Opady i osady atmosferyczne
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?
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.
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.
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 33, czyli przedstawia masę pary wodnej w 1 mIndeks górny 33 powietrza, to mówimy o wilgotności bezwzględnejwilgotności 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 względnejwilgotności 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 kondensacjikondensacji, 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 chmurchmur albo mgiełmgieł.
Opady atmosferyczne są produktami kondensacji pary wodnej spadającymi z chmur na powierzchnię Ziemi. Mogą występować w postaci ciekłej lub stałej. Do opadów zalicza się: deszczdeszcz, mżawkęmżawkę, śniegśnieg, krupy śnieżnekrupy śnieżne oraz gradgrad. Mierzymy je w milimetrach „słupa” wody, która spada na powierzchnię; 1 mm opadów to 1 litr przypadający na 1 mIndeks górny 22podłoża.
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: rosęrosę, gołoledźgołoledź, szronszron i szadźszadź.
Opisz warunki (zwłaszcza temperaturę powietrza), w jakich występują opady: deszczu, śniegu oraz gradu.
Podobno nie ma dwóch identycznych płatków śniegu. Z matematycznego i fizycznego punktu widzenia nie istnieją we Wszechświecie dwa płatki identyczne na poziomie molekularnym.
Szron i szadź powstają w odmienny sposób: szron – na skutek resublimacjiresublimacji 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.
Temperatura ma zasadniczy wpływ na maksymalną zawartość pary wodnej w powietrzu. W temperaturze 30°C w 1 mIndeks górny 33 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Film animowany. Zima. W tle góry. Rzeka płynie w kierunku obserwatora. W głębi jest wąska, bliżej szeroka, częściowo zamarznięta. Na środku rzeki w miejscu gdzie nie jest skuta lodem wiruje biały dysk.
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.
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Film przedstawia kule lodowe ułożone wzdłuż brzegu jeziora. Na pierwszym planie zmrożony śnieg. W głębi spienione fale wody uderzają o brzeg. Spienione fale jeziora. Pas śniegu i kule lodowe leżące wzdłuż brzegu jeziora. Zbliżenie na kule lodowe. Kule unoszą się na powierzchni wody. Fale uderzają o śnieżny zmrożony brzeg. W wodzie znajdują się zmrożone kule różnej wielkości. Spienione fale wyrzucają lodowe kule na brzeg jeziora.
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.
Wyjaśnij, dlaczego w Azji Południowo‑Wschodniej występują bardzo wysokie opady, pomimo że obszar ten leży w strefie zwrotnikowej, w której notuje się deficyt opadów.
Zapoznaj się z następującymi hasłami ze słowniczka:
chmurachmura
deszczdeszcz
gołoledźgołoledź
gradgrad
krupy śnieżnekrupy śnieżne
kondensacjakondensacja
mgłamgła
mżawkamżawka
resublimacjaresublimacja
rosarosa
szadźszadź
szronszron
śniegśnieg
wilgotność bezwzględnawilgotność bezwzględna
wilgotność względnawilgotność względna
Zajrzyj do zagadnień pokrewnych:
Przyczyny zróżnicowania temperatury powietrza w różnych częściach świataPrzyczyny zróżnicowania temperatury powietrza w różnych częściach świata
Jak powstaje wiatr?Jak powstaje wiatr?
Czynniki klimatotwórczeCzynniki klimatotwórcze
Strefy klimatyczne świataStrefy klimatyczne świata
Słowniczek
skupisko mikroskopijnej wielkości kropli wody lub kryształków lodu unoszących się w powietrzu
opad atmosferyczny dosięgający powierzchni Ziemi w postaci kropel wody o średnicy większej niż 0,5 mm
osad atmosferyczny w postaci gładkiej, przezroczystej warstwy lodu pokrywającej podłoże; powstaje, gdy deszcz opada na podłoże o temperaturze niższej od zera
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
przechodzenie substancji ze stanu gazowego w stan ciekły lub stały
opad atmosferyczny w postaci kulistych lub stożkowatych, nieprzezroczystych, porowatych ziarenek lodowych o średnicy 1‑5 mm; są kruche i łatwo ulegają rozpadowi
zawiesina bardzo małych (o średnicy poniżej 0,05 mm) kropelek wody (a przy bardzo niskich temperaturach – kryształów lodu) w przyziemnej warstwie powietrza, ograniczająca widoczność
opad atmosferyczny dosięgający powierzchni Ziemi w postaci kropel wody o średnicy mniejszej niż 0,5 mm
bezpośrednie przechodzenie substancji ze stanu gazowego w stały z pominięciem stanu ciekłego
osad atmosferyczny w postaci kropel wody powstających na powierzchni przedmiotów w wyniku skraplania się pary wodnej zawartej w powietrzu
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
osad atmosferyczny lodu tworzący na dowolnym podłożu drobne kryształki; powstaje w wyniku kontaktu wilgotnego powietrza z podłożem o temperaturze poniżej 0°C jako efekt resublimacjiresublimacji pary wodnej, czyli jej bezpośredniej przemiany w ciało stałe
opad atmosferyczny w postaci kryształków lodu przeważnie o kształtach sześcioramiennych gwiazdek, które łączą się często w płatki śniegu
zawartość pary wodnej w 1 mIndeks górny 33 powietrza wyrażona w gramach
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
Zadania
Uzupełnij puste miejsca.
Opady atmosferyczne mogą mieć postać ciekłą. Gdy kropla ma powyżej 0,5 mm średnicy, jest to ............ , gdy ma średnicę mniejszą niż 0,5 mm – ............... Opady w postaci stałej to: ............, który przybiera formę gwiaździstych kryształków lub płatków, .............................. , mające postać porowatych, nieprzejrzystych kuleczek, albo ............ , składający się z bryłek twardego lodu o rozmiarach dochodzących nieraz do kilku centymetrów.
Uzupełnij puste miejsca.
Osad atmosferyczny w postaci kropelek wody kondensującej bezpośrednio z pary wodnej na powierzchni przedmiotów to ............. Gdy temperatura przedmiotów wynosi poniżej 0°C, to zachodzi proces resublimacji i pojawia się na nich ............. Mgła nachodząca na obszar, gdzie znajdują się silnie zmrożone przedmioty, osadza na nich ............, a gdy w takim obszarze spadnie deszcz, to ziemię i wszelkie przedmioty na jej powierzchni pokryje .....................
Stosunek ciśnienia pary wodnej zawartej w powietrzu do maksymalnego możliwego ciśnienia pary wodnej w danej temperaturze wyrażony w procentach to
- wilgotność względna.
- ciśnienie baryczne.
- wilgotność bezwzględna.
- ciśnienie względne.
Uzupełnij puste miejsca, wybierając brakujące elementy z listy.
wysoka, hydrosfery, biosfery, atmosfery, lepszej, dłuższej, rośnie, bezwzględna, niska, niższej, wilgotna, staje się względna, maleje, wyższej, litosfery, nie zmienia się
Wilgotność bezwzględna zmniejsza się wraz ze wzrostem szerokości geograficznej, co wynika z ........................................ temperatury powietrza. Bardzo ........................................ wilgotność panuje w okolicy zwrotników. Wiąże się to z ogólną cyrkulacją ......................................... Wilgotność bezwzględna ........................................ wraz z oddalaniem się od dużych zbiorników wodnych.
Który z wymienionych poniżej obszarów ma najniższe opady na Ziemi?
- pustynia Atakama
- pustynia Sahara
- Pustynia Błędowska
- Pacyfik
Dwa z wymienionych poniżej obszarów kuli ziemskiej notują bardzo wysokie opady, choć położone są w pobliżu zwrotnika. Zaznacz właściwe odpowiedzi.
- Azja Południowo-Wschodnia
- Australia
- Sahara
- południowe stoki Himalajów
- północne stoki Himalajów