Мінливість умов зволоження території. Посушливі явища

Як кількість атмосферних опадів, так і показники зволоження території із року в рік змінюються у великих межах. Так, протягом вологого року в Середній Європі випадає втричі більше опадів, ніж протягом сухого. У Центральному Придніпров’ї протягом 1975 р. (сухий рік) випало менше 280 мм, а в 1978 р. (вологий рік) – близько 600 мм. Мінливість місячних сум ще більша. Так, у районі Одеса-Херсон протягом червня випадає в середньому 46-47мм, але в окремі роки їх випадає 113-129 мм, а сухого року 0-2 мм. Подібний розмах коливання опадів характерний для усіх місяців.

Показником нерівномірності опадів є тривалість бездощових періодів. За тривалої відсутності дощів, у середньому на десятий день, формується сталий режим підвищеної температури та низької відносної вологості повітря. З цього часу період бездощів’я вважається посушливим, бо стан атмосфери починає негативно впливати на рослини. Середня тривалість окремого посушливого періоду в Україні в Лісостепу становить 9-11 днів, а в зоні Степу 12-16 днів, а максимальна тривалість відповідно 53-55 днів і 61-100 днів.

Посухи у Східній Європі в 1972 та 1975 рр. за метеорологічними показниками перевершили усі попередні посухи XX ст. Катастрофічна посуха 1976 р. у Західній Європі не спостерігалась протягом останніх 700 років. Сильні посухи у сахельській зоні Африки на південній межі Сахари можуть повторюватись кілька років підряд, як це було з 1968 до 1973 рр. У цей час голод охопив одночасно кілька держав цього регіону.

За дослідженням І.В. Кошеленка з часом кількість посух збільшується. Так у XVI ст. їх було 5, у XVII ст. – 7, у XVIII – 10, у XIX – 17, у XX – 23. За його дослідженням за останні 50 років XX ст. посухи в Україні спостерігались у різних регіонах через кожні 3-4 роки. Отже посухи – це не виняток, а нормальне кліматичне явище для умов континентального клімату.

До посушливих явищ відносять ще суховії. Це сухі вітри зі швидкістю вітру ≥ 5м/с при температурі ≥ 25⁰С та відносній вологості повітря ≤30%. Суховії бувають при посухах і можуть бути як самостійне явище. Кількість днів з суховіями в Україні збільшується від 20 на північному заході до 70 днів на південному сході. На Прикаспійській низовині кількість днів з суховіями досягає 100, а в пустелях Середньої Азії 250 днів.

Наукою та практикою встановлено, що коли у ґрунті є достатньо вологи, то посіви без пошкодження можуть перенести слабкі суховії протягом 5 днів, 4 дні – середні суховії, 3 дні – сильні та 1-2 дні дуже сильні суховії. Коли суховії продовжуються більше цих термінів, то посіви пошкоджуються чи зовсім гинуть.

Пилові (чорні) бурі також можна віднести до посушливих явищ. Це перенесення сильним вітром пилу при посушливій погоді. Поширенню пилових бур сприяє суцільне розорювання полів. За добу пилова буря може винести з поля шар ґрунту товщиною 1-5см, а для утворення шару ґрунту товщиною 1см в природних умовах потрібно близько 250-300 років. В Україні найчастіше пилові бурі спостерігаються в районі між Херсоном-Новою Каховкою-Запоріжжям-Мелітополем, де щорічно в середньому їх буває понад 10 днів. У північній і північно-західній частинах території пилові бурі спостерігаються раз кожної 10-ти річки. В окремі роки в Запорізькій та Херсонській областях може бути понад 40 днів з пиловою бурею.

Методи зменшення негативного впливу посушливих явищ повинні включати полезахисні смуги, затримання снігу та талих вод на полях, а також цілу систему обробки ґрунту, своєчасність посівів, зміну співвідношення посівів озимих та ярих культур залежно від умов зволоження конкретного року.

Водний баланс земної кулі

Кругообіг води в природі враховує усі ресурси води Землі. Це поверхневі, підземні, грунтові води та волога в атмосфері. За останні роки вчені уточнили усі складові водного балансу планети як для всієї земної кулі, так і для Світового океану, суходолу, окремих континентів, країн, річкових басейнів та інших водойм.

 

Табл. 5.4 Річний водний баланс земної кулі та окремих її компонентів.

Елементи водного балансу	Об’єм, тис. км3/рік	Шар, мм/рік	%
Світовий океан (Площа 361·106км2)
Опади Перенесення повітряними течіями на суходіл Випаровування	46,8     504,8		90,7 9,3
Суходіл (площа 149·106км2)
Опади Стік Випаровування	119,1 46,8 72,3		39,3 60,7
Земна куля (площа 510·106км2)
Опади Випаровування	577,1 577,1

Щорічно з поверхні земної кулі випаровується понад 577 тис. км³ води, основна частина якої випаровується з поверхні Світового океану (505 тис. км³) і лише 72 тис. км³ з поверхні суходолу. Уся ця водяна пара конденсується в атмосфері і випадає у вигляді атмосферних опадів. Середня кількість опадів на поверхню океану становить 1270 мм, на поверхню суходолу 800 мм і середня кількість опадів у цілому на земній кулі 1130 мм (табл. 5.4).

Річна кількість опадів на поверхню океану менша, ніж випаровування. Решта вологи 46,8 тис. км³ повітряними течіями переноситься з океану на суходіл і поповнює річки, озера, льодовики та підземні води. Цих же 46,8 тис. км³ води щорічно стікає з суходолу в океан. Отже, з суходолу випаровується води менше, ніж випадає у вигляді опадів. Наведені дані про складові величини водного балансу у майбутньому можуть уточнюватись, але суттєвих змін уже не буде.

Щорічно на земній кулі випаровується води майже в 7 разів більше, ніж є її у Чорному морі. Річковий стік з суходолу становить близько половини води Чорного моря. Ці величезні об’єми води постійно подорожують в атмосфері та на земній поверхні.

Обіг вологи в атмосфері

Волога надходить в атмосферу із земної поверхні. Тому основна її маса зосереджена у досить тонкому приземному шарі. За підрахунками Л.П. Кузнецової цей розподіл має такий характер (табл. 5.5). За цими даними визначений середній річний вміст вологи в шарі атмосфери 0-7 км, мм (мал. 5.11).

Враховуючи цей вміст вологи та швидкість вітру в різних широтах визначено річне перенесення водяної пари в атмосфері (мал. 5.12).

 

Табл. 5.5 Вміст вологи в різних шарах атмосфери над північною Євразією, %

Шар, км	Рівень, гПа	Вміст вологи, % від сумарного вмісту вологи в тропосфері до рівня 300гПа
1,5		35-50
		65-75
		90-95
7-8	400-350
8-9	350-300	0,5

 

Найбільше водяної пари в атмосфері переноситься всередині тропічних широт – більше 240 кг/(м. с.). Це пояснюється величезним вмістом водяної пари в атмосфері та постійною великою швидкістю східних вітрів. Ще більше вологи переноситься в мусонах Південно-Східної Азії – понад 260 кг/(м. с.). Над пустелями тропічних та субтропічних широт переноситься менш 80 кг/(м. с), а над районами центрально-азіатської гірської системи північніше Гімалаїв навіть менше 60 кг/(м. с.).

У помірних широтах найбільше водяної пари переноситься над теплою течією Гольфстрім. У високих широтах вміст вологи в атмосфері різко зменшується, тому й переноситься вологи мало. У районі Новосибірських островів переноситься близько 42 кг/(м. с.), а поблизу північних берегів Гренландії близько 26 кг/(м. с.). Сюди волога переноситься з Атлантичного та Тихого океанів, а влітку також із Євразії та Північної Америки. Поблизу берегів Антарктиди переноситься 60-40 кг/(м. с.), а в центрі материка до 1 кг/(м. с.). В цілому перенесення вологи в широтному напрямку в 3-4 рази більше, ніж у меридіональному.

У зв’язку з цим цікавим є питання, протягом якого часу водяна пара переноситься навколо земної кулі, як довго вона безперервно перебуває в атмосфері, яку відстань вона долає за добу тощо (табл. 5.5).

 

Табл. 5.5. Обіг вологи в атмосфері земної кулі.

Опади, м3/рік Вміст вологи в атмосфері, м3 Кількість замін водяної пари в атмосфері протягом року при наявності процесу випаровування Тривалість одної заміни водяної пари, діб Середня швидкість зонального перенесення вологи, км/ добу Час одного оберту водяної пари навколо Землі (при середній довжині широтного кола 24000 км, діб Кількість замін водяної пари за один її оберт вздовж середньої паралелі Вологість повітря, яке надходить з океану, % Вологість повітря при якій не випадають опади, %

577∙1012 12,9∙1012 8,1   109,4 13,5

 

Отже повна заміна водяної пари в атмосфері відбувається протягом 8,1 доби і водяна пара щороку обновлюється в атмосфері 45 разів. Середня зональна швидкість вітру становить 2,9 м/с (220 км/добу). На широтах з інтенсивною циклонічною діяльністю (близько 60⁰ пн. ш.) вона досягає 4,1 м/с (345 км/добу). Виявлено, що на суходолі протягом року лише 10 % опадів випадає за рахунок води, яка випарувалась на даній території. Решта 90 % опадів випадає з атмосфери за рахунок води, принесеної з океанів. Звідси можна зробити висновок, що будівництво штучних водосховищ практично не вплине на кількість опадів у даній місцевості.

Сніговий покрив

У високих широтах та майже на всій території помірних широт атмосферні опади зимою випадають у вигляді снігу і утворюють сніговий покрив. В Арктиці та Антарктиці сніговий покрив зберігається постійно. У помірних та тропічних широтах сніг зберігається постійно лише у горах на великих висотах. В умовах рівнини у помірних широтах він тане кожної весни.

В окремі роки сніг може випадати навіть на широті тропіка (20-25⁰пн. ш.), але він зразу тане. Майже щорічно сніг випадає на півдні Італії, на узбережжі Північної Африки, в Сирії, Ізраїлі і так само зразу тане. На південному березі Криму, на рівнинах Закавказзя, на півдні Туркменії сніг не випадає лише в окремі роки, але сніговий покрив зберігається лише кілька днів. У США сніг не випадає лише на півдні Флориди та Каліфорнії. На Мексиканському нагір’ї він випадає майже до 19⁰пн. ш., але встановлюється сніговий покрив значно північніше. На великій території помірних широт Євразії та Північної Америки до 25-30% атмосферних опадів випадають у вигляді снігу. Лише на великих висотах гірських систем усі опади бувають у вигляді снігу.

Свіжий сніговий покрив дуже пухкий. Між кристаликами снігу міститься багато повітря і тому теплопровідність його дуже мала. 1 м³ снігу важить 20-200 кг, тобто щільність свіжого снігу усього 0,02-0,2 кг/м³. Протягом зими сніг ущільнюється під впливом перевівання вітром, під впливом Сонця та дощу у період відлиг. Якщо сніг частково тане, а потім замерзає то утворюється снігова кора, а інколи під снігом утворюється крижана кірка. У зв’язку з цим у кінці зими чи на початку весни щільність снігового покриву зростає до 0,35-0,60 г/см³ і наближається до щільності льоду. Теплопровідність такого снігу різко збільшується.

Сніговий покрив встановлюється не зразу, особливо в західній і південній частині помірних широт. Він кілька разів появляється і зникає. Це період передзим′я. На північ і на схід цей період скорочується. У західній та південній частині помірних широт він може танути і знову появлятись кілька разів протягом зими. Стійкий сніговий покрив на північному сході Європи появляється уже у жовтні, а в Сибіру навіть у другій декаді вересня. На 1 грудня в середньому південна межа снігового покриву досягає лінії Кишинів – Дніпропетровськ – Астрахань – Аральське море – Ташкент. На південному березі Криму та в Середній Азії сніговий покрив появляється у першій декаді січня. У горах звичайно сніговий покрив встановлюється раніше.

Весною сніговий покрив тане як під дією сонячних променів, так і за рахунок адвекції тепла. Забруднений сніговий покрив нагрівається сонячними променями краще, а тому у містах він зникає раніше. В середньому до 1 квітня сніговий покрив тане повністю до лінії Мінськ – Чернігів – Воронеж – Уральськ – озеро Балхаш.

Тривалість залягання снігового покриву змінюється у великих межах (мал.. 5.13). На південних островах Північної землі він зберігається більше 9 місяців, у зоні Європейської тундри 200-240 днів, на заході лісової зони 80 днів, на сході в Азії до 280 днів, в степах та пустелях 20-120 днів, на південному березі Криму менше 10 днів, а на південно-східному березі Каспійського моря менше 4 днів.

Товщина (висота) снігового покриву залежить не лише від кількості опадів, а й від температурного режиму зимою. Найбільша його висота на рівнинах Євразії спостерігається на Камчатці, тут вона перевищує 120 см (мал. 5.14). Глибокий сніговий покрив на нижньому Єнісеї – понад 90 см. Опадів тут випадає мало, але сніг накопичується протягом 8 місяців і відлиг тут не буває. На північному сході Європи сніговий покрив перевищує 80 см. Звідси його висота на південь і захід зменшується. На схід від Єнісею висота снігового покриву зменшується до 20-30 см у районі Верхоянська, а на рівнинах Забайкалля і Приамур’я менше 20 см.

На Далекому сході його висота знову збільшується до 30-50 см, а північніше до 70 см, на Сахаліні до 70-80 см. Ізолінія середньої висоти снігового покриву 10 см проходить південніше Львова – Дніпропетровськ – Донецьк – озеро Баскунчак – вздовж Сирдар’ї – Ташкент. Південніше висота снігового покриву різко зменшується і утворюється він не кожного року. У горах висота снігового покриву значно збільшується. Наприклад на Кавказі в районі гори Ачішхо (1800 м) у кінці березня висота снігового покриву досягає 400-500 см, а в окремі зими навіть 700-800 см.

У виключно сніжні зими висота снігового покриву на північному сході Азії буває у 1,5-2 рази більшого у порівнянні з середніми багаторічними, а на території Східної Європи навіть у 4 рази більшого. Наявність снігового покриву є важливим фактором клімату.

 

Снігова лінія

Сніговою лінією називають межу в горах, вище якої в середньому багаторічному протягом усього року зберігається сніговий покрив. Висота її залежить від багатьох чинників, а саме від кількості опадів, від температурного режиму та орієнтації схилів. У полярних широтах висота снігової лінії дуже близька до рівня моря. Так, на землі Франца-Йосипа вже на висоті 50-100 м. У холоднішій вологій південній півкулі на о. Південна Жорджія (54⁰пд. ш.) вона на висоті 500 м, а Південні Шотландські острови (62⁰пд. ш.) завжди вкриті снігом.

З просуванням до екватора висота снігової лінії збільшується. Так, в Альпах вона на висоті 2500-3200 м, на Кавказі 2700-3900 м. При зростанні континентальності клімату висота снігової лінії різко збільшується. На Памірі вона досягає висоти 4500-5500 м, на Каракорумі 5600-5900 м. Поблизу тропіків снігова лінія на висоті 5300 м, а на окремих гірських вершинах досягає майже 6000 м. Поблизу екватора кількість опадів збільшується і вона опускається до 4600 м.

В одних і тих же горах висота снігової лінії значно змінюється. Так, на заході Кавказу вона на висоті 2700-2900 м, а при віддаленні від Чорного моря в Дагестані вона піднімається до 3500-3650 м. На південних схилах її висота більша ніж на північних. Так, на Алтаї на південних схилах вона на висоті 4800 м, а на північних близько 4000 м. Зрозуміло, південні схили отримують значно більше тепла. Але може бути і навпаки. Так, на південних схилах Ельбруса вона розташована на висоті 3500-3600 м, а на північних – близько 3850 м. Справа в тому, що на південних схилах тут випадає дуже багато опадів і вплив кількості опадів переважує вплив південного схилу.

У тропічних широтах найбільше опадів випадає на східних схилах і, відповідно, снігова лінія тут нижча. У помірних широтах, навпаки, вологіші західні схили гір, які розташовані назустріч західним вітрам. Тому снігова лінія тут найнижча. Протягом року в горах нижня межа снігу постійно змінюється. Весною вона далеко спускається вниз, а влітку піднімається до снігової лінії.

Хуртовини

При малій своїй масі сніжинки мають доволі великі розміри, а тому легко переносяться вітром. Вітер переносить не лише падаючі сніжинки, а й піднімає їх у повітря із земної поверхні. У зв’язку з перенесенням снігу у природі існує цілий ряд явищ, які в українській мові мають різні назви.

Хуртовина (завірюха, віхола) – це випадіння снігу із хмар при сильному вітрі. В одних випадках чітко видно, що сніг в основному падає зверху, в інших випадках не можна відрізнити скільки снігу падає зверху і скільки піднімається вітром із земної поверхні. В різних районах Росії хуртовини називаються пургою або бураном. Якщо сніг випадає з купчасто-дощових хмар і тому має зливовий характер, то хуртовини бувають сильними, але короткочасними. Особливо сильні хуртовини спостерігаються на узбережжі Антарктиди, де спостерігаються дуже сильні вітри, а сніговий покрив сухий через низькі температури.

Заметіль (метелиця), при якій сніг піднімається вітром з поверхні снігового покриву. Вона може бути сильною і слабкою. Якщо сніг переноситься безпосередньо над сніговим покривом у шарі атмосфери товщиною кілька десятків сантиметрів, то це буде слабка заметіль. Для виникнення заметілі одного вітру недостатньо. Якщо температура повітря позитивна або близька до 0⁰С і сніговий покрив вологий, то сніг не переноситься. У помірних широтах протягом зими бувають відлиги. Це підвищення максимальної температури повітря вище 0⁰С на фоні сталої від’ємної середньодобової температури. Тому при замерзанні підталого снігу на його поверхні утворюється снігова кора, яка й захищає сніг від перенесення. Найкращі умови для виникнення заметілі – це наявність свіжовипавшого снігу і особливо коли він випав на снігову кору.

Хуртовини й заметілі відносять до небезпечних явищ погоди, які різко зменшують горизонтальну видимість та перерозподіляють сніговий покрив. У процесі перенесення снігу утворюються замети. Це вали та кучугури снігу на дорогах та перед перешкодами. Товщина шару снігу на дорогах та перед перешкодами може бути в 2-5 разів більшою, ніж на відкритому полі. Це вимагає великих витрат на очистку доріг від снігу. В Україні найменше хуртовин буває на півдні – 5-10 днів. На північному сході України їх буває понад 25 днів, а в Карпатах щорічно спостерігається 30-35 днів. В окремі роки на північному сході хуртовини бувають протягом 44-49 днів, а в Кримських горах та Карпатах може бути 50-70 днів.

 

Питання до самоперевірки.

1. Випаровування води, сумарне випаровування.

2. Тиск насиченої водяної пари.

3. Тиск насичення на плоскою поверхнею води та над льодом.

4. Швидкість випаровування води, теплота випаровування.

5. Випаровуваність.

6. Географічний розподіл випаровування та випаровуваності.

7. Характеристики вологості повітря.

8. Добові та річні зміни тиску водяної пари та відносної вологості повітря.

9. Конденсація та сублімація водяної пари.

10. Ядра конденсації.

11. Продукти конденсації та сублімації.

12. Міжнародна класифікація хмар.

13. Коротка характеристика форм хмар.

14. Мікроструктура та водність хмар.

15. Збільшення розмірів елементів хмар.

16. Добовий та річний хід хмарності.

17. Тривалість сонячного сяйва.

18. Світлові (оптичні) явища у хмарах.

19. Серпанок, туман, імла. Типи туманів.

20. Географічний розподіл туманів

21. Наземні гідрометеори.

22. Умови утворення атмосферних опадів.

23. Класифікація атмосферних опадів за генезисом та за зовнішнім виглядом.

24. Активний вплив людини на атмосферні процеси.

25. Електризація хмар та опадів.

26. Гроза. Блискавка. Грім. Громовідвід. Куляста блискавка.

27. Вогні святого Ельма.

28. Добовий та річний хід атмосферних опадів.

29. Тривалість та інтенсивність атмосферних опадів.

30. Географічний розподіл атмосферних опадів.

31. Які атмосферні явища утворюються в результаті адвекції тепла.

32. Показники зволоження території.

33. Мінливість умов зволоження території. Посушливі явища.

34. Водний баланс земної кулі.

35. Обіг вологи в атмосфері.

36. Сніговий покрив.

37. Хуртовини.

38. Снігова лінія.