Na biegunie południowym roczna suma opadów mierzona na stacji polarnej Amundsen‑Scott wynosi ok. 2 mm i jest to wyłącznie śnieg. Nawet w Polsce, która ma często łagodne zimy, pada go znacznie więcej. Na pustyni Sahara łączna suma opadów jest większa niż na biegunie. Jak to możliwe?

RXFPFLeadMBOn1
Wodospad Nohkalikai w pobliżu Czerapuńdżi, miasta o największej na świecie średniej rocznej sumie opadów atmosferycznych, znajdującego się w północnych Indiach w dorzeczu Brahmaputry
Już wiesz
  • że jednym ze składników atmosfery jest para wodna;

  • że warunki panujące w troposferze w znacznym stopniu zależą od szerokości geograficznej i pory roku;

  • jaki jest globalny rozkład temperatury powietrza i ciśnienia atmosferycznego.

Nauczysz się
  • określać czynniki geograficzne wpływające na wilgotność powietrza;

  • określać warunki konieczne do powstawania opadów atmosferycznych;

  • rozróżniać podstawowe rodzaje opadów;

  • określać warunki konieczne do wytworzenia się osadów atmosferycznych;

  • wyjaśniać, w jaki sposób czynniki geograficzne wpływają na zróżnicowane sumy opadów w różnych miejscach kuli ziemskiej.

iVxeAPPcah_d5e224

1. Opady i osady atmosferyczne na Ziemi

Powietrze atmosferyczne w najniższych przypowierzchniowych warstwach zawiera przeważnie pewne ilości pary wodnej. Jej zawartość w powietrzu nazywamy wilgotnością. Jeśli jest ona wyrażona w g/mIndeks górny 3, czyli przedstawia masę pary wodnej w 1 mIndeks górny 3 powietrza, to mówimy o wilgotności bezwzględnejwilgotność bezwzględnawilgotności bezwzględnej. Wilgotność jest bardzo zmienna i zależna od temperatury. Im powietrze jest cieplejsze, tym więcej pary wodnej może się w nim pomieścić. W związku z tym wprowadzono pojęcie wilgotności względnejwilgotność względnawilgotności względnej podawanej w procentach:

  • wilgotność względna 0% oznacza powietrze całkowicie suche;

  • wilgotność względna 100% oznacza, że w danej temperaturze nie może się w powietrzu zmieścić więcej pary wodnej.

Jeśli przy stuprocentowej wilgotności względnej temperatura powietrza wzrośnie, to może ono przyjąć kolejną porcję pary wodnej. Gdyby temperatura powietrza spadła, to część pary wodnej musiałaby ulec kondensacjikondensacjakondensacji, czyli przejściu ze stanu gazowego w ciekły lub stały. Powstałe w ten sposób kropelki wody lub kryształki lodu mogą pojawić się w atmosferze pod postacią chmurchmurachmur albo mgiełmgłamgieł.

Opady atmosferyczne są produktami kondensacji pary wodnej spadającymi z chmur na powierzchnię Ziemi. Mogą występować w postaci ciekłej lub stałej. Do opadów zalicza się: deszczdeszczdeszcz, mżawkęmżawkamżawkę, śniegśniegśnieg, krupy śnieżnekrupy śnieżnekrupy śnieżne oraz gradgradgrad. Mierzymy je w milimetrach „słupa” wody, która spada na powierzchnię; 1 mm opadów to 1 litr przypadający na 1 mIndeks górny 2podłoża.

Osady atmosferyczne to także produkty kondensacji pary wodnej, ale pojawiające się na wychłodzonych powierzchniach podłoża. Powstają w wyniku wytrącenia się wody i lodu z pary wodnej lub zamarzania opadu atmosferycznego. Do osadów zalicza się: rosęrosarosę, gołoledźgołoledźgołoledź, szronszronszronszadźszadźszadź.

Polecenie 1

Opisz warunki (zwłaszcza temperaturę powietrza), w jakich występują opady: deszczu, śniegu oraz gradu.

Ciekawostka

Podobno nie ma dwóch identycznych płatków śniegu. Z matematycznego i fizycznego punktu widzenia nie istnieją we Wszechświecie dwa płatki identyczne na poziomie molekularnym.

Ciekawostka

Szron i szadź powstają w odmienny sposób: szron – na skutek resublimacjiresublimacjaresublimacji pary wodnej na powierzchni zimnych przedmiotów, a szadź – z kropelek mgły przymarzających do przedmiotów na powierzchni ziemi. Szadź zwykle osadza się tylko z tej strony, z której napływała mgła.

Ważne!

Temperatura ma zasadniczy wpływ na maksymalną zawartość pary wodnej w powietrzu. W temperaturze 30°C w 1 mIndeks górny 3 może zmieścić się 30 g pary wodnej, w temperaturze 0°C mniej niż 5 g, a w –30°C już tylko 0,5 g. Właściwość ta oddziałuje na warunki powstawania opadów i osadów atmosferycznych.

Uwaga!

Jeśli deszcz pada na obszar, gdzie wcześniej wystąpiła ujemna temperatura powietrza i powierzchnia ziemi oraz wszelkie przedmioty znajdujące się na niej mają temperaturę wyraźnie poniżej 0°C, to istnieje ryzyko wystąpienia gołoledzi. Pod ciężarem powstającej w ten sposób skorupy lodu łamią się drzewa, zrywają linie energetyczne i trakcje kolejowe. Powierzchnia dróg pokrywa się śliską warstwą niebezpieczną dla kierowców.

R1By84dZuHktW1
Skutki gołoledzi: połamane drzewa, przerwana linia elektryczna, zniszczone samochody. Toronto, grudzień, 2013 rok
iVxeAPPcah_d5e298

2. Jakie czynniki wpływają na wielkość opadów?

Przestrzenne zróżnicowanie wilgotności bezwzględnej na Ziemi jest zależne od wielu czynników geograficznych. Wilgotność bezwzględna zmniejsza się wraz ze wzrostem szerokości geograficznej, co wynika z niższej temperatury powietrza. Podobna jest przyczyna spadku wilgotności wraz z wysokością. Bardzo niska wilgotność panuje w okolicy zwrotników. Wiąże się to z ogólną cyrkulacją atmosfery. Ponadto wilgotność powietrza maleje wraz z oddalaniem się od dużych zbiorników wodnych. Od wilgotności powietrza w sposób wprost proporcjonalny zależy wielkość opadów atmosferycznych na danym obszarze. Są jednak także inne ważne czynniki wpływające na zróżnicowanie opadów na Ziemi.

Ważne!

Czynniki wpływające na wielkość opadów na Ziemi:

  • ciśnienie atmosferyczne i związane z nim krążenie powietrza – większe opady są związane z układami niskiego ciśnienia;

  • odległość od zbiorników wodnych – opady maleją w miarę oddalania się od morza;

  • wysokość nad poziomem morza – im wyżej tym większe opady – zależność ta występuje jednak tylko do pewnej wysokości, potem opady zaczynają się zmniejszać (zjawisko inwersji opadowej);

  • ukształtowanie powierzchni – stoki dowietrzne otrzymują z reguły większe opady niż zawietrzne, małe opady występują w kotlinach śródgórskich (cień opadowy);

  • prądy morskie – wybrzeża, wzdłuż których płyną ciepłe prądy morskie, cechują się dużymi opadami, a te, wzdłuż których płyną zimne prądy morskie, są bardzo suche.

W rezultacie najwyższe opady występują w strefie równikowej, w Azji Południowo‑Wschodniej i na południowych stokach Himalajów. Najmniej opadów notuje się na zwrotnikach, w strefach okołobiegunowych i we wnętrzu kontynentów, np. w centralnej Azji.

RfcMaqH0FRZrG1
Mapa rozkładu rocznych sum opadów atmosferycznych na Ziemi
Polecenie 2

Odczytaj z mapy wielkość rocznej sumy opadów w pobliżu równika i na obszarach lądowych w okolicach zwrotników na kontynencie afrykańskim. Odczytaj także, jaka jest roczna suma opadów w Europie Środkowej. Wyjaśnij przyczyny takiego zróżnicowania.

Ciekawostka

Największe roczne sumy opadów notuje się na południowych stokach Himalajów. Gorące i wilgotne powietrze znad Oceanu Indyjskiego, trafiając na najwyższe pasmo górskie kuli ziemskiej usytuowane poprzecznie do ruchu mas powietrza, wznosi się i ochładza, a para wodna podlega kondensacji, po czym zamienia się w nienotowane nigdzie indziej opady. Średni opad z wielu lat osiąga tam miejscami niemal 12 tys. mm (czyli 12 tysięcy litrów na metr kwadratowy!), a rekordowo spadło w ciągu roku ponad 26 tys. mm (Czerapuńdżi, 01 VIII 1860 – 31 VII 1861). Równie wysokie opady rejestrowane są w leżącym w tym samym stanie Mawsynram.

RXFPFLeadMBOn1
Wodospad Nohkalikai w pobliżu Czerapuńdżi, miasta o największej na świecie średniej rocznej sumie opadów atmosferycznych, znajdującego się w północnych Indiach w dorzeczu Brahmaputry
Ciekawostka

Najniższe roczne sumy opadów notuje się na pustyni Atakama w Chile. Omawiany obszar charakteryzuje bardzo mała ilość opadów, poniżej 50 mm rocznie, a w wielu rejonach poniżej 10 mm, a nawet poniżej 1 mm (rejon miasta Arica). Centralna część Atakamy jest nazywana pustynią absolutną, ponieważ od czasu prowadzenia pomiarów nigdy nie odnotowano tu opadów.

RqnTwGquzu7eD1
Pustynia Atakama zaliczana do najbardziej suchych miejsc kuli ziemskiej
Ciekawostka

Rolki śnieżne to rzadko spotykany, naturalny fenomen pogodowy. Nagromadzony śnieg formowany jest przez wiatr w regularnej walce. Proces trwa niezbyt długo i rozpoczyna się od toczenia przez wiatr wałeczków mokrego śniegu. Wałeczki turlają się po powierzchni i oblepiają się śniegiem, formując się w rolki lub bele o średnicy nawet kilku metrów. Śnieg w środku rolki jest na tyle luźno ułożony, że wiatr wydmuchuje go z tej części. Ostatecznie całość przypomina grubościenną rurę lub cylinder.

ROdaWMlWAlVtm1
Rolki śnieżne – styczeń 2014 rok – hrabstwo Clarion w stanie Pensylwania (USA)
Ciekawostka

Wirujące dyski lodowe to naturalny fenomen pogodowy polegający na formowaniu się kry o kształcie dysku albo placka w obecności wirów wodnych. Fragment kry uwięziony w obszarze działania wiru wodnego bardzo wolno obraca się wokół własnej osi. Sąsiadujące z nim kawałki lodu lub inne przeszkody wodne skrawają jego brzegi, aż w końcu osiąga on idealnie kolisty zarys. Zjawisko to trwa bardzo długo. Zachodzi przy temperaturze –10°C, ale płynąca rzeka nie może być całkowicie zamarznięta. Największe z dysków lodowych miały średnicę 15 m.

R1NEBxazViiAQ1
Ciekawostka

Kule lodowe to osobliwy, naturalny fenomen pogodowy polegający na formowaniu się idealnych kul lodowych na brzegach jezior oraz mórz. Tworzą się one wówczas, gdy gruba przybrzeżna kra pęka na drobniejsze kawałki, a te, ocierając się o siebie, przybierają kulisty kształt. Pomagają w tym fale przyboju. Zjawisko zachodzi w ujemnych temperaturach. Największe z kul miały średnicę piłki do koszykówki.

R4LLmzLmVeTNp1
iVxeAPPcah_d5e390

Podsumowanie

  • Wilgotność powietrza może zmieniać się w bardzo szerokich granicach w zależności od warunków geograficznych.

  • W wyniku kondensacji i resublimacji pary wodnej mogą powstawać chmury lub mgły oraz opady i osady atmosferyczne.

  • Podstawowe rodzaje opadów to: deszcz, mżawka, śnieg, krupy śnieżne oraz grad.

  • Podstawowe rodzaje osadów atmosferycznych to: rosa, szron, szadź i gołoledź.

  • Czynniki geograficzne mają wpływ na bardzo duże zróżnicowanie sumy opadów w różnych miejscach kuli ziemskiej.

Praca domowa
Polecenie 3.1

Wyjaśnij, dlaczego w Azji Południowo‑Wschodniej występują bardzo wysokie opady, pomimo że obszar ten leży w strefie zwrotnikowej, w której notuje się deficyt opadów.

Zobacz także
iVxeAPPcah_d5e502

Słowniczek

chmura
chmura

skupisko mikroskopijnej wielkości kropli wody lub kryształków lodu unoszących się w powietrzu

deszcz
deszcz

opad atmosferyczny dosięgający powierzchni Ziemi w postaci kropel wody o średnicy większej niż 0,5 mm

gołoledź
gołoledź

osad atmosferyczny w postaci gładkiej, przezroczystej warstwy lodu pokrywającej podłoże; powstaje, gdy deszcz opada na podłoże o temperaturze niższej od zera

grad
grad

opad atmosferyczny w postaci bryłek lodu o kulistym kształcie, najczęściej o średnicy od 5 mm do 5 cm; opad gradu następuje zwykle w ciepłej porze roku z mocno rozbudowanych chmur burzowych

kondensacja
kondensacja

przechodzenie substancji ze stanu gazowego w stan ciekły lub stały

krupy śnieżne
krupy śnieżne

opad atmosferyczny w postaci kulistych lub stożkowatych, nieprzezroczystych, porowatych ziarenek lodowych o średnicy 1‑5 mm; są kruche i łatwo ulegają rozpadowi

mgła
mgła

zawiesina bardzo małych (o średnicy poniżej 0,05 mm) kropelek wody (a przy bardzo niskich temperaturach – kryształów lodu) w przyziemnej warstwie powietrza, ograniczająca widoczność

mżawka
mżawka

opad atmosferyczny dosięgający powierzchni Ziemi w postaci kropel wody o średnicy mniejszej niż 0,5 mm

resublimacja
resublimacja

bezpośrednie przechodzenie substancji ze stanu gazowego w stały z pominięciem stanu ciekłego

rosa
rosa

osad atmosferyczny w postaci kropel wody powstających na powierzchni przedmiotów w wyniku skraplania się pary wodnej zawartej w powietrzu

szadź
szadź

osad atmosferyczny lodu powstający na skutek zamarzania małych, przechłodzonych kropelek wody z mgły lub chmury w momencie ich zetknięcia z powierzchnią przedmiotu lub już narosłej szadzi; składa się ze zlepionych kryształków lodu, narastając zwykle z jednej strony obiektu, na którym powstaje

szron
szron

osad atmosferyczny lodu tworzący na dowolnym podłożu drobne kryształki; powstaje w wyniku kontaktu wilgotnego powietrza z podłożem o temperaturze poniżej 0°C jako efekt resublimacjiresublimacjaresublimacji pary wodnej, czyli jej bezpośredniej przemiany w ciało stałe

śnieg
śnieg

opad atmosferyczny w postaci kryształków lodu przeważnie o kształtach sześcioramiennych gwiazdek, które łączą się często w płatki śniegu

wilgotność bezwzględna
wilgotność bezwzględna

zawartość pary wodnej w 1 mIndeks górny 3 powietrza wyrażona w gramach

wilgotność względna
wilgotność względna

wyrażony w procentach stosunek ciśnienia pary wodnej zawartej w powietrzu do maksymalnego możliwego ciśnienia pary wodnej w danej temperaturze; wilgotność względna wynosząca 0% to powietrze zupełnie suche, natomiast równa 100% to powietrze całkowicie wysycone parą wodną

iVxeAPPcah_d5e760

Zadania

Ćwiczenie 1
R1OcQ6xxylj4o1
Zadanie interaktywne
Źródło: Andrzej Boczarowski, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 2
R1UDFaxYbPPCG1
zadanie interaktywne
Źródło: Andrzej Boczarowski, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 3
RXrNL3Mc2cNsz1
zadanie interaktywne
Źródło: Andrzej Boczarowski, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 4
RlZMlkeWUmDKy1
zadanie interaktywne
Źródło: Andrzej Boczarowski, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 5
RGNAI0kUmxYzX1
zadanie interaktywne
Źródło: Andrzej Boczarowski, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 6
RGlh4Z6LCvkGE1
zadanie interaktywne
Źródło: Andrzej Boczarowski, licencja: CC BY 3.0.