Применение географо-гидрологического метода показало, что испаряемость, как и испарение, сильно варьирует даже в одной природной зоне, поскольку усвоение солнечной радиации земной поверхностью зависит от многих факторов.

В Северной Европе испарение близко к своему верхнему пределу- испаряемости - около 100 мм в год. В зоне сухих степей Юго-Востока Европы, а также в аридных областях средиземноморских субтропиков испаряемость достигает 1200-1300 мм, а действительное испарение вследствие недостатка влаги составляет только 300 мм. Дефицит влаги - разница между осадками и испаряемостью в аридных зонах 600-800 мм.

В Прибалтике испарение равно 300-350 мм, а в Центральных районах Русской равнины 400 мм.

Максимальная испаряемость, естественно, в пустынях, особенно в Сахаре. В центральных ее частях она превышает 4500 мм. Испарение, ограниченное ничтожным количеством осадков, не превышает 100 мм в год. Здесь на испарение расходуются не только осадки, но и подземная вода, стекающая с Атласских гор и из бассейна Центральной Африки. Разница между потенциальным (4500) и фактическим (около 100 мм) испарением выражает степень сухости Сахары.

Наибольшее испарение (около 1200 мм) происходит на заболоченных низинах Центральной Африки - в бассейне озера Чад и Верхнего Нила. Растения, обеспеченные здесь теплом и влагой. Дают наибольший на Земле прирост растительной массы. В экваториальной Африке испаряется за год слой воды в 1000 мм.

В бассейне Амазонки испарение от 1200 до 1500 мм, а на юге Аргентины падает до 200 мм. В Центральной Америке от 1000 до 1500 мм, на влажном востоке США от 600 до 1000, в прериях 200-300, а в Калифорнии 200 мм. В Индостане и Индокитае 800- 1 000 мм, в Восточной Азии 400-600. в Центральной - 100-200. а в субполярной 50-100 мм. Наименьшее испарение в Австралии: 100-200 мм в Центральной и 800-1000 мм в Восточной. За год с поверхности Земли в целом испаряется слой 1020 м 3 что в объемном исчислении соответствует 518 600 км 3 . На океав его мощность достигает 1260 мм, или 447 900 км 3 , а на материка снижается до 420 мм (71 770 км 3), в том числе в периферически сточных областях 558 мм, или 71040 км 3 , а в районах внутреннего стока 240 мм, или 740-730 км 3 .

По интенсивности испарен» океаническая поверхность резко отличается от материковое К этому следует добавить, что испарение на океанах совпадает испаряемостью. В дальнейшем мы увидим, что главную масс осадков на материках составляет влага, принесенная непосредственно с океана, а не доставленная внутриматериковыми влагооборотами.

Обобщенная зональная характеристика испарения такова: наибольший слой (до 2000 мм) испаряется в тропических океанах, что вызвано интенсивной солнечной радиацией при безоблачном небе и непрерывным уносом влаги пассатами. На суше в этих широтах солнечная радиация вызывает такую большую испаряемость, которая не может быть удовлетворена процессами континентального влагооборота. В итоге формируется пустынный климат с резкой разницей между потребностью и наличием воды.

В экваториальной зоне из-за облачности и безветрия испарение снижается до 1000 мм как на океане, так и на суше. В субэкваториальном поясе при местных благоприятных условиях поступления резной и подземной воды (Чад. Верхний Нил) испарение достигает значения, максимального для суши.

В умеренном поясе северного полушария в зоне пустынь испарение около 200 мм и меньше, в лесной зоне - от 300 до 500 мм, и в тундрах снова уменьшается до 100 мм. В пустынях малое испарение вызвано недостатком влаги, в тундрах — нехваткой тепла.

Испарение заключается в переходе воды из жидкой или твердой фазы в газообразную и в поступ­лении водяного пара в атмосферу.

Испарение – это процесс энергетический. Он зависит от количества тепловой энергии, которая может быть затрачена на данной поверхности в единицу времени, и определяется, следо­вательно, уравнением теплового баланса на земной поверхности. На океанах на испарение затрачивается до 90% энергии солнечной радиации.

Вторым метеорологическим условием, определяющим вели­чину испарения, является влагоемкость воздуха, степень его сухо­сти или влажности. Количественно она характеризуется дефицитом влажности, который в свою очередь зависит от температуры воздуха и в меньшей степени от ветра. Разумеется, испарение может происходить только при наличии воды. На суше это условие имеется далеко не везде и не всегда: аридным зонам свойствен дефицит влаги, в гумидных зонахвлагиможет не хватать в отдельные периоды. В связи с этим в метео­рологии выработано понятие об испаряемости (Ец).

Испаряемость – это максимально возможное испарение при данных метео­рологических условиях, не лимитированное запасами влаги. То же относится к термину «потенциально возможное испарение».

Испарение принадлежит к числу важнейших процессов географической оболочки. На него расходуется большая часть сол­нечноготепла. Скрытая теплота парообразования, выделяющаяся при конденсации влаги, нагревает атмосферу, и этот источник тепла для атмосферы является основным. Испарившаяся влага поступает на материки и обеспечивает их осадками.При фазовых переходах воды происходит поглощение или выделение тепла, а при цирку­ляции атмосферы оно перераспределяется. Один из видов испаре­ния-транспирация-участвует в биологических процессах и об­разовании биологической массы.

Климатическое и, особенно, биофизическое значение испаряе­мости заключается в том, что она показывает иссушающую спо­собность воздуха: чем больше можетиспариться при ограничен­ных запасах влаги в почве, тем ярче выражена засушливость. В одних местах это приводит к появлению пустынь, в других - вызывает временные засухи, в-третьих, где испаряемость ничтож­на, создаются условия переувлажнения.

В Северной Европе испарение близко к своему верхнему пре­делу - испаряемости-около 100 мм в год. В зонесухих степей Юго-Востока Европы, а также в аридных областях средиземно­морских субтропиков испаряемость достигает 1200 - 1300мм, адействительное испарение вследствие недостатка влаги составля­ет только 300 мм. Дефицит влаги - разница между осадками и испаряемостью в аридных зонах составляет примерно 600-800 мм.

Максимальная испаряемость, естественно, в пустынях, особен­но в Сахаре. В центральных ее частях она превышает4500 мм.Испарение, ограниченное ничтожным количеством осадков, не превышает 100 мм в год. Здесь на испарение расходуются не только осадки, но и подземная вода, стекающая с Атласских гор и из бассейна Центральной Африки. Разница между потенциаль­ным (4500 мм) и фактическим (около 100 мм) испарением выражает степень сухости Сахары.

Наибольшее испарение (около 1 200 мм) происходит на забо­лоченных низинах Центральной Африки-в бассейне озера Чад и Верхнего Нила. Растения, обеспеченные здесь теплом и влагой, дают наибольший на Земле прирост растительной массы. В эква­ториальной Африке испаряетсяза год слой воды в 1000мм.

Испаряемость и испарение отражают и режим осадков, и ре­жим тепла. Соотношение прихода и расхода атмосферной влаги называется атмосферным увлажнением .

Испарение и испаряемость. Географическое распределение испарения и испаряемости (анализ карт испарения и испаряемости)

ИСПАРЕНИЕ (русск.) -- переход вещества из жидкого или твердого состояния в газообразное -- в пар. В природе водяной пар поступает в атмосферу с поверхности воды, почвы, растительности, льда, снега. Испарение зависит от температуры и влажности воздуха, от испаряющей поверхности и скорости ветра.

ИСПАРЯЕМОСТЬ -- максимально возможное испарение при данных метеорологических условиях с достаточно увлажненной подстилающей поверхности, то есть в условиях неограниченного запаса влаги. Испаряемость выражается в миллиметрах слоя испарившейся воды и сильно отличается от фактического испарения, особенно в пустыне, где испарение близко к нулю, а испаряемость -- 2000 мм в год и более.

На испарение затрачивается тепло, в результате чего температура испаряющей поверхности понижается. Это имеет большое значение для растений, особенно в экваториально-тропических широтах, где испарение уменьшает их перегрев. Южное океаническое полушарие холоднее северного отчасти по этой же причине.

Суточный и годовой ход испарения тесно связан с температурой воздуха. Величины испаряемости в полярных широтах около 60-80 мм с максимальными значением 100-120 мм обусловлены низкими температурами воздуха и, как следствие, близкими значениями E1 (фактической упругости водяного пара) и е (максимальной упругости).

В полярных областях, при низких температурах испаряющей поверхности, как упругость насыщения Еs так и фактическая упругость е малы и близки друг к другу. Поэтому разность (Es - е) мала, и вместе с ней мала испаряемость. На Шпицбергене она только 80 мм в год, в Англии около 400 мм, в Средней Европе около 450 мм. На Европейской территории России испаряемость растет с северо-запада на юго-восток вместе с ростом дефицита влажности. В Ленинграде она 320 мм в год, в Москве 420 мм, в Луганске 740 мм. В Средней Азии с ее высокими летними температурами и большим дефицитом влажности испаряемость значительно выше: 1340 мм в Ташкенте и 1800 мм в Нукусе.

В тропиках испаряемость сравнительно невелика на побережьях и резко возрастает внутри материков, особенно в пустынях. Так, на Атлантическом побережье Сахары годовая испаряемость 600--700 мм, а на расстоянии 500 км от берега -- 3000 мм. В наиболее засушливых районах Аравии и пустынь по Колорадо она выше 3000 мм. Только в Южной Америке нет областей с годовой испаряемостью более 2500 мм.

У экватора, где дефицит влажности мал, испаряемость относительно низка: 700--1000 мм. В береговых пустынях Перу, Чили и Южной Африки годовая испаряемость также не более 600--800 мм.

Географическое распределение фактического испарения в широтами следующий:

На широте 0-10 ° испарения на суше составляет 112 см, океане - 110 см.

На широте 20-30 ° испарения на суше составляет 37 см, океане - 130 см.

На широте 40-50 ° испарения на суше составляет 37 см, океане - 70 см.

На широте 60-90 ° испарения на суше составляет 8 см, океане - 15 см.

Гл а в а 8

Вода в атмосфере

Испарение и испаряемость

Вода, входящая в состав воздуха, находится в нем в газообразном, жидком и твердом состоянии. Она попадает в воздух за счет испарения с поверхности водоемов и суши (физическое испарение), а также вследствие транспирации (испарение растениями), кото­рая является физико-биологическим процес­сом. Приземные слои воздуха, обогащенные

Рис. 37. Средние годовые значения испарения с подсти­лающей поверхности (мм/год)

водяным паром, становятся легче и поднима­ются вверх. Вследствие адиабатического по­нижения температуры поднимающегося возду­ха содержание водяного пара в нем, в конце концов, становится предельно возможным. Происходит конденсация, или сублимация, во­дяного пара, образуются облака, а из них - осадки, выпадающие на землю. Так соверша­ется круговорот воды. Водяной пар в атмо­сфере обновляется в среднем примерно каждые восемь суток. Важным звеном круговорота во­ды является испарение, которое заключается в переходе воды из жидкого или твердого аг­регатного состояния (возгонка) в газообраз­ное и поступлении невидимого водяного пара в воздух.

Испарение показывает фактическое коли­чество испаряющейся воды в отличие от ис-

1 Влажный воздух немного легче сухого, так как он менее плотный. Например, насыщенный водяным паром воздух при температуре 0° и давлении 1000 мб менее плотен, чем сухой, - на 3 г/м (0,25%). При более вы­сокой температуре и соответственно большем влагосодержании эта разница увеличивается.

паряемости - максимально возможного ис­парения, не ограниченного запасами влаги. По­этому над океанами испарение практически равно испаряемости. Интенсивностью или скоростью испарения называется количест­во воды в граммах, испаряющееся с 1 см по­верхности в секунду (V=r/см2 в с). Измере­ние и вычисление испарения - трудная за­дача. Поэтому на практике испарение учитывают косвенным способом - по вели­чине слоя воды (в мм), испарившейся за бо­лее длительные промежутки времени (сутки месяц). Слой воды в 1 мм с площади 1 м равен массе воды 1 кг. Интенсивность испа­рения с водной поверхности зависит от ряда факторов: 1) от температуры испаряющей по­верхности: чем она выше, тем больше ско­рость движения молекул и большее их число отрывается от поверхности и попадает в воз­дух; 2) от ветра: чем больше его скорость, тем интенсивнее испарение, так как ветер от­носит насыщенный влагой воздух и приносит более сухой; 3) от дефицита влажности: чем она больше, тем интенсивнее испарение; 4) от давления: чем оно больше, тем меньше испарение, так как молекулам воды труднее оторваться от испаряющей поверхности.

Рассматривая испарение с поверхности поч­вы, надо учитывать такие ее физические свой­ства, как цвет (темные почвы из-за большо­го нагрева испаряют больше воды), механи­ческий состав (у суглинистых почв выше, чем у супесчаных, водоподъемная способность и интенсивность испарения), влажность (чем почва суше, тем слабее испарение). Важны и такие показатели, как уровень грунтовых вод (чем он выше, тем больше испарение), рель­еф (на возвышенных местах воздух подвиж­нее, чем в низинах), характер поверхности (шероховатая по сравнению с гладкой обла­дает большей испаряющей площадью), расти­тельность, которая уменьшает испарение с почвы. Однако растения сами испаряют мно­го воды, забирая ее из почвы с помощью кор­невой системы. Поэтому в целом влияние рас­тительности многообразное и сложное.

На испарение затрачивается тепло, в ре­зультате чего температура испаряющей по­верхности понижается. Это имеет большое значение для растений, особенно в экватори­ально-тропических широтах, где испарение уменьшает их перегрев. Южное океаническое полушарие холоднее северного отчасти по этой же причине.

Суточный и годовой ход испарения тесно связан с температурой воздуха. Поэтому мак­симум испарения в течение суток наблюдает-

ся около полудня и хорошо выражен лишь в теплое время года. В годовом ходе испарения максимум приходится на самый теплый месяц, минимум - на холодный. В географическом распределении испарения и испаряемости, зависящих прежде всего от температуры и запасов воды, наблюдается зональность (рис. 37).

В экваториальной зоне испарение и испа­ряемость над океаном и сушей почти одина­ковы и составляют около 1000 мм в год.

В тропических широтах их среднегодовые значения максимальные. Но наибольшие значения испарения - до 3000 мм отмеча­ются над теплыми течениями, а испаряемость 3000 мм - в тропических пустынях Сахары, Аравии, Австралии при фактическом испаре­нии около 100 мм.

В умеренных широтах над материками Евразии и Северной Америки испарение меньше и постепенно уменьшается с юга на север из-за снижения температур и в глубь материков ввиду уменьшения влагозапасов в почве (в пустынях до 100 мм). Испаряемость в пустынях, наоборот, максимальная - до 1500 мм/год.

В полярных широтах испарение и испаря­емость малы - 100 - 200 мм и одинаковы над морскими льдами Арктики и над ледника­ми суши.

Влагооборот

Начальным источником атмосферной влаги служит Мировой океан, с поверхности которого вода испаряется. Часть ее конденсируется в облаках и выпадает в виде в виде осадков тут же на океане, завершая малый влагооборот. Другая часть испарившейся влаги в виде водяного пара переносится на сушу, где так же конденсируется в облаках и выпадает в виде жидких или твердых осадков, просачивается в грунт, стекает в реках в океан и расходуется растениями и животными. Это звено влагооборота не замкнуто, поскольку большую часть водяного пара растения в процессе фотосинтеза разлагают на водород и кислород, а меньшую связывают, безвозвратно исключая ее из водообмена. Количественно влагооборот характеризуется водным балансом .

Водный баланс - ϶ᴛᴏ алгебраическая сумма всœех форм прихода и рас­хода влаги в атмосфере, на избранной территории или на море, на материке или океане и на земной поверхности в целом.

Осадки (Р), выпавшие на территорию, частично испаряются (Е) в атмосферу, частично стекают (R): в океан

P = E + R,

то есть осадки равны испарению плюс сток.Это и есть водный ба­ланс. Приведенное уравнение было предложено А. И. Воейковым в 1884 ᴦ.

В 1932 ᴦ. Г. Н. Высоцкий предложил уравнение, в котором испарение и сток разделœены на их составные части. Суммарное испарение Е состоит из непосредственного испарения Е н и транспирации Т:

Е = Ен + Т.

Полный сток R был расчленен на поверхностный S и подзем­ный U:

К = S + U.

В водном балансе территории принимает участие также запас или не­достаток подземных вод в прошлые годы ±W.

Сегодня формула водного баланса имеет вид:

P = Eн + T + S + U ±W

Полное уравнение водного баланса ограниченной территории включает (кроме уже перечисленных составляющих) конденсацию влаги на поверхности, поверхностный приток, подземный приток, изменение запасов воды в снежном покрове, то же в болотах, водо­забор, переброску в другие системы и возвращение воды из хозяй­ственных нужд. При помощи немногих компонентов оно отражает многообразную взаимосвязь между водой, воздухом атмосферы, почвой и растительностью.

Испарение заключается в переходе воды из жидкой или твердой фазы в газообразную и в поступ­лении водяного пара в атмосферу.

Испарение - процесс прежде всœего энергетический. Он зависит от количества тепловой энергии, которая может быть затрачена на данной поверхности в единицу времени, и определяется, следо­вательно, уравнением теплового баланса на земной поверхности. На океанах на испарение затрачивается до 90% энергии солнечной радиации.

Вторым метеорологическим условием, определяющим вели­чину испарения, является влагоемкость воздуха, степень его сухо­сти или влажности. Количественно она характеризуется дефицитом влажности, который в свою очередь зависит от температуры воздуха и в меньшей степени от ветра. Разумеется, испарение может происходить только при наличии воды. На суше это условие имеется далеко не везде и не всœегда: аридным зонам свойствен дефицит влаги, в гумидных зонахвлагиможет не хватать в отдельные периоды. В связи с этим в метео­рологии выработано понятие об испаряемости (Ец).

Испаряемость - ϶ᴛᴏ максимально возможное испарение при данных метео­рологических условиях, не лимитированное запасами влаги. То же относится к термину «потенциально возможное испарение».

Испарение принадлежит к числу важнейших процессов географической оболочки. На него расходуется большая часть сол­нечноготепла. Скрытая теплота парообразования, выделяющаяся при конденсации влаги, нагревает атмосферу, и данный источник тепла для атмосферы является основным. Испарившаяся влага поступает на материки и обеспечивает их осадками.При фазовых переходах воды происходит поглощение или выделœение тепла, а при цирку­ляции атмосферы оно перераспределяется. Один из видов испаре­ния-транспирация-принимает участие в биологических процессах и об­разовании биологической массы.

Климатическое и, особенно, биофизическое значение испаряе­мости состоит по сути в том, что она показывает иссушающую спо­собность воздуха: чем больше можетиспариться при ограничен­ных запасах влаги в почве, тем ярче выражена засушливость. В одних местах это приводит к появлению пустынь, в других - вызывает временные засухи, в-третьих, где испаряемость ничтож­на, создаются условия переувлажнения.

В Северной Европе испарение близко к своему верхнему пре­делу - испаряемости-около 100 мм в год. В зонесухих степей Юго-Востока Европы, а также в аридных областях средиземно­морских субтропиков испаряемость достигает 1200 - 1300мм, адействительное испарение вследствие недостатка влаги составля­ет только 300 мм. Дефицит влаги - разница между осадками и испаряемостью в аридных зонах составляет примерно 600-800 мм.

Максимальная испаряемость, естественно, в пустынях, особен­но в Сахаре. В центральных ее частях она превышает4500 мм.Испарение, ограниченное ничтожным количеством осадков, не превышает 100 мм в год. Здесь на испарение расходуются не только осадки, но и подземная вода, стекающая с Атласских гор и из бассейна Центральной Африки. Разница между потенциаль­ным (4500 мм) и фактическим (около 100 мм) испарением выражает степень сухости Сахары.

Наибольшее испарение (около 1 200 мм) происходит на забо­лоченных низинах Центральной Африки-в бассейне озера Чад и Верхнего Нила. Растения, обеспеченные здесь теплом и влагой, дают наибольший на Земле прирост растительной массы. В эква­ториальной Африке испаряетсяза год слой воды в 1000мм.

Испаряемость и испарение отражают и режим осадков, и ре­жим тепла. Соотношение прихода и расхода атмосферной влаги принято называть атмосферным увлажнением .