в том числе разных категорий, могут выпадать одновременно. Жидкие формы осадков включают дождь и изморось. Дождь или морось, которые замерзают при контакте с подмерзшей воздушной массой , называют « ледяным дождем» или «ледяной моросью». Замороженные формы осадков включают снег, ледяные иглы , ледяную крупу , град и крупу . ^[14]

Измерение [ править ]

Жидкие осадки

Количество осадков (включая изморось и дождь) обычно измеряется в миллиметрах (мм) с помощью дождемера , что эквивалентно килограмму на квадратный метр (кг / м ² ). Это эквивалентно литрам на квадратный метр (л / м ² ), если предположить, что 1 литр воды имеет массу 1 кг, что приемлемо для большинства практических целей. Количество осадков иногда, но редко, выражается в сантиметрах (см). ^{[ необходима цитата ]} Соответствующая английская единица измерения обычно - дюймы. В Австралии до введения метрики количество осадков измерялось в «точках», которые определялись как сотые доли дюйма. ^{[ необходима цитата ]}

Твердые осадки

Снегомер обычно используется для измерения количества твердых осадков. Снегопад обычно измеряют в сантиметрах, позволяя снегу упасть в контейнер, а затем измеряют высоту. Затем снег может быть растоплен для измерения водного эквивалента в миллиметрах, как для жидких осадков. Отношение между высотой снега и водным эквивалентом зависит от влажности снега; водный эквивалент, таким образом, может дать лишь приблизительную оценку высоты снежного покрова. Другие формы твердых осадков, такие как снежная крупа и град или даже мокрый снег (смесь дождя и снега), также можно растопить и измерить как водный эквивалент, обычно выражаемый в миллиметрах, как для жидких осадков. ^{[ необходима цитата ]}

Как воздух становится насыщенным [ править ]

Охлаждение воздуха до точки росы [ править ]

Точка росы - это температура, до которой воздух должен быть охлажден, чтобы он стал насыщенным и (если не происходит перенасыщение) конденсируется с образованием воды. ^[15] Водяной пар обычно начинает конденсироваться на ядрах конденсации, таких как пыль, лед и соль, с образованием облаков. Возвышенная часть фронтальной зоны вызывает широкие области подъема, которые образуют облачные слои, такие как альтослоистые или перисто-слоистые . Stratus - это стабильная облачная платформа, которая имеет тенденцию формироваться, когда холодная стабильная воздушная масса оказывается в ловушке под теплой воздушной массой. Он также может образоваться из-за исчезновения адвективного тумана в ветреную погоду. ^[16]

Существует четыре основных механизма охлаждения воздуха до точки росы: адиабатическое охлаждение, кондуктивное охлаждение, радиационное охлаждение и испарительное охлаждение. Адиабатическое охлаждение происходит, когда воздух поднимается и расширяется. ^[17] Воздух может подниматься из-за конвекции , крупномасштабных атмосферных движений или физического препятствия, такого как гора ( орографический подъемник ). Кондуктивное охлаждение происходит, когда воздух соприкасается с более холодной поверхностью ^[18], как правило, при переносе с одной поверхности на другую, например, с поверхности жидкой воды на более холодную землю. Радиационное охлаждение происходит из-за испускания инфракрасного излучения воздухом или находящейся под ним поверхностью.^[19] Испарительное охлаждение происходит, когда влага добавляется к воздуху посредством испарения, что заставляет температуру воздуха охлаждаться до температуры влажного термометра или до насыщения. ^[20]

Добавление влаги в воздух [ править ]

Основные способы добавления водяного пара в воздух: конвергенция ветра в области восходящего движения, ^[12] осадки или вирга, падающая сверху, ^[21] дневное нагревание, испарение воды с поверхности океанов, водоемов или влажной земли, ^{[ 22]} испарение растений, ^[23] холодный или сухой воздух, движущийся над более теплой водой, ^[24] и подъем воздуха над горами. ^[25]

Формы осадков [ править ]

Капли дождя [ править ]

Коалесценция происходит, когда капли воды сливаются, образуя более крупные капли воды, или когда капли воды замерзают на кристалле льда, что известно как процесс Бержерона . Скорость падения очень мелких капель незначительна, поэтому облака не падают с неба; осаждение будет происходить только тогда, когда они сливаются в более крупные капли. Когда возникает турбулентность воздуха, капли воды сталкиваются, образуя более крупные капли. По мере того, как эти более крупные капли воды опускаются, слияние продолжается, так что капли становятся достаточно тяжелыми, чтобы преодолеть сопротивление воздуха и выпадать в виде дождя. ^[26]

Капли дождя имеют размер от 0,1 миллиметра (0,0039 дюйма) до 9 миллиметров (0,35 дюйма) среднего диаметра, выше которого они имеют тенденцию рассыпаться. Более мелкие капли называются облачными и имеют сферическую форму. По мере того, как капля дождя увеличивается в размере, ее форма становится более сжатой , а ее наибольшее поперечное сечение обращено к набегающему воздушному потоку. В отличие от мультяшных картинок капель дождя, их форма не похожа на слезу. ^[27] Интенсивность и продолжительность дождя обычно обратно пропорциональны, т. Е. Штормы высокой интенсивности, вероятно, будут непродолжительными, а штормы низкой интенсивности могут иметь большую продолжительность. ^{[28] [29]} Капли дождя, связанные с тающим градом, обычно больше, чем другие капли дождя. ^[30] Код METAR для дождя - RA, а код для ливневых дождей - SHRA. ^[31]

Гранулы льда [ править ]

Ледяная крупа или мокрый снег - это форма осадков, состоящая из маленьких полупрозрачных шариков льда. Гранулы льда обычно (но не всегда) меньше градин. ^[32] Они часто подпрыгивают, когда ударяются о землю, и, как правило, не превращаются в твердую массу, если их не смешать с ледяным дождем . Код по METAR для ледяных гранул - PL . ^[31]

Гранулы льда образуются, когда существует слой воздуха выше точки замерзания с воздухом ниже точки замерзания как сверху, так и снизу. Это приводит к частичному или полному таянию любых снежинок, выпадающих из теплого слоя. Когда они снова падают в слой ниже замерзания, ближе к поверхности, они снова замерзают в ледяные шарики. Однако, если слой под замерзшим слоем слишком мал, осадки не успеют снова замерзнуть, и на поверхности будет образовываться ледяной дождь. Температурный профиль, показывающий теплый слой над землей, скорее всего, будет обнаружен перед теплым фронтом в холодное время года ^[33], но иногда может быть обнаружен за проходящим холодным фронтом .

Приветствую [ править ]

Как и другие осадки, град образуется в грозовых облаках, когда капли переохлажденной воды замерзают при контакте с ядрами конденсации , такими как пыль или грязь. Восходящий поток шторма уносит град в верхнюю часть облака. Восходящий поток рассеивается, и градины падают обратно в восходящий поток и снова поднимаются. Град имеет диаметр 5 миллиметров (0,20 дюйма) или больше. ^[34] В коде METAR GR используется для обозначения более крупного града диаметром не менее 6,4 мм (0,25 дюйма). GR происходит от французского слова grêle. Град меньшего размера, а также снежная крупа используют кодировку GS, которая является сокращением от французского слова grésil. ^[31] Камни размером чуть больше, чем мяч для гольфа, являются одним из наиболее часто встречающихся размеров града. ^[35] Град может вырасти до 15 сантиметров (6 дюймов) и весить более 500 граммов (1 фунт). ^[36] В случае крупных градин скрытое тепло, выделяемое при дальнейшем замораживании, может расплавить внешнюю оболочку градин. Град затем может подвергнуться «мокрому росту», когда жидкая внешняя оболочка собирает другие более мелкие градины. ^[37] Градина покрывается слоем льда и становится все больше с каждым подъемом. Как только град становится слишком тяжелым, чтобы выдержать восходящий поток шторма, он падает из облака. ^[38]

Снежинки [ править ]

Кристаллы снега образуются, когда замерзают крошечные переохлажденные облачные капли (диаметром около 10 мкм). После того, как капля замерзла, она растет в перенасыщенной среде. Поскольку капель воды более многочисленна, чем кристаллов льда, кристаллы могут вырастать до размеров сотен микрометров за счет капель воды. Этот процесс известен как процесс Вегенера – Бержерона – Финдейзена.. Соответствующее истощение водяного пара вызывает испарение капель, а это означает, что кристаллы льда растут за счет капель. Эти большие кристаллы являются эффективным источником осадков, так как они падают через атмосферу из-за своей массы, а также могут сталкиваться и слипаться в кластеры или агрегаты. Эти агрегаты представляют собой снежинки и обычно представляют собой частицы льда, которые падают на землю. ^{[39] В} Книге рекордов Гиннеса указаны самые большие снежинки в мире, сделанные в январе 1887 года в Форт Кеог, Монтана; якобы одна из них имела ширину 38 см (15 дюймов). ^[40] Точные детали механизма прилипания остаются предметом исследования.

Хотя лед чистый, рассеяние света гранями кристалла и впадинами / дефектами означает, что кристаллы часто кажутся белыми из-за диффузного отражения всего спектра света мелкими частицами льда. ^[41] Форма снежинки в основном определяется температурой и влажностью, при которых она образуется. ^{[39] В} редких случаях при температуре около –2 ° C (28 ° F) снежинки могут образовывать тройную симметрию - треугольные снежинки. ^[42] Чаще всего частицы снега выглядят неравномерно, хотя почти идеальные снежинки чаще встречаются на фотографиях, потому что они более привлекательны. Нет двух одинаковых снежинок, ^[43]поскольку они растут с разной скоростью и по разному образцу в зависимости от изменяющейся температуры и влажности в атмосфере, через которую они падают на землю. ^[44] Снег имеет код METAR - SN, а снегопады - SHSN. ^[31]

Алмазная пыль [ править ]

Алмазная пыль, также известная как ледяные иглы или кристаллы льда, образуется при температурах, приближающихся к -40 ° C (-40 ° F), из-за того, что воздух с немного более высокой влажностью на высоте смешивается с более холодным поверхностным воздухом. ^[45] Они состоят из простых кристаллов льда шестиугольной формы. ^[46] В международных почасовых сводках погоды в METAR используется идентификатор алмазной пыли IC. ^[31]

Причины [ править ]

Фронтальная активность [ править ]

Стратиформные или динамические осадки возникают в результате медленного подъема воздуха в синоптических системах (порядка см / с), например, над поверхностными холодными фронтами , а также над и впереди теплых фронтов . Подобный подъем наблюдается вокруг тропических циклонов за пределами глаза , а также в образцах выпадения осадков в виде запятых вокруг циклонов средних широт . ^[47] Вдоль фронта окклюзии может быть множество погодных условий, с возможными грозами, но обычно их прохождение связано с высыханием воздушной массы. Фронты окклюзии обычно образуются вокруг зрелых областей низкого давления. ^[48] Осадки могут происходить не только на Земле, но и на других небесных телах. Когда становится холодно, на Марсе выпадают осадки, которые, скорее всего, имеют форму ледяных игл, а не дождя или снега. ^[49]

Конвекция [ править ]

Конвективный дождь или ливневые осадки происходят из конвективных облаков, например кучево-дождевых или скопившихся кучевых облаков . Он падает как ливень с быстро меняющейся интенсивностью. Конвективные осадки выпадают на определенной территории в течение относительно короткого времени, поскольку конвективные облака имеют ограниченную горизонтальную протяженность. Большая часть осадков в тропиках носит конвективный характер; однако было высказано предположение, что также имеет место расслоение осадков. ^{[29] [47]} Граупель и град указывают на конвекцию. ^[50] В средних широтах конвективные осадки являются прерывистыми и часто связаны с бароклинными границами, такими как холодные фронты , линии шквалов., и теплые фронты. ^[51]

Орографические эффекты [ править ]

Орографические осадки происходят на наветренной (противветренной) стороне гор и вызваны восходящим движением крупномасштабного потока влажного воздуха через горный хребет, что приводит к адиабатическому охлаждению и конденсации. В горных частях мира, подверженных относительно постоянным ветрам (например, пассатам ), на наветренной стороне горы обычно преобладает более влажный климат, чем на подветренной или подветренной стороне. Влага удаляется орографическим подъемником, оставляя более сухой воздух (см. Катабатический ветер ) на нисходящей и, как правило, теплой подветренной стороне, где наблюдается тень от дождя . ^[25]

В Гавайях , гора Wai'ale'ale , на острове Кауаи, отличается своими крайними осадками, так как он занимает второе место по величине среднегодового количества осадков на Земле, с 12000 мм (460 дюймов). ^[52] Штормовые системы влияют на штат с проливными дождями с октября по март. Местный климат значительно различается на каждом острове из-за их топографии, которая делится на наветренные ( Коолау ) и подветренные ( Кона ) регионы в зависимости от расположения относительно более высоких гор. Наветренные стороны обращены на восток к северо- восточным пассатам и получают гораздо больше осадков; подветренные стороны более сухие и солнечные, с меньшим количеством дождя и облачности. ^[53]

В Южной Америке горный хребет Анд блокирует попадание влаги из Тихого океана на этот континент, что приводит к климату, похожему на пустыню, с подветренной стороны на западе Аргентины. ^[54] Хребет Сьерра-Невада создает такой же эффект в Северной Америке, образуя Большой бассейн и пустыни Мохаве . ^{[55] [56]} Точно так же в Азии Гималаи создают препятствие для муссонов, что приводит к чрезвычайно большому количеству осадков на южной стороне и более низкому уровню осадков на северной стороне.

Снег [ править ]

Внетропические циклоны могут вызвать холодные и опасные условия с сильными дождями и снегопадами с ветрами, превышающими 119 км / ч (74 миль в час) ^[57] (иногда называемые в Европе ураганами ). Полоса осадков, связанная с их теплым фронтом , часто бывает обширной, вызванной слабым восходящим вертикальным движением воздуха над фронтальной границей, который конденсируется при охлаждении и производит осадки в удлиненной полосе ^[58], которая является широкой и стратиформной , что означает выпадает из нимбослоистых облаков. ^[59] Когда влажный воздух пытается вытеснить арктическую воздушную массу, снег может выходить за пределы полюсной стороны вытянутойполоса осадков . В Северном полушарии направление к полюсу направлено к Северному полюсу или северу. В Южном полушарии направление к полюсу направлено к Южному полюсу или югу.

К юго-западу от внетропических циклонов изогнутый циклонический поток, несущий холодный воздух через относительно теплые водоемы, может привести к образованию узких полос снежного эффекта озера . Эти полосы приносят сильный локальный снегопад, который можно понять следующим образом: большие водоемы, такие как озера, эффективно хранят тепло, что приводит к значительным перепадам температур (более 13 ° C или 23 ° F) между поверхностью воды и воздухом над ними. ^[60]Из-за этой разницы температур тепло и влага переносятся вверх, конденсируясь в вертикально ориентированные облака (см. Спутниковое изображение), которые вызывают снегопады. На снижение температуры с высотой и глубиной облаков напрямую влияет как температура воды, так и крупномасштабная среда. Чем сильнее понижается температура с высотой, тем глубже становятся облака и тем больше становится количество осадков. ^[61]

В горных районах обильные снегопады накапливаются, когда воздух вынужден подниматься в горы и вытеснять осадки по их наветренным склонам, которые в холодных условиях выпадают в виде снега. Из-за пересеченной местности прогнозирование места сильного снегопада остается сложной задачей. ^[62]

В тропиках [ править ]

Сезон дождей - это время года, охватывающее один или несколько месяцев, когда выпадает большая часть среднегодового количества осадков в регионе. ^[63] Термин « зеленый сезон» также иногда используется туристическими властями как эвфемизм. ^[64] Районы с влажным сезоном разбросаны по частям тропиков и субтропиков. ^[65] Климат саванны и районы с муссонным режимом имеют влажное лето и сухую зиму. В тропических лесах технически нет сухих или влажных сезонов, поскольку их количество осадков равномерно распределяется в течение года. ^{[66] В} некоторых районах с ярко выраженными сезонами дождей в середине сезона выпадение осадков прекратится, когда зона межтропической конвергенцииили муссонные желоба перемещаются к полюсу от их местоположения в середине теплого сезона. ^[28] Когда сезон дождей приходится на теплое время года или летом, дожди идут в основном во второй половине дня и в ранние вечерние часы. Сезон дождей - это время, когда улучшается качество воздуха ^[67], качество пресной воды ^{[68] [69]} и растительность значительно разрастается. Уменьшается количество питательных веществ в почве и увеличивается эрозия. ^[28] У животных есть стратегии адаптации и выживания к более влажному режиму. Предыдущий засушливый сезон привел к нехватке продовольствия в сезон дождей, так как посевы еще не созрели. Развивающиеся страны отметили, что их население демонстрирует сезонные колебания веса из-за нехватки продовольствия, наблюдаемой до первого урожая, который происходит в конце сезона дождей. ^[70]

Тропические циклоны, являющиеся источником очень сильных дождей, состоят из больших воздушных масс в несколько сотен миль в поперечнике с низким давлением в центре и с ветрами, дующими внутрь к центру, либо по часовой стрелке (южное полушарие), либо против часовой стрелки (северное полушарие). ^[71] Хотя циклоны могут уносить огромные потери жизней и личного имущества, они могут быть важными факторами в режимах выпадения осадков в местах, на которые они влияют, поскольку они могут принести столь необходимые осадки в засушливые регионы. ^[72] Области на их пути могут получить годовое количество осадков от прохода тропического циклона. ^[73]

Широкомасштабное географическое распространение [ править ]

В больших масштабах наибольшее количество осадков за пределами топографии выпадает в тропиках, тесно связанных с межтропической зоной конвергенции , которая сама является восходящей ветвью ячейки Хэдли . Горные местности недалеко от экватора в Колумбии - одни из самых влажных мест на Земле. ^{[74] К} северу и югу от этого района находятся области нисходящего потока воздуха, которые образуют субтропические хребты с небольшим количеством осадков; ^[75] поверхность суши под этими хребтами обычно засушливая, и эти регионы составляют большую часть земных пустынь. ^[76] Исключением из этого правила являются Гавайи, где восходящий поток из-за пассатов приводит к одному из самых влажных мест на Земле.^[77] В противном случае поток Западных ветров в Скалистые горы приведет к самым влажным и наиболее снежным ^[78] местам в Северной Америке. В Азии в сезон дождей поток влажного воздуха в Гималаи приводит к одному из самых больших количеств осадков, измеренных на Земле в северо-восточной Индии.

Измерение [ править ]

Стандартный способ измерения количества осадков или снегопадов - это стандартный дождемер, который может быть изготовлен из пластика 100 мм (4 дюйма) и металла 200 мм (8 дюймов). ^[79]Внутренний цилиндр наполняется дождем толщиной 25 мм (1 дюйм) с перетеканием во внешний цилиндр. Пластиковые манометры имеют маркировку на внутреннем цилиндре с разрешением до 0,25 мм (0,01 дюйма), в то время как металлические измерительные приборы требуют использования стержня с соответствующей маркировкой 0,25 мм (0,01 дюйма). После того, как внутренний цилиндр заполнен, количество внутри выбрасывается, затем заполняется оставшимися осадками во внешнем цилиндре до тех пор, пока вся жидкость во внешнем цилиндре не уйдет, добавляя к общей сумме, пока внешний цилиндр не опустеет. Эти датчики используются зимой для снятия воронки и внутреннего цилиндра, позволяя снегу и ледяному дождю собираться внутри внешнего цилиндра. Некоторые добавляют в манометр антифриз, чтобы не растапливать снег или лед, падающие на манометр. ^[80] Как только снегопад / лед закончится или приблизится к 300 мм (12 дюймов), можно либо принести его внутрь, чтобы растопить, либо использовать теплую воду для заполнения внутреннего цилиндра, чтобы растопить замороженные осадки во внешнем цилиндре. отслеживая добавленную теплую жидкость, которая впоследствии вычитается из общей суммы после того, как весь лед / снег растает. ^[81]

К другим типам датчиков относятся популярный датчик с клином (самый дешевый и самый хрупкий), датчик дождя с опрокидывающимся ведром и датчик дождя со взвешиванием . ^[82]Датчики клина и опрокидывающегося ковша не справляются со снегом. Попытки компенсировать снег / лед путем нагревания опрокидывающегося ковша имеют ограниченный успех, поскольку снег может сублимироваться, если датчик держать намного выше нуля. Измерители веса с антифризом должны хорошо справляться со снегом, но, опять же, перед началом соревнований необходимо снять воронку. Для тех, кто хочет измерить количество осадков наиболее дешево, цилиндрическая банка с прямыми сторонами будет действовать как измеритель дождя, если ее оставить на открытом воздухе, но ее точность будет зависеть от того, какой линейкой используется для измерения дождя. Любой из вышеперечисленных дождемеров может быть изготовлен дома при наличии достаточных знаний . ^[83]

Когда производится измерение осадков, в Соединенных Штатах и ​​в других местах существуют различные сети, в которых измерения осадков могут быть отправлены через Интернет, например CoCoRAHS или GLOBE . ^{[84] [85]} Если сеть недоступна в районе проживания, ближайший местный метеорологический офис, вероятно, будет заинтересован в измерениях. ^[86]

Определение гидрометеора [ править ]

Понятие, используемое при измерении осадков, - это гидрометеор. Любые частицы жидкой или твердой воды в атмосфере известны как гидрометеоры. Образования из-за конденсации, такие как облака, дымка , туман и туман, состоят из гидрометеоров. Все типы осадков по определению состоят из гидрометеоров, включая виргу , которая представляет собой осадки, которые испаряются, не достигнув земли. Частицы, уносимые ветром с поверхности Земли, такие как метель и морские брызги, также являются гидрометеорами , как град и снег . ^[87]

Спутниковые оценки [ править ]

Хотя приземные измерители осадков считаются стандартом для измерения осадков, во многих областях их использование нецелесообразно. Сюда входят бескрайние просторы океана и отдаленные районы суши. В других случаях распространению данных замеров мешают социальные, технические или административные проблемы. В результате современные глобальные данные об осадках во многом зависят от спутниковых наблюдений. ^[88]

Спутниковые датчики работают путем дистанционного зондирования осадков - регистрации различных частей электромагнитного спектра, которые, как показывают теория и практика, связаны с возникновением и интенсивностью осадков. Датчики почти исключительно пассивны и записывают то, что видят, подобно камере, в отличие от активных датчиков ( радар , лидар ), которые посылают сигнал и обнаруживают его воздействие на наблюдаемую область.

Спутниковые датчики, которые сейчас используются на практике для определения осадков, делятся на две категории. Тепловые инфракрасные (ИК) датчики регистрируют канал с длиной волны около 11 микрон и в первую очередь предоставляют информацию о верхних слоях облаков. Из-за типичной структуры атмосферы температура верхней границы облаков приблизительно обратно пропорциональна высоте верхней границы облаков, что означает, что более холодные облака почти всегда возникают на больших высотах. Кроме того, верхние части облаков с большим количеством мелкомасштабных изменений, вероятно, будут более сильными, чем облака с гладкими верхними частями. Различные математические схемы или алгоритмы используют эти и другие свойства для оценки осадков по данным ИК. ^[89]

Вторая категория сенсорных каналов находится в микроволновой части электромагнитного спектра. Диапазон используемых частот составляет от 10 гигагерц до нескольких сотен ГГц. Каналы до 37 ГГц в основном предоставляют информацию о жидких гидрометеорах (дождь и морось) в нижних частях облаков, при этом большее количество жидкости излучает большее количество микроволновой энергии излучения. Каналы выше 37 ГГц отображают сигналы излучения, но в них преобладают твердые гидрометеоры (снег, крупа и т. Д.), Рассеивающие энергию микроволнового излучения. Такие спутники, как миссия по измерению тропических осадков (TRMM) и миссия по глобальному измерению осадков (GPM), используют микроволновые датчики для формирования оценок осадков.

Было продемонстрировано, что дополнительные сенсорные каналы и продукты предоставляют дополнительную полезную информацию, включая видимые каналы, дополнительные ИК-каналы, каналы водяного пара и данные зондирования атмосферы. Однако в большинстве используемых в настоящее время наборов данных об осадках эти источники данных не используются. ^[90]

Наборы спутниковых данных [ править ]

IR-оценки имеют довольно низкую квалификацию в коротких временных и пространственных масштабах, но они доступны очень часто (15 минут или чаще) со спутников в геостационарных условиях.Земная орбита. ИК лучше всего работает в случаях глубокой интенсивной конвекции, такой как тропики, и становится все менее полезным в областях, где преобладают слоистые (слоистые) осадки, особенно в регионах средних и высоких широт. Более прямая физическая связь между гидрометеорами и микроволновыми каналами дает более точные микроволновые оценки в коротких временных и пространственных масштабах, чем это справедливо для ИК. Однако микроволновые датчики летают только на спутниках, находящихся на низкой околоземной орбите, и их мало, так что среднее время между наблюдениями превышает три часа. Этого интервала в несколько часов недостаточно для адекватного документирования осадков из-за временного характера большинства систем выпадения осадков, а также из-за неспособности одного спутника надлежащим образом фиксировать типичный суточный цикл осадков в данном месте.

С конца 1990-х годов было разработано несколько алгоритмов для объединения данных об осадках с датчиков нескольких спутников с целью подчеркнуть сильные стороны и минимизировать недостатки отдельных наборов входных данных. Цель состоит в том, чтобы обеспечить «наилучшие» оценки осадков на единой временной / пространственной сетке, обычно для максимально возможной части земного шара. В некоторых случаях подчеркивается долгосрочная однородность набора данных, что является стандартом записи климатических данных .

В других случаях цель состоит в том, чтобы получить наилучшую мгновенную спутниковую оценку, что является подходом на основе продукта осадков высокого разрешения. В любом случае, конечно, желательной также считается менее подчеркнутая цель. Одним из ключевых результатов многоспутниковых исследований является то, что включение даже небольшого количества данных наземных датчиков очень полезно для контроля систематических ошибок, присущих спутниковым оценкам. Трудности с использованием данных датчиков состоят в том, что 1) их доступность ограничена, как отмечалось выше, и 2) лучший анализ данных датчиков занимает два месяца или более после времени наблюдения, чтобы пройти необходимую передачу, сборку, обработку и контроль качества. Таким образом, оценки осадков, которые включают данные с датчиков, обычно производятся позже времени наблюдения, чем оценки без датчиков. Как результат,хотя оценки, включающие данные датчиков, могут обеспечить более точное описание «истинных» осадков, они, как правило, не подходят для приложений в реальном или близком к реальному времени.

Описанная работа привела к созданию множества наборов данных, обладающих различными форматами, сетками времени / пространства, периодами записи и регионами охвата, входными наборами данных и процедурами анализа, а также множеством различных форм обозначений версий наборов данных. ^[91] Во многих случаях один из современных наборов данных с нескольких спутников является лучшим выбором для общего использования.

Период возврата [ править ]

Вероятность или вероятность события определенной интенсивности и продолжительности называется периодом повторяемости или частотой. ^[92] Интенсивность шторма можно спрогнозировать для любого периода повторяемости и продолжительности шторма с помощью графиков, основанных на исторических данных для этого места. ^[93] Термин « шторм 1 из 10 лет» описывает выпадение дождя, которое случается редко и может происходить только один раз в 10 лет, поэтому вероятность его возникновения в любой год составляет 10%. Количество осадков будет больше, а наводнение будет хуже, чем самый сильный шторм, ожидаемый за любой год. Срок 1 из 100 лет штормописывает выпадение дождя, которое является чрезвычайно редким и будет происходить с вероятностью только один раз в столетие, поэтому имеет вероятность 1% в любой данный год. Дожди будут сильными, а наводнения будут хуже, чем раз в 10 лет. Как и в случае со всеми вероятными событиями, возможно, хотя и маловероятно, что будет два «шторма 1 из 100 лет» за один год. ^[94]

Неравномерный характер осадков [ править ]

Значительная часть годового количества осадков в любом конкретном месте выпадает только на несколько дней, обычно около 50% в течение 12 дней с наибольшим количеством осадков. ^[95]

Роль в классификации климата Кеппена [ править ]

Классификация Кеппена зависит от среднемесячных значений температуры и осадков. Наиболее часто используемая форма классификации Кеппена включает пять основных типов, обозначенных от A до E. В частности, основными типами являются A, тропический; Б, сухой; C - умеренная средняя широта; D - холодные средние широты; и E, полярный. Пять основных классификаций могут быть далее разделены на вторичные классификации, такие как тропические леса , муссоны , тропическая саванна , влажный субтропический , влажный континентальный , океанический климат , средиземноморский климат , степь , субарктический климат , тундра , полярная ледяная шапка., и пустыня .

Дождевые леса характеризуются большим количеством осадков, согласно определениям, минимальным нормальным годовым количеством осадков является от 1750 до 2000 мм (69 и 79 дюймов). ^[97] Тропическая саванна - это биом пастбищ, расположенный в регионах с полузасушливым и полувлажным климатом в субтропических и тропических широтах, с количеством осадков от 750 до 1270 мм (30 и 50 дюймов) в год. Они широко распространены в Африке, а также встречаются в Индии, северных частях Южной Америки, Малайзии и Австралии. ^[98] Зона влажного субтропического климата - это зона, где зимние дожди (а иногда и снегопад) связаны с большими штормами, которые западные ветры держатся с запада на восток. Большинство летних осадков выпадает во время гроз и периодических тропических циклонов. ^[99] Влажный субтропический климат расположен на восточной стороне континентов, примерно между 20 и 40 градусами широты от экватора. ^[100]

Океанический (или морской) климат, как правило, наблюдается вдоль западного побережья на средних широтах всех континентов мира, на границе с прохладными океанами, а также на юго-востоке Австралии, и сопровождается обильными осадками круглый год. ^[101] Средиземноморский климатический режим напоминает климат земель в Средиземноморском бассейне, некоторых частях западной части Северной Америки, частях западной и южной Австралии, на юго-западе Южной Африки и в некоторых частях центральной части Чили. Для климата характерно жаркое сухое лето и прохладная влажная зима. ^[102] Степь - это сухой луг. ^[103] Субарктический климат холодный, с постоянной вечной мерзлотой и небольшим количеством осадков. ^[104]

Влияние на сельское хозяйство [ править ]

Осадки, особенно дожди, сильно влияют на сельское хозяйство. Всем растениям для выживания требуется хотя бы немного воды, поэтому дождь (являющийся наиболее эффективным средством полива) важен для сельского хозяйства. Хотя регулярный режим дождя обычно жизненно важен для здоровья растений, слишком много или слишком мало осадков может быть вредным и даже разрушительным для сельскохозяйственных культур. Засуха может убить посевы и усилить эрозию ^[105], а слишком влажная погода может вызвать рост вредных грибов. ^[106] Растениям для выживания необходимо различное количество осадков. Например, некоторым кактусам требуется небольшое количество воды ^{[107], в} то время как тропическим растениям для выживания может потребоваться до сотен дюймов дождя в год.

В районах с влажным и засушливым сезонами содержание питательных веществ в почве уменьшается, а эрозия увеличивается во время сезона дождей. ^{[28] У} животных есть стратегии адаптации и выживания к более влажному режиму. Предыдущий засушливый сезон привел к нехватке продовольствия в сезон дождей, так как посевы еще не созрели. ^[108] Развивающиеся страны отметили, что их население демонстрирует сезонные колебания веса из-за нехватки продовольствия, наблюдаемой до первого урожая, который происходит в конце сезона дождей. ^[70]

Изменения из-за глобального потепления [ править ]

Повышение температуры приводит к увеличению испарения, что приводит к увеличению количества осадков. Количество осадков в целом увеличивалось над сушей к северу от 30 ° северной широты с 1900 по 2005 год, но с 1970-х годов их количество уменьшилось над тропиками. В глобальном масштабе за последнее столетие не наблюдалось статистически значимых общих тенденций в области осадков, хотя тенденции сильно различались по регионам и во времени. В 2018 году исследование, оценивающее изменения количества осадков в пространственных масштабах с использованием набора глобальных данных об осадках с высоким разрешением за более чем 33 года, пришло к выводу, что «хотя есть региональные тенденции, нет никаких доказательств увеличения количества осадков в глобальном масштабе в ответ на наблюдаемое глобальное потепление ". ^[109]Восточные части Северной и Южной Америки, Северная Европа, Северная и Центральная Азия стали более влажными. Сахель, Средиземное море, юг Африки и некоторые части южной Азии стали суше. В течение последнего столетия увеличилось количество сильных осадков во многих районах, а с 1970-х годов увеличилась распространенность засух, особенно в тропиках и субтропиках. Об изменениях количества осадков и испарения над океанами свидетельствует снижение солености воды в средних и высоких широтах (что подразумевает большее количество осадков), а также повышение солености в более низких широтах (подразумевая меньшее количество осадков, большее испарение или и то, и другое). На территории Соединенных Штатов общее годовое количество осадков увеличивалось в среднем на 6,1% за столетие с 1900 г.с наибольшим увеличением в пределах Восточно-Северо-Центрального климатического региона (11,6% за столетие) и Юга (11,1%). Гавайи были единственным регионом, где наблюдалось снижение (-9,25%).^[110]

Изменения из-за городского острова тепла [ править ]

В городских тепловом острове Согревает города от 0,6 до 5,6 ° С ( от 1,1 до 10,1 ° F) выше окружающих пригородов и сельских районов. Это дополнительное тепло приводит к большему движению вверх, что может вызвать дополнительную активность ливня и грозы. Уровень осадков с подветренной стороны города увеличивается с 48% до 116%. Частично из-за этого потепления ежемесячное количество осадков примерно на 28% больше на расстоянии от 32 до 64 километров (от 20 до 40 миль) с подветренной стороны от городов по сравнению с подветренной стороны. ^{[111] В} некоторых городах общее количество осадков увеличилось на 51%. ^[112]

Прогнозирование [ править ]

Количественный прогноз осадков (сокращенно QPF) - это ожидаемое количество жидких осадков, накопленных за определенный период времени на определенной территории. ^[113] QPF будет определен, когда измеряемый тип осадков, достигающий минимального порога, прогнозируется на любой час в течение периода действия QPF. Прогнозы осадков, как правило, привязаны к синоптическим часам, таким как 00:00, 06:00, 12:00 и 18:00 по Гринвичу . Рельеф учитывается в QPF с использованием топографии или на основе климатологических режимов выпадения осадков по результатам наблюдений с высокой детализацией. ^[114] Начиная с середины до конца 1990-х годов, QPF использовались в моделях гидрологического прогноза для моделирования воздействия на реки на всей территории Соединенных Штатов. ^[115] Прогнозные моделипроявляют значительную чувствительность к уровням влажности в пограничном слое планеты или на нижних уровнях атмосферы, которая уменьшается с высотой. ^[116] QPF может быть сгенерирован на количественной, прогнозирующей основе, или качественной, прогнозирующей вероятность определенной суммы . ^[117] Методы прогнозирования радиолокационных изображений показывают более высокую квалификацию, чем модельные прогнозы, в пределах шести-семи часов с момента получения радиолокационного изображения. Прогнозы могут быть проверены с помощью измерений дождемеров , оценок метеорологических радаров или их комбинации. Для измерения ценности прогноза дождя могут быть определены различные оценки навыков.^[118]

См. Также [ править ]

• Список тем по метеорологии
• Основные осадки
• Биопреципитация , концепция вызывающих дождь бактерий.
• Манго душ , пред- муссонные дожди в индийских штатах Карнатака и Керала , которые помогают в процессе созревания плодов манго.
• Sunshower , необычное метеорологическое явление, при котором идет дождь, пока светит солнце.
• Зимние дожди - неофициальный метеорологический термин для обозначения различных смесей дождя, ледяного дождя, мокрого снега и снега.

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Посмотрите информацию об осадках в Викисловаре, бесплатном словаре.

Викискладе есть медиафайлы по теме осадков (погоды) .

• Текущая карта глобального прогноза осадков на ближайшие три часа
• Сообщайте о местных осадках на территории США на этом сайте (CoCoRaHS)
• Сообщайте о местных осадках, связанных с тропическими циклонами по всему миру, на этом сайте
• Глобальный центр климатологии осадков GPCC