Общая характеристика влагооборота

Влагооборот является одним из трёх основных циклов, определяющих формирование климата. Влагооборот включает в себя обмен водой (в ее различных фазовых состояниях) между гидросферой, атмосферой, верхними слоями литосферы и живыми организмами. Он состоит из испарения воды с земной поверхности, её конденсации в атмосфере, выпадения осадков и стока. В среднем над каж­дым квадратным метром земной поверхности в воздухе содер­жится около 28,5 кг водяного пара. Напомним, что общий вес воздуха над каждым квадратным метром земной поверхности при среднем атмосферном давлении свыше 10 т, т. е. больше в 300 раз.

Вода в газообразном состоянии - водяной пар, являясь важной составной частью атмосферного воздуха, в атмосферу попадает за счет испарения с поверхности океанов и других водоёмов, влажной почвы и вследствие транспирации воды растениями. Поступление воды с поверхности водоемов и почвы называют физическим испарением, а испарение и транспирацию вместе — суммарным испарением. Процесс испарения поддерживается затратой тепла и наличием влаги и состоит в том, что отдельные молекулы воды отрываются от водяной поверхности или влажной почвы и переходят в воздух как молекулы водяного пара. В воздухе они быстро распространяются вверх и в стороны от источника испарения. Это происходит в результате молекулярной диффузии, общего переноса и турбулентной диффузии. Одновременно с отрывом молекул от поверхности воды или почвы происходит и обратный процесс их перехода из воздуха в воду и почву. Если достигается состояние подвижного равновесия, когда возвращение молекул становится равным их отдаче с поверхности, то испарение прекращается. Такое состояние называют насыщением, водяной пар в этом состоянии — насыщающим, а воздух, содержащий насыщающий пар — насыщенным. Упругость насыщения растет с температурой. Это значит, что при более высокой температуре воздух способен содержать больше водяного пара, чем при более низкой температуре.Зави­симость упругости насыщения от температуры представлена на рис. 6.8.

Рис. 6.8. Упругость насыщения в зависимости от температуры.

При существующих в атмосфере условиях водяной пар может испытывать и обратное преобразование: он конденсируется, сгущается, вследствие чего возникают облака и туманы. В процессе конденсации в атмосфере освобождается большое количество скрытого тепла. Из облаков при определённых условиях выпадают осадки. Возвращаясь на земную поверхность, осадки тем самым уравновешивают испарение в целом для всего земного шара.

Первые исследования влагооборота, проведенные в начале 20-го века, предполагали, что в каждой области суши на образование осадков расходуется количество приносимого извне водяного пара, не превышающее разности осадков и испарения. Так как общее количество осадков на суше больше этой разности, то считалось, что существует многократный внутренний влагооборот, т.е. водяной пар, привнесенный извне в определенный район суши, несколько раз выпадает в этом районе в виде осадков и лишь потом уносится дальше атмосферной циркуляцией. Из этого следовало, что даже небольшие изменения испарения с поверхности суши могли привести к значительному изменению сумм осадков. Исследования русских климатологов (Будыко М.И., Дроздов О.А.) показали, что главным источником увлажнения даже таких крупных массивов суши, как Азия, является влага океанов (адвективные осадки). Небольшой вклад местного испарения с поверхности континентов в сумму выпадающих осадков связан с большими масштабами переноса океанической влаги, особенно для территорий с площадью менее 1 млн. км². Установлено, что с поверхности океанов в атмосферу за год поступает количество влаги, равное слою воды в 100 см.

Для оценки соотношения местных и внешних осадков предложен коэффициент влагооборота – отношение общего количества осадков к адвективным осадкам. Это соотношение для отдельных континентов приведено в таблице 6.1.

Таблица 6.1. Атмосферный влагооборот над континентами

Континент	Осадки (км^2/год)	Адвективные осадки (км^2/год)	Местные осадки (км^2/год)	Коэффициент влагооборота
Европа				1,42
Азия				1,81
Африка				1,42
Сев. Америка				1,65
Юж. Америка				1,68
Австралия				1,14

Влияние местного испарения на общее количество осадков в отдельных регионах континентов может существенно отличаться от приведенных средних значений и определяться значениями относительной влажности. Определено, что максимальный рост местных осадков будет происходить при относительной влажности в интервале 50-55%, при высокой влажности ее изменения мало влияют на количество осадков.

Количество выпадающих осадков и его распределение по сезонам влияют на растительный покров и земледелие. От распределения и колебания количества осадков зависят также условия стока, режим рек, уровень озёр и другие гидрологические явления. От большей или меньшей высоты снежного покрова зависят промерзание почв и режим вечной мерзлоты.

Дата добавления: 2015-04-30