Типы атмосферных осадков: классификация и характеристики

Классификация осадков. В зависимости от характера выпадающие осадки разделяются на следующие типы:

Обложные осадки, которые выпадают из высокослоистых (As) и слоисто-дождевых (Ns) облаков. Они характеризуются значительной продолжительностью, большой площадью покрытия и умеренной интенсивностью. Эти осадки состоят из дождевых капель или снежинок среднего размера.

Ливневые осадки, выпадающие из внутримассовых и связанных с холодными фронтами кучево-дождевых облаков (Сb), характеризуются внезапностью начала, сравнительно небольшой продолжительностью и большой интенсивностью. Такие осадки нередко повторяются через короткие промежутки времени. Площадь покрытия этими осадками меньше, чем обложными, причем характерной особенностью следует считать разрывы этой площади. Ливневые осадки состоят из крупных капель воды, крупных хлопьев снега, снежной крупы, а иногда и града.

Моросящие осадки, которые выпадают из слоистых (St) и слоистокучевых (Sc) облаков, состоят из капелек воды с радиусами меньше 200 мк, мельчайших снежинок или ледяных игл. Интенсивность таких осадков очень мала. Падение капелек, снежинок или ледяных игл заметно нечетко, они как бы плавают в воздухе.

По внешним признакам осадки подразделяются на следующие виды.

Дождь — капельножидкие осадки с радиусом капель от 200 мк до 3,5 мм. Если радиусы капель превышают 3,5 мм, то последние, сплющиваясь, разбиваются на более мелкие. Скорость падения капель дождя 4—8 м/сек.

Морось — однообразные капельножидкие осадки, состоящие из множества капелек с радиусами меньше 200 мк. Скорость падения капель в неподвижном воздухе от 0,3 до 2,0 м/сек, в подвижном — меньше. Интенсивность моросящего дождя (мороси) не более 0,25 мм/час.

Снег — состоит из большого разнообразия снежинок (иглы, столбики, пластинки, звезды); размеры их неодинаковы, наибольшие 4—5 мм. Часто, соединяясь между собой, снежинки образуют хлопья, размеры которых достигают 15—20 мм.

Мокрый снег — осадки, состоящие из снежинок и капель или тающих снежинок; наблюдаются при температурах несколько выше 0°.

Крупа — осадки, состоящие из мягких непрозрачных крупинок, белого матового цвета, размером от долей миллиметра до 7,5 мм. Они образуются в результате замерзания переохлажденных капель воды или замерзания на снежинках капель воды (обзернения снежинок). Из-за процесса обзернения снежинок формы крупинок бывают разнообразными.

Град — осадки в виде частичек льда шарообразной формы. Обычные размеры градин 2—3 мм, однако в отдельных случаях наблюдаются градины диаметром в несколько сантиметров. Градины имеют слоистое строение: в центре располагается непрозрачное ядро в виде крупинки, затем чередуются прозрачные и непрозрачные слои льда. Градины образуются в кучево-дождевых облаках вследствие слияния зерен крупы с переохлажденными каплями воды.

Градины обладают очень большими скоростями падения, достигающими 30 м/сек. Скорость падения градины прямо пропорциональна корню квадратному из ее радиуса. В образовании градин большую роль играют восходящие движения в облаке: радиус первых выпадающих градин в миллиметрах численно равен скорости восходящих движений в метрах в секунду.

Суточный ход осадков. Поскольку в развитии облачности обнаруживается суточный ход, то в выпадении осадков также имеется тенденция к суточной периодичности. Над океанами максимум осадков наблюдается в дневные часы, а минимум в ночные. Это связано с развитием конвективной облачности. По этой же причине над побережьем океанов и внутренними морями максимум осадков наблюдается ночью, когда наиболее сильно проявляется неравномерность прогрева подстилающей поверхности, а минимум днем.

Над континентом суточный ход имеет два максимума — в утренние и послеполуденные часы и два минимума — ночью и в предполуденные часы.

Годовой ход осадков. Количество выпадающих осадков зависит от сезона года, т. е. имеет годовой ход, который в свою очередь зависит от климатических особенностей района. Выделяют четыре типа годового хода осадков:

1) экваториальный тип, характеризующийся двумя максимумами в апреле и ноябре (после весеннего и осеннего равноденствия) и двумя минимумами в январе и июле (после зимнего и летнего солнцестояния). Такой ход осадков распространяется на полосу вдоль экватора до 10° северной и южной широты;

2) тип морских районов умеренных широт, в которых наблюдается равномерное распределение осадков в течение всего года;

3) муссонный тип, наблюдаемый в зонах с муссонным климатом и в некоторых континентальных районах умеренных широт; характеризуется обилием осадков летом и небольшим количеством зимой;

4) субтропический тип, наблюдаемый в субтропических районах континентов; характеризуется обильными осадками зимой и сравнительно малыми летом.

С развитием кучево-дождевых облаков и интенсивных ливневых осадков, как правило, сопровождающихся грозами, связано явление смерча (торнадо). Оно заключается в следующем. Из кучево-дождевого облака к поверхности Земли опускается вихрь с воронкообразным расширением у края облака. Достигая поверхности Земли, вихрь вновь расширяется.

Согласно установившейся терминологии вихри, развивающиеся над морем, называют смерчами, а вихри, развивающиеся над сушей, — торнадо, или тромбами. Скорость вращения воздуха в таком вихре достигает более 100 м/сек. Вращение воздуха в вихре сопровождается поднятием его вверх по спирали. Смерчи сопровождаются поднятием воды, а торнадо — поднятием различных предметов с земной поверхности путем их засасывания вихрем.

Наиболее часто вращение в вихре совершается в северном полушарии против часовой стрелки. В редких случаях из одного кучево-дождевого облака может опускаться два смерча: один в передней, а другой, в тыловой части облака. В этом случае вращение воздуха в вихрях будет иметь противоположные знаки: в передней части против часовой стрелки, а в тыловой по часовой стрелке. Имеются данные о том, что предметы, поднятые вихрем в передней части облака, выбрасывались на землю в тыловой его части. Из этого можно сделать заключение, что опускающийся к земной поверхности вихрь с вертикальной осью продолжается в облаке как вихрь с горизонтальной осью, который может опускаться книзу у тыловой части облака.

Развитие горизонтального вихря внутри облака можно объяснить следующим образом. Если мощные восходящие токи встречают на своем пути сильный горизонтальный ветер, то с подветренной стороны может образоваться вихрь внутри облака. Можно представить и другой механизм образования такого вихря. Если в передней части облака преобладают восходящие движения, а в тыловой нисходящие, то в силу динамики движения внутри облака также может образоваться вихрь.

Необходимым условием образования вихрей является высокая температура воздуха и большое его влагосодержание при наличии большого запаса энергии влажнонеустойчивости. Эти условия хорошо выражены вдоль атлантического побережья Северной Америки, где очень часто наблюдаются смерчи. Смерчи перемещаются со скоростью и по направлению перемещения облака. Не разрушаясь, они могут проходить 40—60 км.

Сведения об авторах и источниках:

Автор: Н. И. Егоров, И. М. Безуглый, В. А. Мнежинский, и др.

Источник: Морская гидрометеорология

Данные публикации будут полезны для курсантав морских учебных заведений и капитанаов/штурманов гражданского флота, интересующимся глубоким пониманием гидрометеорологии