Внутреннее строение кучевых и слоистых облаков. Международная классификация облаков.
47. Как облачные капли растут до дождевых? Рост капель до размеров дождевых происходит в теплых и холодных облаках по-разному. Теплые облака – это облака, верхняя граница которых лежит около изотермы 0 0С. В этих облаках имеются только капли воды. В таких облаках капли растут за счет конденсации и коагуляции. Для осуществления коагуляции нужно, чтобы в облаке были капли разных размеров. Некоторые капли становятся достаточно большими и начинают падать. Более крупные капли падают быстрее, чем более мелкие. Поэтому они захватывают все более мелкие, которые попадаются на их пути, и растут. В теплом облаке конденсация происходит у нижней границы, а коагуляция – по мере переноса капель вверх восходящими токами. Когда капля достигает достаточно больших размеров, она преодолевает сопротивление воздуха и выпадает из облака.В холодных облаках рост облачных элементов происходит несколькими способами (механизм замерзания, перегонки, контактной кристаллизации, намерзания и агрегации). Преобладающим механизмом роста капель принято считать перегонку пара с капель на ледяные кристаллы. Его можно описать, примерно, так. Чем меньше капли переохлажденной воды, тем более низкие температуры нужны, чтобы они замерзли. Поэтому более крупные капли замерзают, а мелкие капли остаются и в холодном облаке. Вследствие того, что давление насыщенного пара над водой больше, чем над льдом, ледяные кристаллы служат отличными ядрами конденсации для переохлажденной воды. Поэтому в зоне низких температур, во-первых, конденсируется больше капель, а во-вторых, мелкие капли воды испаряются, а кристаллы растут. Так осуществляется перегонка пара с капель на кристаллы.
48. Виды осадков и условия их выпадения. Чтобы процесс коагуляции приводил к выпадению осадков, нужно: а) чтобы в облаке были капли разных размеров, б) чтобы облако было значительной толщины (не менее 2-3 км), в) чтобы наблюдались сильные и стабильные восходящие токи. Такие условия имеются только в экваториальной зоне. Именно там осадки из теплых облаков вносят существенный вклад в баланс влаги. Ледяные кристаллы растут за счет перегонки и других процессов гораздо интенсивнее, чем капли. По мере роста они начинают падать все быстрее. Падая, они переходят в зону положительных температур, где пара гораздо больше, и скорость их роста увеличивается, но они начинают таять. Когда льдинки достигают тех размеров, которые наблюдатель видит, они либо обводнились и превратились в капли дождя, либо не растаяли и остались снежинками. Но размер их уже так велик, что удержать их воздушные потоки не могут. При метеорологических наблюдениях различают следующие виды осадков: 1) Жидкие осадки: ─ полосы падения, не достигающие земли; ─ морось (r <0,5 мкм); дождь (r > 0,5 мкм); ─ обложной дождь (длительный дождь из Ns); ─ ливень (сильный кратковременный дождь, обычно выпадает из Cb, часто сопровождается шквалом, грозой). 2) Твердые осадки: ─ снег – отдельные кристаллы (снежинки) часто наблюдаются в виде полос, связанных с перистыми облаками; ─ снежные заряды – кратковременное выпадение снега, Снегопад – продолжительное выпадение снега из Ns; ─ ливневый снег – сильный, но кратковременный снегопад из Cb; ─ Снежная буря – выпадение снега при сильном ветре и понижении температуры.
50. Снежный покров: как его измеряют, в чем его значение и как он распределяется по земному шару? Чего больше выпадает за год – дождя или снега? Что такое снеговая линия? Снежный покров ‑ это слой снега на поверхности Земли, возникающий в результате снегопадов. В отличие от выпадения снега, возможного даже в субтропиках, о снежном покрове говорят только, если он устойчиво покрывает земную поверхность в течение зимнего периода. Ежегодно снежный покров занимает площадь от 115 до 126 млн. км2. Приблизительно 2/3 этой территории приходится на сушу, а 1/3 ‑ на морские льды. На равнинах России средняя высота снежного покрова колеблется от 30 до 70 см. На наветренных склонах крупных горных хребтов, а также в наиболее увлажнённых местах она возрастает до 200—400 см. Снеговая линия – это граница, выше которой круглый год сохраняется снежный покров. В Антарктике она опускается до уровня моря, а в Арктике расположена выше уровня моря на несколько сотен метров. Наибольшей высоты снеговая линия достигает в сухих тропических и субтропических районах (на Тибетском нагорье и в южноамериканских Андах до 6,5 км), снижаясь на экваторе до 4,4 км. Снежный покров является важным климатическим фактором из-за высокой отражающей способности и низкой теплопроводности снега. Запасы воды, скапливающиеся в снеге за зиму, составляют значительную часть питания рек. Снеговая линия служит важным индикатором климатических изменений на Земле.
51. Какое уравнение служит для определения скорости движения воздуха и какие слагаемые в него входят? (Найти формулу в списке и прокомментировать)
52. Что такое сила барического градиента? Из-за чего она возникает? Давление – это сила, отнесенная к площади, поэтому градиент давления – это разность сил давления в двух точках, отнесенная к объему. Правильная физическая размерность градиента давления – ньютон на кубический метр (Н/м3). Метеорологи обычно используют внесистемную единицу измерения барического градиента – гектопаскаль на 100 километров (гПа/100 км). При этом имеет место соотношение единиц измерения: 1 гПа / 100 км = 100 Па/ км = 0,1 Н/м3. Если на частицу воздуха с двух сторон действуют разные силы давления, то равнодействующая будет направлена в сторону понижения давления. Это значит, что в циклонической области сила барического градиента направлена внутрь, к ее центру. В антициклонической области сила барического градиента направлена наружу. В метеорологии сила градиента давления (G) относится не к единичному объему, а к единичной массе, т. е. определяется по формуле:
если температура воздушного столба не меняется по горизонтали (термическая однородность), то с ростом высоты барический градиент ослабевает по сравнению с начальным в p 2 /p 1 раз; если в атмосфере есть термическая неоднородность, то ее роль в определении значения барического градиента растет с ростом превышения верхнего слоя над нижним
53. Что такое сила Кориолиса? Из-за чего она возникает? Действует ли на тебя сила Кориолиса, если ты летишь в самолете? На тело, движущееся относительно земли, действует сила Кориолиса, направленная перпендикулярно вектору скорости вправо от него. Если бы этот опыт был проделан с Южного полюса, то казалось бы, что диск вращается по часовой стрелке. При этом сила Кориолиса будет действовать на движущееся тело также под углом 900 к направлению движения, но отклоняя его влево. Сила Кориолиса, отнесенная к единице массы, имеет размерность ускорения и называется ускорением Кориолиса (С). Значение этой силы можно рассчитать по формуле:
Величина ω в этой формуле – это угловая скорость вращения Земли. Ее значения легко вычислить, если учесть, что Земля делает полный поворот вокруг своей оси (2 π радиан) за 24 ч, т.е. ω равно π/12 (ч-1) или π/(12∙3600) (с-1) или 7,27∙10-5 (с-1).
54. Какая сила приводит воздух в движение? На примере образования бриза объяснить, как различие температур суши и моря может двигать воздух? Бризы – ветровые системы, возникающие на границе суши и водоемов в условиях ясного или малооблачного неба (рис. 85). Днем над сушей столб воздуха нагревается и давление в нем с высотой падает медленнее, чем над водоемом. В результате на небольшой высоте создается поток воздуха в сторону моря, а у земли – компенсационный поток с моря на сушу. В ночное время водоем теплее и направление ветра меняется на противоположное. Интересно, что бризы в настоящее время выявляются и как ветры, дующие из более холодных пригородов в более теплые города.
|
.
