Основные метеорологические процессы и элементы


Солнечная радиация. Величина поступающей на земную поверхность солнечной радиации зависит от высоты Солнца над горизонтом, продолжительности дня и облачности, определяющих продолжительность солнечного сияния и количество прямой солнечной радиации.
Приход солнечной радиации уменьшается в направлении с юга на север с 4100 до 3500 МДж/м2 в год.
Джоуль - единица энергии, работы и теплоты, названная в честь Дж. Джоуля. Обозначается Дж. 1 Дж = 107 эрг = 0,2388 кал.
В годовом ходе суммарной радиации наблюдаются значительные отклонения (как по количеству, так и по составу) от ее среднегодовых показателей. В июле солнечная радиация в 9 раз больше, чем в январе и на 50-52 % состоит из прямой солнечной радиации. В январе на долю прямой радиации приходится только 20-30 % суммарной величины. Под воздействием облачности доля прямой солнечной радиации может сокращаться до 12-17 %.
Интенсивность солнечной радиации зависит от прозрачности атмосферы, то есть от запыленности, содержания водяного пара, аэрозолей и др. Прозрачность атмосферы существенно изменяется по сезонам года, увеличиваясь от лета к зиме, достигая максимальных значений в ноябре - декабре (первый максимум) и в феврале (второй максимум). Однако из-за значительной облачности в зимний период продолжительность солнечного сияния существенно сокращается.
Самыми солнечными месяцами на территории Беларуси являются июнь и июль. Именно на эти летние месяцы приходятся максимальные значения прямой солнечной радиации. На горизонтальную поверхность за год на территории Беларуси приходится в среднем около 1500-2000 МДж/м2 прямой солнечной радиации.
Соотношение прямой и рассеянной солнечной радиации существенно изменяется в течение года. В целом преобладает рассеянная радиация, что особенно заметно в зимний период года. И только с мая по июль доля прямой радиации бывает несколько выше, чем рассеянной.
В годовом ходе суммарной радиации хорошо выражен максимум в июле и минимум в январе (в Минске - 623 и 40 МДж/м (соответственно)).
Резкое возрастание суммарной солнечной радиации обычно наблюдается в марте из-за увеличения угла падения солнечных лучей, роста продолжительности дня и уменьшения облачности. На май, июнь и июль приходится почти 50 % годовой суммарной радиации, а на ноябрь, декабрь и январь - только 5 %.
Свои особенности имеет и суточный ход суммарной радиации. Летом, когда в два раза увеличивается продолжительность дня, поступление солнечной радиации на земную поверхность происходит более продолжительное время. В июне оно увеличивается до 21 часа и достигает максимума около полудня. В городе Минске, например, в ясные июньские дни за сутки ее поступает около 3,17 МДж /(м час), а в декабре - всего 0,71 МДж /(м час). Абсолютный полуденный максимум наблюдается в мае (3,93 МДж/(м час)), когда в воздухе содержится минимальное количество водяного пара и аэрозолей. Но суточная сумма радиации все же выше в июне.
В суточном ходе суммарной радиации большое значение имеет облачность. Летом при ясном небе величина суммарной радиации на 50 % выше, чем в условиях средней облачности.
Максимальная суточная радиация при средней облачности в июне в городе Минске составляет около 20,79 МДж/м , а в декабре она снижается до 1,34 МДж/м2 .
Радиационный и тепловой баланс. Суммарная радиация и атмосферное излучение составляют приходную часть радиационного баланса, а отраженная радиация и земное излучение - расходную часть.
Отражательная способность земной поверхности определяется величиной альбедо. Альбедо, зависящее от характера подстилающей поверхности, существенно изменяется в течение года. В теплую часть года земная поверхность, покрытая травянистой растительностью, отражает около 20 % поступающей суммарной радиации, в ноябре - 30-40 %, а в январе - феврале, когда имеет место устойчивый снежный покров, отражается до 60-70 %. Значительное увеличение альбедо в зимнюю пору года приводит к сокращению доли поглощенной подстилающей поверхностью радиации.
Количество поглощенной радиации обусловливает эффективное излучение, то есть разницу между длинноволновым тепловым излучением подстилающей поверхности и встречным излучением атмосферы.
Максимум эффективного излучения наблюдается в мае - июле и составляет около 30 % поглощенной радиации. Но в то же время своих максимальных значений достигает и приходная часть радиационного баланса - суммарная радиация. Минимум эффективного излучения фиксируется в декабре, когда суммарной радиации поступает минимальное количество.
В целом за год 40-45 % поглощенной радиации теряется в виде эффективного излучения, что составляет в северных районах страны 1100 МДж/м2, а в южных - 1300 МДж/м2.
Днем эффективное излучение выше, чем ночью. Но днем больше и приход тепла. В безоблачные ночные часы за счет эффективного излучения может наблюдаться радиационное охлаждение (выхолаживание) земной поверхности, которое весной и осенью приводит к заморозкам.
Соотношение между суммарной радиацией, альбедо и эффективным излучением определяет радиационный баланс земной поверхности: положительный или отрицательный.
В среднем годовом выводе радиационный баланс на территории Беларуси положительный, увеличиваясь с северо-востока на юго-запад с 1500 МДж/м2 до 1800 МДж/м2. С ноября по февраль (4 месяца) в северной и центральной частях страны и с ноября по январь (3 месяца) в ее южной части радиационный баланс отрицательный. В марте и апреле радиационный баланс резко увеличивается за счет быстрого роста суммарной радиации и снижения альбедо из-за таяния снежного покрова. Затем рост месячных сумм существенно замедляется.
Самое большое среднемесячное значение радиационного баланса
приходится на июнь. В городе Минске, например, эта величина со-
2
ставляет около 329 МДж/м
К осени радиационный баланс уменьшается и в ноябре становится отрицательным. Переход к положительным среднесуточным значениям радиационного баланса происходит в феврале.
Днем радиационный баланс положительный (за исключением зимних месяцев), а ночью в течение всего года - отрицательный. В полдень радиационный баланс на всей территории страны достигает своего максимума.
Положительным радиационный баланс на территории Беларуси бывает 9 месяцев. Он расходуется главным образом на испарение и турбулентный теплообмен между подстилающей поверхностью и атмосферой. В среднем 84 % радиационного баланса тратится на испарение и только 16 % - на теплообмен.
Давление атмосферы. Циркуляция воздушных масс. Важнейшим климатообразующим процессом на территории Беларуси является западный перенос воздушным масс. С западным переносом со стороны Атлантического океана вместе с циклонами, образующимися на полярном (умеренном) и арктическом фронтах, приходят на территорию Беларуси морские умеренные воздушные массы. Г ораздо меньшее влияние на климат страны оказывают арктические и тропические воздушные массы.
Перемещение воздушных масс зависит от особенностей барического поля, распределения давления в течение года и положения барических центров над материком и прилегающими к нему частями Мирового океана. В свою очередь, давление формируется под влиянием общей циркуляции атмосферы.
Зимой над Евразией формируется Азиатский максимум. Повторяемость погоды зимой, которая устанавливается под воздействием Азиатского антициклона, составляет 18-20 %, весной и осенью - 10-14 %. Интенсивность влияния Азиатского антициклона уменьшается в направлении с востока на запад.
Летом Азорский максимум, постоянно находящийся в тропических широтах, смещается на север и его восточное ответвление проходит к югу от Беларуси. Именно эта барическая система определяет характер погоды страны в летний период. Повторяемость погоды летом, устанавливающейся под влиянием Азорского антициклона, составляет около 18 %.
В среднем за год на территорию Беларуси приходят или непосредственно над ней формируются 15-16 антициклонов. Более заметное влияние на климат Беларуси оказывают циклоны.
Циклональная циркуляция оказывает воздействие на погоду в течение примерно 216 суток. Циклоны, приходящие на территорию страны, образуются главным образом на арктическом и полярном фронтах. Однако они могут возникать также в результате неравномерного нагревания земной поверхности.
Взаимодействие барических максимумов и минимумов, формирование антициклонов и циклонов, траектории их перемещения определяют основные атмосферные процессы над территорией страны: особенности и распределение барического поля, преобладающий перенос воздушных масс, адвекцию (приход, поступление) тепла и холода, количество и режим осадков.
Атмосферное давление в среднем за год постепенно возрастает с севера и северо-запада на юг и юго-восток. Например, в Витебске оно составляет 994,9 Па, а в Гомеле - 1001,5 Па. Среднее же давление на уровне моря - 1013,2 Па.
Паскаль (Па) - единица давления и механического напряжения, названная в честь Б. Паскаля; обозначается Па. 1 Па = 1 Н/м =10 дин/см2 = = 0,102 кгс/м2 = 10-5 бар = 7,50 х 10-3 мм рт. ст. = 0,102 мм
вод. ст.
Максимальное давление над всей территорией страны устанавливается в январе. Изобары января простираются с юго-запада на северо-восток. Летом над прогретой сушей давление понижается. В пределах Беларуси падение атмосферного давления летом происходит с запада на восток. Наименьшее атмосферное давление на территории страны фиксируется в июле.
Годовой ход атмосферного давления приводит к тому, что зимой преобладают ветры западных и юго-западных направлений, а летом - западных и северо-западных направлений. В системе общей циркуляции атмосферы наблюдается периодическая смена зонального западного переноса воздушных масс на меридиональный перенос с перемещением воздушных масс с юга на север или с севера на юг. Характер атмосферной циркуляции определяет тип и свойства приходящих на территорию страны воздушных масс. Умеренные воздушные массы господствуют над территорией страны в течение всего года.
Морские умеренные воздушные массы попадают на территорию Беларуси с циклонами, зарождающимися над Атлантическим океаном и Средиземным морем на арктическом и умеренном (полярном) фронтах.
r\              w              w
Зимой над территорией страны морские воздушные массы господствуют на протяжении 50-60 % зимнего периода.
Вторжение морского умеренного воздуха сопровождается потеплением, оттепелями, облачностью, повышением влажности и выпадением осадков.
Летом морской умеренный воздух поступает в основном с запада и северо-запада. Он также приносит влагу, но, будучи более холодным, понижает температуру. Двигаясь на восток, морские воздушные массы быстро прогреваются и трансформируются в теплый континентальный воздух.
Континентальные умеренные воздушные массы, формирующиеся только над сушей, проникают на территорию страны с востока и юговостока. Зимой они приносят похолодание, а летом - потепление и сухость. Наибольшая повторяемость умеренного континентального воздуха характерна для северо-восточной части Беларуси. Арктические воздушные массы попадают на Беларусь в системе циклонов, которые образуются на арктическом фронте и перемещаются в основном в восточном и северо-восточном направлениях.
Морские арктические воздушные массы формируются над относительно теплой поверхностью Атлантического океана и в западном направлении перемещаются на территорию страны. Сталкиваясь с умеренными воздушными массами, они образуют холодные фронты, которые сопровождаются выпадением осадков и усилением ветров северных направлений.
Континентальные арктические воздушные массы приходят на Беларусь с севера и северо-востока, с Карского и Баренцева морей, принося сильные ветры и обильные снегопады.
Арктические воздушные массы бывают над территорией Беларуси около 40-70 суток в году. Зимой и летом они вызывают похолодание, весной - поздние заморозки, а осенью - ранние заморозки.
3 Тропические воздушные массы менее характерны для Беларуси, чем умеренные и арктические. Средняя их повторяемость составляет около 20-25 %. Тропические воздушные массы приходят на территорию страны летом с юго-запада и юго-востока.
Морские тропические воздушные массы приносят относительно высокую температуру и повышенную влажность.
Континентальные тропические воздушные массы на территорию страны поступают значительно реже, принося высокую температуру и сухой воздух.
Таким образом, для климата Беларуси характерно поступление различных воздушных масс, которые приносят тепло или холод и определяют выпадение осадков. Смена воздушных масс, взаимодействие циклонов и антициклонов, динамика атмосферных фронтов обусловливают перемену температур и неустойчивость режима погоды.
Температура воздуха. Основным результатом западного переноса воздушных масс является адвекция тепла в зимний период года, что в значительной степени сглаживает среднегодовые амплитуды температур. В годовом ходе температур наблюдается следующая закономерность: среднегодовые температуры повышаются с северо-востока (4,4 °С) на юго-запад (7,4 °С). Годовые изотермы идут с северо-запада на юго-восток. В этом же направлении увеличивается и продолжительность теплого периода, достигая 250-260 суток на юго-западе страны. На северо-западе продолжительность теплого периода составляет около 220-230 суток.
Температура воздуха на территории Беларуси характеризуется изменчивостью и непостоянством. Минимальные среднемесячные температуры наблюдаются в январе, а максимальные - в июле. В Минске, например, средняя многолетняя температура января составляет - 6,9 °С. Однако один раз в четыре года она бывает ниже -9 °С (или выше - 4 °С). Средняя многолетняя температура июля в Минске составляет +17,8 °С. Но один раз в 30 лет она превышает +30 °С.
Абсолютный максимум, составляющий около +38 °С, отмечен на юго-востоке страны в июне 1956 г. (Василевичи, Лельчицы, Жлобин (Гомельская область)), а абсолютный минимум, составляющий -44 °С, зарегистрирован на севере страны в 1940 г. на станции Лужесна (Витебский район).
Январские изотермы вытянуты с северо-запада на юго-восток. Наиболее низкие температуры (-8,5 °С) января наблюдаются на северовостоке страны (Витебская область), а наиболее высокие (-4,5 °С) - на юго-западе (Брестская область).
Июльские изотермы близки к широтному простиранию, что объясняется широтным поступлением солнечной радиации и ослаблением влияния Атлантики в летний период года. В июле температура повышается с 17 °С на севере до 19,7 °С на юге (городской поселок Кома- рин Брагинского района Гомельской области).
Годовые амплитуды температур повышаются с запада на восток (соответственно 23 °С и 26 °С) и показывают усиление континенталь- ности климата.
Суточный ход температур на территории Беларуси также имеет свои специфические особенности, характеризуясь тем, что температурный максимум наблюдается после полудня, примерно в 15-16 часов, а минимум - перед восходом Солнца. Амплитуды суточных температур зависят главным образом от облачности. При ясном небе они самые большие, а при облачном - самые малые.
Для зимнего периода характерны частые оттепели, связанные с приходом морских умеренных воздушных масс. Количество дней с оттепелями уменьшается с 40-50 на юго-западе до 23-30 на юго-востоке.
Влажность воздуха. Осадки. Влажность воздуха, циркуляция воздушных масс и тепловой режим определяют особенности режима осадков и влагооборота в целом.
Влажность воздуха - содержание водяного пара в воздухе; одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата. Количественно влажность воздуха может определяться: 1) упругостью водяного пара; 2) абсолютной влажностью; 3) относительной влажностью; дефицитом влажности; 5) точкой росы. Упругость водяного пара - основная характеристика влажности воздуха, определяемая психрометром, - парциальное давление водяного пара, содержащегося в воздухе; измеряется в мм рт. ст. или в мбар. Абсолютная влажность воздуха - количество водяного пара (в граммах), содержащегося в 1 м воздуха. Относительная влажность воздуха - отношение (в процентах, (%)) фактического содержания водяного пара в 1 м к возможному при данной температуре. Дефицит влажности - разность между насыщающей упругостью водяного пара в атмосфере при данных температуре и давлении и фактической его упругостью. Точка росы - температура, до которой должен охладиться воздух, для того чтобы содержащийся в нем пар достиг насыщения и начал конденсироваться, то есть появилась роса.
Годовой ход абсолютной влажности воздуха в целом совпадает с годовым ходом температур: максимум наблюдается летом, а минимум - зимой.
Относительная влажность воздуха достигает максимальных значений в зимний период года, составляя 88-90 %. Весной и летом она снижается до 65-70 %. Среднегодовое значение - около 80 %. Самая низкая относительная влажность воздуха (около 30 %) наблюдается в мае и июне, что приводит к засушливой погоде (особенно на юго-востоке страны).
Суточный ход относительной влажности лучше всего выражен летом: максимум наблюдается перед восходом Солнца, а минимум - в 15-16 часов. При этом амплитуда относительной влажности может достигать 25-40 %.
Конденсация водяного пара, содержащегося в атмосфере, приводит к образованию облаков, туманов и выпадению атмосферных осадков. Огромную роль в формировании облачности играют восходящие движения (скольжения) воздушных масс по линии атмосферных фронтов в циклонах.
Облачность, как известно, определяется количеством и формой облаков и выражается в баллах или процентах. Одним из показателей величины облачности является количество пасмурных дней в году.
Количество пасмурных дней в Беларуси колеблется от 135 на юговостоке до 175 на северо-западе страны в год. На возвышенностях, которые задерживают влагу, облачность существенно увеличивается.
Годовой ход облачности и пасмурного состояния неба в целом совпадает с годовым ходом относительной влажности, достигая максимума зимой (более 80 % дней с пасмурным небом) и минимума (около 45-55 % дней) летом.
В холодный период года максимальная повторяемость пасмурного неба наблюдается в утренние часы, а минимальная - в вечерние. В теплый период года максимальная повторяемость пасмурного неба наблюдается днем, а минимальная - ночью. Осенью и зимой преобладают слоистые облака, а летом - кучевые и перистые.
С высокой относительной влажностью связана и частая повторяемость туманов, которые образуются при относительной влажности близкой к 100 % при условии отсутствия ветра или при очень слабом ветре. Чаще всего туманы возникают в замкнутых котловинах, на
озерах или болотах. На территории Беларуси регистрируется от 35 до 100 дней в году с туманами.
Территория Беларуси расположена в зоне достаточного увлажнения. Среднегодовое количество осадков колеблется от 500 до 700 мм в год. На распределение осадков оказывают влияние рельеф и характер циклонической деятельности. Количество осадков увеличивается на возвышенностях, особенно на их наветренных (западных) склонах. Низменности и подветренные склоны возвышенностей получают осадков значительно меньше. В целом в распределении осадков по территории Беларуси прослеживается следующая закономерность: количество осадков уменьшается с северо-запада на юго-восток.

Среднегодовая сумма осадков в центре и на северо-западе страны составляет 600-650 мм, а в отдельных районах повышается до 700 мм. Больше всего осадков получают наветренные склоны Новогрудской возвышенности (более 700 мм осадков в год). На крайнем юге и юговостоке (Гомельская область) выпадает наименьшее для Беларуси количество осадков - 500-550 мм (рисунок 2).

Рисунок 2 - Распределение осадков по территории Беларуси На территории страны наблюдаются значительные отклонения от средних многолетних данных. В засушливые годы количество осадков может снижаться до 300 мм и менее. Например, в 1961 г. в городе Пин- ске (Брестская область) выпало всего 280 мм осадков. Максимальное количество выпавших осадков было зарегистрировано в 1906 г. в районе города Василевичи Гомельской области и составило около 1016 мм.
Годовой ход осадков близок к годовому ходу температур и абсолютной влажности воздуха. Самыми влажными месяцами в году на территории страны являются июль и август, а самыми «сухими» - январь и февраль. Около 70 % всех осадков выпадает в теплую пору года - с апреля по октябрь. В среднем на территории страны бывает 160-190 дней с осадками. В зимне-осенний период из-за снижения температуры воздуха часто случаются моросящие дожди и мало интенсивные снегопады. 
<< | >>
Источник: Каропа Г. Н.. Физическая география Беларуси : курс лекций для студентов специальности 1-31 02 01 02 «География (научно-педагогическая деятельность)». 2010

Еще по теме Основные метеорологические процессы и элементы:

  1. 8.3. Основные элементы и типы политической культуры
  2. Глава 14. Влияние на организм человека метеорологических условий
  3. Структурная характеристика библиотеки: основные элементы и подсистемы
  4. Смысловая связь — основной конструктивный элемент знаний
  5. 13.2. Основные элементы политического поведения: мотивы, потребности, ценностные ориентации
  6. 9.3.2. Основные элементы системы социального обеспечения военнослужащих в Российской Федерации
  7. Метеорологические условия и распространение загрязняющих веществ. Потенциал загрязнения атмосферы
  8. Внешние элементы имиджа Одежда как важнейший элемент делового имиджа
  9. Взаимосвязь и последовательность элементов социального конфликта Цикл элементов конфликта
  10. ГЛАВА 2 ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ФАКТОРЫРЕЛЬЕФООБРАЗОВАНИЯ
  11. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
  12. § 4. Основные стадии избирательного процесса