Что такое метеорология, погода климат. Солнечная радиация и ее виды. Атмосферные осадки и их типы. Методы измерения осадков

Что такое метеорология, погода климат

МЕТЕОРОЛОГИЯ — это наука о земной атмосфере, о физических процессах и явлениях, происходящих в ней, о взаимодействии их с земной поверхностью и космической средой. Объектом изучения метеорологии является газовая оболочка Земли, называемая атмосферой. Важнейшей задачей метеорологии является физическое объяснение атмосферных процессов и явлений, выявление причинно-следственных связей и закономерностей, управляющих их развитием.

Погода — физическое состояние атмосферы в определенный момент или промежуток времени.

Физическое состояние атмосферы непрерывно изменяется во времени и в пространстве. Наиболее резкие и существенные изменения погоды носят непериодический характер и связаны с процессами общей циркуляции атмосферы: со сменой воздушных масс, с прохождением разделяющих их атмосферных фронтов, с образованием, перемещением и эволюцией циклонов и антициклонов.

Существует множество определений климата, включающих в себя ряд общих аспектов, характеризующих совокупность физических свойств атмосферы за многолетний период в данном месте.

В последние годы в климатологии получило распространение определение климата как статистического ансамбля состояний, которые проходит система океан — суша — атмосфера за периоды времени в несколько десятилетий. Однако в этом определении климата не учитывается роль биосферы в формировании и эволюции климата. Биосфера (живое вещество) оказывает активное воздействие на атмосферу, литосферу, гидросферу. Поэтому климат необходимо рассматривать как статистический ансамбль состояний, которые проходит система океан—суша—атмосфера—биосфера за многолетние периоды.

Солнечная радиация и ее виды. Радиационный баланс.

Поток электромагнитных волн, излучаемый Солнцем, принято называть солнечной радиацией. Эта радиация является практически единственным источником энергии для всех процессов, протекающих в атмосфере и на земной поверхности, в том числе и для всех процессов, происходящих в живых организмах. Значение, других источников энергии

(радиации звезд, планет и тепла, поступающего к земной поверхности из глубин Земли), по сравнению с солнечной радиацией, ничтожно мало.

Прямая солнечная радиация — радиация, поступающая к земной поверхности непосредственно от Солнца в виде пучка параллельных лучей. Потоки прямой солнечной радиации как на перпендикулярную к лучам поверхность, так и на горизонтальную, зависят одновременно от многих факторов, поэтому энергетическая освещенность и спектральный состав их в широких пределах изменяются в пространстве и во времени. Наибольшее влияние на потоки прямой радиации, как было показано ранее, оказывают высота Солнца, от которой зависит оптическая масса, и прозрачность атмосферы.

Рассеянная солнечная радиация претерпевает рассеивание в атмосфере и поступает на земную поверхность от всего небесного свода. Поток ее количественно характеризуют энергетической освещенностью горизонтальной поверхности и обозначают буквой D. Так как первоисточником рассеянной радиации является прямая солнечная радиация, поток D зависит от тех же факторов, которые влияют на поток прямой радиации. В частности, поток рассеянной радиации возрастает по мере увеличения высоты Солнца и наоборот.

Суммарная радиация - сумма потоков прямой (Q) и рассеянной радиации, поступающих на горизонтальную поверхность:

Q=S'+D.

До восхода, после захода Солнца и днем при сплошной облачности суммарная радиация полностью, а при малых высотах Солнца преимущественно состоит из рассеянной радиации. При безоблачном или малооблачном небе с увеличением высоты Солнца доля прямой радиации в составе суммарной быстро возрастает и в дневные часы поток ее многократно превышает поток рассеянной радиации. Облачность в среднем ослабляет суммарную радиацию (на 20—30 %), однако при частичной облачности, не закрывающей солнечного диска, поток ее может быть больше, чем при безоблачном небе. Существенно увеличивает поток суммарной радиации снежный покров за счет увеличения потока рассеянной радиации.

Радиационный баланс (В) представляет собой разность между всеми потоками радиации, приходящими на земную поверхность и уходящими от нее. Иными словами, это разность между поглощенной радиацией и эффективным излучением. Значение его показывает, сколько энергии получает или отдает земная поверхность в данном месте радиационным путем в определенный момент времени (в секунду) или за определенный период времени (сутки, месяц, год и др.).

Приходная часть радиационного баланса состоит из прямой (S'), рассеянной (D) радиации и встречного излучения атмосферы (Е_а); расходная часть — из отраженной радиации (R) и излучения земной поверхности (Е_з). Уравнение радиационного баланса земной поверхности можно записать в виде

 или

где Q — суммарная радиация; А — альбедо; — эффективное излучение.

Водяной пар и показатели влажности воздуха

Важнейшее значение для природы имеет влагооборот, являющийся одним из трех циклов климатообразующих процессов. Он включает следующие основные группы процессов: поступление водяного пара в атмосферу; перенос воды и водяного пара в атмосфере; конденсация и сублимация водяного пара, облакообразование и осадкообразование; перемещение воды по земной поверхности и в толще почв и грунтов. Первые три группы процессов непосредственно связаны с атмосферой.

Сущность данных процессов заключается в следующем: отдельные молекулы воды, обладающие достаточной кинетической энергией и находящиеся в поверхностном слое, преодолевают силы молекулярного взаимодействия и отрываются от водной или другой (снег, лед, почва) испаряющей поверхности. Эти молекулы переходят в воздух как молекулы водяного пара. В воздухе они быстро распространяются по всем направлениям вследствие молекулярной диффузии или вместе с воздухом в процессе конвекции, турбулентного перемешивания и адвекции. Наряду с этим процессом непрерывно происходит и обратный процесс — переход молекул водяного пара из воздуха в воду или на иную испаряющую поверхность.