Файл: Любушкина.pdf

образующаяся  при  выпадении  переохлажденного  дождя  и  намерзания  капель  на  холодных 

поверхностях. Гололед случается при небольшой отрицательной температуре воздуха. Он вызывает 

дорожные катастрофы, травмы людей, обледенение аэродромов, повреждения озимых посевов и т. д, 

В  свободной  атмосфере  возможно  обледенение  самолетов,  из-за  чего  ухудшаются  их 

аэродинамические качества. Гололед и гололедица не одно и то же. Гололедица – слой льда на земле, 

образовавшийся после оттепели или дождя в результате похолодания и замерзания воды. 

8.4. Туманы 

Туман – взвешенные в воздухе капли воды и (или) кристаллы льда, понижающие горизонтальную 

видимость  до  1  км.  Менее  плотная,  чем  туман,  совокупность  капель  и  кристаллов,  при  которой 

горизонтальная видимость более 1 км, называется дымкой. Кроме того, размеры капель при дымке 

меньше,  что  тоже  влияет  на  видимость.  Туман  и  дымка  –  результат  конденсации  и  сублимации 

водяного пара в приземном слое атмосферы. От тумана и дымки следует отличать мглу – помутнение 

нижних  слоев  атмосферы  за  счет  взвешенных  в  воздухе  частиц  пыли,  гари  и  дыма  при  лесных  и 

торфяных  пожарах  (своеобразный  «сухой  туман»).  Туман  и  дымка  могут  возникать  как  при 

положительной,  так  и  при  отрицательной  температуре  воздуха,  если  достигается  точка  росы  и  в 

воздухе  есть  ядра  конденсации.  При  образовании  туманов  главной  причиной  насыщения  воздуха 

является охлаждение его от земной поверхности, а не адиабатическое понижение температуры. 

По условиям образования различают туманы охлаждения (радиационные и адвективные), туманы 

испарения  и  городские.  Радиационные  туманы  бывают  низкими  (поземными)  и  высокими.  Низкие 

туманы образуются в результате радиационного охлаждения подстилающей поверхности, а от нее и 

воздуха.  Их  возникновению  способствуют  те  же  условия,  которые  вызывают  росу  и  иней.  Они 

возникают  чаще  летними  ночами,  распространены  пятнами  над  низинами  и  водоемами,  имеют 

мощность десятки, реже сотни метров, днем обычно рассеиваются. 

Высокие радиационные туманы (до высоты нескольких сотен метров) возникают при устойчивой 

антициклональной  погоде  поздней  осенью  и  зимой,  когда  охлаждение  воздуха  происходит 

постепенно и не только ночью, но и днем. Такие туманы развиваются сверху: под слоем  инверсии 

скапливаются водяной пар и разные примеси, вследствие чего создаются благоприятные условия для 

его  конденсации  в  виде  слоистых  облаков.  Затем  этот  облачный  слой  опускается  ниже,  к  земной 

поверхности,  где  и  переходит  в  туман.  Высокие  радиационные  туманы  охватывают  большие 

пространства и лучше сохраняются в течение нескольких суток, ослабевая днем и снова усиливаясь 

ночью. 

Адвективные  туманы  (туманы  перемещения)  образуются  при  движении  теплого  воздуха  над 

холодной поверхностью. Они охватывают большие пространства, простираются до высот нескольких 

сотен метров, обычно продолжительны и существуют даже при сильных ветрах. Таковы туманы на 

западе  материков  умеренного  пояса  зимой,  куда  поступает  теплый  и  влажный  морской  воздух,  а 

также в Арктике летом, когда на охлажденную поверхность воды и льда перемещается теплый воздух 

с юга. 

Похожи  на  них  по  условиям  формирования  туманы  смешения  в  местах  встречи  теплых  и 

холодных морских течений и воздушных масс над ними. Таковы морские туманы, наблюдающиеся в 

течение  всего  года,  но  особенно  часто  в  начале  лета  при  наибольшем  температурном  контрасте 

течений,  например  в  районе  острова  Ньюфаундленд  при  встрече  Гольфстрима  и  Лабрадорского 

течения. 

Туманы  испарения  возникают  в  тех  случаях,  когда  температура  поверхности  воды  выше 

температуры воздуха. При этом испаряющаяся влага поступает в холодный воздух и конденсируется. 

Эти туманы характерны зимой над незамерзающими морями, особенно над теплыми течениями, над 

полыньями на реках и озерах. 

Городские  туманы  свойственны  крупным  городам,  где  в  воздух  выбрасывается  большое 

количество  отходов  промышленного  производства,  служащих  ядрами  конденсации.  Такие  туманы, 

смешанные  с  дымом  и  выхлопными  газами  автотранспорта,  называют  смогами.  Они  особенно 

опасны в городах, расположенных в низинах. 

Наибольшее  в  году  число  дней  с  туманами  (около  80)  отмечается  в  Арктике,  а  также  в  местах 

встречи теплых и холодных течений. 

Люди научились искусственно создавать туманы для защиты ценных растений от заморозков или 

рассеивать  их.  Рассеивание  туманов,  затрудняющих  взлет  и  посадку  самолетов,  осуществляется  с 

помощью  распыления  хладореагентов,  например  «сухого  льда»  (твердого  СО

2

).  В  результате 

быстрого  испарения  он  сильно  охлаждает  окружающий  воздух,  образуются  ледяные  кристаллы, 

которые выпадают в виде осадков на землю, «раскрывая» аэропорты. 

8.5. Облака 

Рис. 42. Схема возникновения облаков конвекции (по С. П. Хромову) 

Облака  –  видимое  скопление  капель  воды  и  кристаллов  льда  на  некоторой  высоте  в  атмосфере 

(тропосфере). Облака образуются в результате конденсации и сублимации водяного пара вследствие 

адиабатического охлаждения воздуха при подъеме. Высота, на которой начинается конденсация или 

сублимация  водяного  пара,  называется  уровнем  конденсации  или  сублимации.  Он  совпадает  с 

нижней  границей  облаков  и  зависит  от  первоначальной  температуры  и  относительной  влажности 

воздуха у земной поверхности. 

Важной  характеристикой  облаков,  определяющих  возможное  количество  осадков,  является  их 

водность  –  содержание  в  них  воды  в  жидком  и  твердом  виде  (г/м

3

).  Водность  облаков  зависит  от 

абсолютной  влажности  воздуха,  но  всегда  меньше  ее,  так  как  в  жидкое  и  твердое  состояние 

переходит лишь часть водяного пара. 

Рис. 43. Схема возникновения волнистых облаков (по С. П. Хромову) 

Существует несколько классификаций облаков по разным признакам. 

По физическому составу облака могут быть водяные (капельные), ледяные (кристаллические) и 

смешанные,  состоящие  из  переохлажденных  капель  и  кристаллов.  В  теплое  время  года  водяные 

облака образуются в нижних слоях тропосферы (при положительных и отрицательных температурах 

до –10 °С), смешанные – в средних, ледяные – в верхних (при температурах ниже – 30 °С). Между 

ними нет резких границ. В холодное время года при очень низких температурах облака полностью 

ледяные. Водность водяных облаков (до 5 г/м

3

) больше, нежели ледяных (сотые или тысячные доли 

г/м' ). 

По внешней форме облака  весьма разнообразны. В основу м е жду народной морфологической 

классификации облаков положено разделение их на четыре семейства по высоте их нижней границы 

и  на  десять  родов  по  внешнему  облику,  которые,  в  свою  очередь,  подразделяются  на  виды  и 

разновидности (табл. 1). 

По характеру образования облака подразделяют на две группы: внутримассо-вые,  возникающие 

внутри  однородных  воздушных  масс,  и  фронтальные  –  на  границах  между  воздушными  массами. 

Внутри них выделяются генетические типы. 

К  образованию  внутримассовых  облаков  приводят  такие  процессы,  как  термическая  и 

динамическая  конвекция  (конвективные  облака),  волновые  движения  (волнистые  облака)  и 

турбулентное перемешивание воздуха (слоистые облака). 

Облака  термической  конвекции

образуются  при  интенсивном,  но  неоднородном  нагреве 

подстилающей поверхности (рис. 42). Особенно контрастны условия нагрева в горных странах, где 

склоны солнечной экспозиции получают тепла в десятки раз больше, чем теневые склоны. Над более 

нагретыми  участками  развиваются  восходящие  движения  воздуха,  над  менее  нагретыми  – 

компенсирующие  нисходящие.  При  этом  важно,  чтобы  поднимающаяся  воздушная  масса  обладала 

неустойчивой  стратификацией  до  уровня  конденсации  и  не  встречала  на  своем  пути  вверх 

задерживающего  инверсионного  слоя.  Облака  термической  конвекции  образуются  весь  год  в 

экваториально-тропических  широтах,  причем  над  сушей  они  возникают  днем,  а  над  морем  –  в 

основном  ночью.  В  умеренном  поясе  они  возникают  летом. 

Облака  динамической  конвекции

образуются при встрече воздушного потока с горными хребтами и развиваются над их наветренными 

склонами.  Все  конвективные  облака  по  внешнему  виду  кучевообразные,  к  ним  относятся  кучевые 
(

Сu

) 

и кучево-дождевые (

Сb

) 

облака. 

Таблица 2 

Морфологическая классификация облаков 

Семейства  

Роды облаков  

Внешний облик облаков  

А. Облака верхнего яруса – выше 

6 км  

I. 

Перистые – Cirrus ( Ci)  

Нитевидные, волокнистые белые  

П.  Перисто-кучевые  –  Cirro-

cumulus 

(Сс)  

Слои и гряды из мелких хлопьев 

и завитков, белые  

III

.  Перисто-слоистые  –  Cirro-

straus (Cs)  

Прозрачная белесая вуаль  

Б. Облака среднего яруса – выше 

2 км  

IV. 

Высококучевые 

– 

Altocumulus (Ac)  

Пласты  и  гряды  белого  и  серого 

цвета  

V. 

Высокослоистые – Altostra-tus 

(As)  

Ровная  пелена  молочно-серого 

цвета  

В.  Облака  нижнего  яруса  –  до  2 

км  

VI

. 

Слоисто-дождевые 

– 

Nimbostratus(Ns)  

Сплошной, бесформенный серый 

слой  

VII. 

Слоисто-кучевые  –  Strato-

cumulus (Sc)  

Непросвечиваемые  слои  и  гряды 

серого цвета  

VIII. 

Слоистые – Stratus (St)  

Непросвечиваемая  пелена  серого 

цвета  

Г. 

Облака 

вертикального 

развития  –  от  нижнего  до 

верхнего яруса  

IX. 

Кучевые – Cumulus (Cu)  

Клубы  и  купола  ярко-белого 

цвета, при ветре с разорванными 

краями  

X

. 

Кучево-дождевые 

– 

Cumulonimbus (Cb)  

Мощные  кучево-образные  массы 

темно-свинцового цвета  

Волнистые (волнообразные) облака образуются в относительно устойчивых воздушных массах, в 

антициклонах,  характерны  при  инверсиях.  Нижняя  граница  инверсионного  слоя  является 

поверхностью  раздела  между  теплым  и  нижележащим  холодным  воздухом.  На  ней  развиваются 

воздушные  волны  различной  высоты и  длины,  подобно  волнам  между  воздухом  и  водой  (рис.  43). 

Если  уровень  инверсии  совпадает  с  уровнем  конденсации,  то  на  «гребнях»  волн  поднимающийся 

воздух  дополнительно  адиабатически  охлаждается,  возможна  конденсация  водяного  пара  и 

образование облаков. В «ложбинах» между гребнями воздух опускается, адиабатически нагревается, 

удаляется  от  состояния  насыщения,  образуются  просветы  голубого  неба.  Так  формируются  облака 

волнистой  структуры,  состоящие  из  валов  и  гряд.  К  ним  относятся  перисто-кучевые  (Сс), 

высококучевые (Ас) и слоисто-кучевые (Sc) облака. 

Слоистые  облака  образуются  в  результате  турбулентного  перемешивания  и  поднятия  нижних 

слоев воздуха при усилении ветра, особенно если в приземном слое наблюдаются туманы. 

Фронтальные  облака  возникают  на  границах  воздушных  масс  с  разными  свойствами.  При 

медленном натекании теплого воздуха на холодный (или подтекании холодного воздуха под теплый) 

в  теплом  поднимающемся  воздухе  возникают  облака  восходящего  скольжения  (рис.  44).  Это 

огромные  облачные  системы,  вытянутые  на  тысячи  километров  в  длину  и  на  сотни  километров  в 

ширину. Нижняя граница облаков совпадает с поверхностью раздела воздушных масс, верхняя почти 

горизонтальная  и  располагается  на  высоте  б–8  км.  Наибольшая  вертикальная  мощность  облаков 

наблюдается  вблизи  земной  поверхности  –  это  слоисто-дождевые  облака  (Ns),  дающие  обложные 

осадки.  По  мере  поднятия  высоты  основания  облаков  мощность  их  уменьшается,  и  облака 

последовательно замещаются на высокослоистые (As), перисто-слоистые (Cs), перистые (Сi). 

При  быстром  перемещении  холодного  воздуха  в  сторону  теплого  происходит  резкий  подъем 

последнего  в  сравнительно  узкой  полосе.  Образующиеся  при  этом  кучево-дождевые  облака  (Сb) 

имеют вид мощного вала, вытянутого на сотни километров. Их образование сопровождается грозами, 

шквалистыми ветрами и ливневыми осадками. 

Рис. 45. Среднее годовое распределение облачности по широтам (по С. П. Хромову) 

Степень покрытия небесного свода облаками называют облачностью. Ее определяют визуально и 

выражают в баллах от 0 до 10. Например, если 30% небесного свода покрыто облаками, облачность 

составляет 3 балла. Облачность влияет на процессы теплооборота на Земле: она уменьшает прямую, 

но  увеличивает  рассеянную  солнечную  радиацию,  ослабляет  эффективное  излучение,  влияет  на 

условия  освещенности.  Представление  о  географическом  распределении  облачности  по  широтам  в 

среднем  в  году  дает  диаграмма  (рис.  45).  Облачность  максимальна  в  субполярных  широтах, 

значительна  в  районе  экватора,  минимальна  в  тропических  широтах.  В  среднем  для  всего  земного 

шара  облачность  составляет  5,4  балла  (т.  е.  более  50%),  над  океаном  –  5,8  балла,  над  сушей  –  4,9 

балла. 

С облаками связаны различные атмосферные явления: электрические (молния), звуковые (гром), 

световые (радуга, гало, венцы) и др. 

8.6. Атмосферные осадки 

Атмосферные  осадки  –  капли  и  кристаллы,  выпадающие  из  облаков  на  землю.  Они  бывают 

жидкие, твердые и смешанные. К жидким относятся дождь (капли диаметром 0,5 – 6,0 мм) и морось 

(капельки  менее  0,5  мм).  Твердые  осадки:  снег  в  виде  ледяных  иголок,  пластинок,  шестилучевых 

снежинок и др.; крупа ледяная и снежная (прозрачные или матовые крупинки диаметром 2 – 5 мм), 

которая  образуется  в  интенсивно  развивающихся  кучево-дождевых  облаках  при  температуре  около 

О°С  путем  быстрого  намерзания  (обзернения)  мелких  капель  воды  на  кристалликах  льда;  ледяной 

дождь  (застывшие  капли  дождя  диаметром  1–3  мм),  образующиеся  при  инверсии  температуры  в 

воздухе;  град  –  кусочки  льда  разной  формы  и  величины  (до  10  см  в  диаметре,  массой  до  0,5  кг), 

имеющие  слоистое  строение  в  виде  непрозрачного  ядра  и  прозрачных  и  мутных  концентрических 

оболочек. Град образуется в мощных по высоте кучево-дождевых облаках, у которых верхний ярус 

ледяной,  средний  –  переохлажденная  вода  с  температурой  менее  0°С,  нижний  –  водяной  с 

температурой  более  О  °С.  Неоднократно  циркулируя  вверх  за  счет  мощных  восходящих  потоков и 

опускаясь  вниз,  градина  растет,  так  как  на  нее  намерзают  все  новые  капельки  воды,  приобретает 

слоистое строение и, в конце концов став тяжелой, падает на землю. Градобитие причиняет большой 

вред  посевам,  плодовым  насаждениям,  цитрусовым  и  чайным  плантациям  и  др.  Борьба  с  градом 

заключается  в  рассеивании  мощных  кучево-дождевых  облаков.  К  смешанным  осадкам  относится 

мокрый снег (снег с дождем). 

Для  выпадения  осадков  из  облаков  капли  и  кристаллы  должны  укрупниться  либо  путем 

конденсационного роста, т. е. испарения влаги с одних, обычно более мелких капель и осаждения их 

на другие (основной путь), либо путем коагуляционного роста в результате 

соударений.  Наиболее  благоприятные  условия  создаются  в  случае  соседства  капель  и  кристаллов, 

служащих  ядрами  конденсации  и  сублимации.  Когда  ядрами  конденсации  оказываются  такие 

аэрозоли,  как  частицы  дыма,  лёсса,  мела  и  другие  окрашенные  примеси,  а  также  водоросли  и 

микроорганизмы, выпадают необычные по цвету и составу осадки. Особенно опасны радиоактивные 

осадки. 

Важной характеристикой осадков служит их интенсивность. Она выражается толщиной слоя воды 

в  миллиметрах,  который  образуется  на  горизонтальной  поверхности  от  выпавших  осадков  за 

определенный  промежуток  времени  (минуту,  сутки)  при  отсутствии  стока,  испарения  и 

просачивания. Не все осадки достигают земной поверхности, особенно летом, испаряясь на лету. 

По характеру выпадения в зависимости от физических условий образования различают три типа 

осадков: ливневые, обложные и моросящие. 

Ливневые  осадки  выпадают  из  кучево-дождевых  облаков.  Они  внезапны,  интенсивны  (более  1 

мм/мин), локальны, непродолжительны и потому не всегда обильны. Летом крупнокапельный дождь 

нередко  выпадает  с  градом,  зимой  случается  обильный  снегопад  из  крупных  хлопьев  снега,  в 

переходные  сезоны  –  крупа  со  снегом  и  дождем.  Ливневые  осадки  характерны  в  экваториально-

тропических широтах, где они выпадают круглый год; в умеренных они чаще случаются летом, когда 

наиболее развита конвекция. 

Обложные  осадки  выпадают  из  слоисто-дождевых  и  высокослоистых,  реже  слоисто-кучевых 

облаков. Они умеренной интенсивности, довольно равномерны, длительны и захватывают большие 

площади. Преобладают во внетропических широтах в течение всего года. 

Рис. 46. Типы осадков по происхождению 

Моросящие  осадки  выпадают  в  основном  из  слоистых  облаков.  Они  мелкокапельные,  как  бы 

взвешенные в воздухе, осадков почти не дают и характерны для умеренных и высоких широт. 

Основную массу осадков дают кучево-дождевые и слоисто-дождевые облака. Характер выпадения 

осадков  весьма  важен:  например,  обложные  осадки  в  большей  степени  просачиваются  в 

почвогрунты,  пополняя  запасы  грунтовых  вод,  а  ливневые  в  основном  сбегают  по  поверхности, 

вызывая смыв почв. 

По условиям образования различают внутримассовые и фронтальные осадки. К внутримассовым 

относятся  конвективные  осадки  –  результат  термической  конвекции  и  орографические  осадки, 

образующиеся  в  результате  динамической  конвекции  на  наветренных  склонах  гор  (рис.  46).  Они  в 

основном ливневые. Конвективные осадки характерны для жаркого пояса, где интенсивный нагрев и 

испарение, но летом нередки и в умеренном поясе. Обильные орографические осадки свойственны 

районам,  где  теплый  морской  воздух  натекает  на  высокие  горы,  например  летний  юго-западный 

муссон  в  предгорьях  Гималаев,  западные  ветры  умеренных  широт  на  наветренных  склонах 

Кордильер. Анд, Альп, летний юго-восточный муссон в предгорьях Сино-Тибетских гор и Сихоте-

Алиня. Фронтальные осадки связаны с образованием и перемещением фронтов. Они либо обложные, 

либо ливневые в зависимости от характера фронтальной деятельности и всегда выпадают из более 

теплого  воздуха,  от  влагосодержания  которого  зависит  их  обилие.  Они  типичны  для  умеренных  и 

холодных поясов. Температура падающих капель ниже температуры  воздуха, поэтому после дождя 

она обычно понижается. 

8.7. Типы суточного и годового хода осадков 

В  зависимости  от  характера  облачности  и  режима  выпадения  осадков  различают  два  типа  их 

суточного хода: континентальный и морской. Континентальному типу свойственны два максимума: 

основной – в послеполуденные часы из конвективных кучево-дождевых, а на экваторе и из кучевых 

облаков и незначительный – рано утром из слоистых облаков, между ними минимумы: ночью и перед 

полуднем.  В  морском  (береговом)  типе  один  максимум  осадков  ночью  (вследствие  неустойчивой 

стратификации воздуха и конвекции) и один минимум – днем. Эти типы суточного хода осадков весь 

год наблюдаются в жарком поясе, а в умеренных поясах возможны лишь летом. 

Годовой ход осадков, т. е. изменение их по месяцам в течение года, в разных местах Земли весьма 

различен. Это зависит от многих факторов: радиационного режима, общей циркуляции атмосферы, 

конкретной  физико-географической  обстановки  и  др.  Можно  наметить  несколько  основных  типов 

годового хода осадков и выразить их в виде столбиковых диаграмм (рис. 47).