Випаровування і випаровуваність

Другим після теплообміну кліматотворним процесом є вологообіг, який складається з випаровування води з поверхні океанів і суші, її конденсації в атмосфері, випадання опадів на земну поверхню і стоку поверхневих і підземних вод суші. Випаровування це перехід води з рідкого стану в газоподібний. Сумарне випаровування складається з фізичного випаровування води з поверхні водойм і грунту та транспірації рослин. Водяна пара в результаті дифузії й вітру поширюється в атмосферному повітрі.

Випаровуваність, або випарність, - це максимально можливе при даній температурі випаровування, не обмежене запасом вологи. Фактичне випаровування залежить від температури повітря і води, швидкості вітру, атмосферного тиску, ступеня насичення повітря вологою, наявності вологи на поверхні, характеру земної поверхні та рослинного покриву. На океанах воно збігається з випарованістю і значно перевищує випаровування з суші, змінюючись від 600 мм за рік в середніх широтах до 2500...3000 мм за рік у тропіко-екваторіальних широтах. На суші в помірному поясі найбільше випаровування спостерігається в зоні мішаних лісів/500...600 мм/, воно зменшується до 100- 155 мм за рік у зоні тундри в зв'язку з пониженням температури повітря і до 200...100 мм в зонах пустель як помірного, так і тропічного поясів, внаслідок відсутності вологи.

Найбільше випаровування на суші характерне для вологих тропічних, субтропічних і екваторіальних лісів - до 800...1000 мм за рік. На екватоpi випаровування дорівнює випаровуваності /1000 мм за рік/, в тропічних пустелях випаровуваність становить 4000 мм. а в помірних - 2000 мм. а випаровування мізерне і можливе в основному тільки з поверхні невеликих водойм. На відміну від випаровування випаровуваність залежить від температури і насиченості повітря вологою, тому в полярних областях вона маленька /80...100 мм за рік/ і поступово збільшується на південь до 300...400 мм у лісовій зоні, до 1000 мм - у степах і 1500-2000 мм - у пустелях помірного поясу. В тропіках на західних узбережжях материків випаровуваність становить 600...700 мм за рік. а в пустелях понад 3000 мм. Біля екватора випаровуваність відносно невелика /700...1000 мм/, внаслідок високої вологості повітря. Вологий грунт, вкритий рослинністю, може випаровувати більше, ніж водна поверхня. оскільки до фізичного випаровування тут додається транспірація. В цілому за рік з земної поверхні випаровується в середньому 1000 мм вологи.

Вітер

Зміну тиску на одиницю відстані в горизонтальному напрямку називають горизонтальним баричним градієнтом. Фактично це вектор, напрям якого збігається з напрямом нормалі до ізобари в сторону падіння тиску, а величина зворотно пропорційна відстані між ізобарами. Напрям горизонтального баричного градієнта відповідає нахилу ізобаричної поверхні /рис. 17 а, б/.

Різниця атмосферного тиску між двома точками спричинює горизонтальний рух повітря відносно земної поверхні, який називають вітром. Вітер характеризують швидкістю і напрямом. Швидкість вітру прямо пропорційна горизонтальному баричному градієнту і вимірюється в метрах за секунду або в милях за годину /вузлах/. Швидкість вітру в балах оцінюють за шкалою Бофорта, яка включає 12 балів, а також зв'язує силу вітру з хвилюванням моря, з гойданням гілок і дерев, поширенням диму тощо. Згідно зі шкалою Бофорта, 0 балів відповідає штилю. І, 2 і З бали - відповідно тихому, легкому і слабкому вітрам, швидкість яких зростає від 0,5 до 5,2 м/с, 4 бали - це помірний. 5 балів - свіжий, 6, 7 і 8 балів - міцний, сильний і дуже міцний вітри /9,9 - 18,2 м/с/, 9, 10 і 11 балів - шторм, сильний шторм і жорстокий шторм /від 18,3 до 29 м/с/, 12 балів - це ураган, коли швидкість більша за 29 м/с. Потік вітру завжди турбулентний, постійно коливаються швидкість і напрям, тому на практиці за допомогою анемометрів визначають згладжену швидкість вітру за кілька хвилин. При окремих поривах урагану швидкість зростає до 65 м/с або до 100 м/с /тропічні урагани/. На швидкість вітру впливає сила тертя, тобто різні нерівності й перепони на земній поверхні, тому прилади для спостереження за вітром встановлюють на висоті 10 - 15 м над земною поверхнею.

Крім баричного градієнта і тертя, на вітер впливають обертання Землі або сила Коріоліса і відцентрова сила. Завдяки силі Коріоліса вітер в північній півкулі відхиляється праворуч, а в південній - ліворуч від напряму баричного градієнта. Кут відхилення збільшується з широтою і в середньому дорівнює 45 - 50° над сушею і 70 - 80° над морем. Відцентрова сила виникає в замкнутих баричних системах /циклонах і антициклонах/ і спрямована від центра до периферії. Сила тертя обернена відносно сили баричного градієнта. Тертя впливає на вітер приблизно до висоти 1000 м - цей шар атмосфери називають шаром тертя. Вище за І км діють в основному тільки баричний градієнт та сила Коріоліса і вітер називають геострофічним, він дме вздовж ізобар, залишаючи низький тиск ліворуч. Рівномірний рух повітря за дуговою траєкторією залежно від сили Коріоліса, відцентрової сили і баричного градієнта ї незалежно від тертя, називають градієнтним вітром. В зв'язку з дією означених сил спостерігається відповідний розподіл вітрів в циклонах Н і антициклонах В /рис. 18/. Напрям вітру визначають за сторонами горизонту, звідки він дме: Пн, ПнПнСх, ПнСх, СхПнСх, Сх, СхПдСх, ПдСх. ПдПдСх, Пд, ПдПдЗх, ПдЗх, ЗхПдЗх, Зх, ЗхПнЗх, ПнЗх, ПнПнЗх.

Вітри бувають залежно від напрямку постійні, пануючі, сезонні. середньомісячні, річні та ін. За результатами спостережень будують графіки розподілу вітрів за місяцями, сезонами і за рік, на яких відображають повторюваність напряму вітру по основних румбах. Такі графіки називають розами вітрів.