Opady atmosferyczne na Ziemi

Ogromne skupiska drobnych kropelek wody lub kryształków lodowych, które tworzą chmury tak długo łączą się ze sobą o ile nie są w stanie utrzymać się w powietrzu. Zamarzająca woda przyczynia się do powiększenia objętości i ciężaru kryształków, które nie mogą się już utrzymać w powietrzu i spadają w dół. Podczas spadania zderzają się z napotkanymi po drodze kropelkami wody, wchłaniają je powiększając jeszcze bardziej swój ciężar, i tym samym szybciej lecą w dół.

Te spadające na powierzchnię terenu krople wody, igiełki lodu, płatki śniegu lub gradowin nazywamy opadami atmosferycznymi. Opad jest to produkt kondensacji pary wodnej spadający na powierzchnię Ziemi. Przyrządem służącym do pomiaru opadów jest deszczomierz, natomiast do rejestracji poziomu opadów w sposób stały wykorzystywany jest pluwiograf. Ze względu na genezę wyróżniamy trzy rodzaje opadów:

• Opad orograficzny to opad związany z ruchem pionowym powietrza wymuszanym przez przepływ nad górami. Napływające masy powietrza wznoszą się, ochładzają i tracą część pary wodnej poprzez skraplanie.
• Opad konwekcyjny to opad atmosferyczny powodowany wznoszeniem nagrzanego od podłoża wilgotnego powietrza i tworzeniem się ośrodka niskiego ciśnienia przy powierzchni Ziemi.
• Opad frontalny to opad atmosferyczny tworzący się w strefie frontu atmosferycznego, gdzie stykają się ze sobą masy powietrza o różnych temperaturach. W zależności od rodzaju frontu (ciepły, chłodny, zokludowany), występujące opady mają różny charakter.

Najczęściej spotykanym opadem w Polsce jest deszcz. Jest to opad różnej wielkości kropel wody. Maksymalna wielkość kropel deszczu wynosi 7-8 mm. Większe krople pękają pod wpływem oporu powietrza. Opady ciągłe i długotrwale są wynikiem rozwoju chmur związanych z przejściem frontów atmosferycznych. Ten rodzaj opadów powstaje z chmur  Nimbostratus i Altostratus. Bardzo intensywne, lecz krótkotrwałe opady dają chmury o budowie pionowej czyli Cumulonimbus.

Kiedy mamy do czynienia z jednorodną chmurą, której części są jednak różnej wielkości występują wtedy opady kropel o bardzo małych rozmiarach nazywane mżawką. Mżawka powstaje najczęściej z chmur Stratus i Stratocumulus. Opad kryształków lodu zrośniętych to śnieg. Kiedy temperatura powietrza jest bliska 0°C, wtedy kryształki lodu miękną i łatwo się zlepiają dając duże płaty śniegu. Kiedy temperatura powietrza jest niższa wtedy kryształki lodu zrastają się w bardzo delikatne sześcioramienne gwiazdki. Deszcz lub mżawka mogą zamarzać w kontakcie z zimnym podłożem czy inną powierzchnią i noszą wówczas nazwę marznącego deszczu lub marznącej mżawki. Dzieje się tak wtedy, gdy prędkość opadania kropel jest niewielka, tak że krople przed zamarznięciem nie zdołają utworzyć warstwy, w przeciwnym razie bowiem powstałaby pokrywa gołoledzi.

Opad białych nieprzeźroczystych grudek o wielkości kilku milimetrów nazywamy krupą śnieżną. Tworzy się ona, kiedy w chmurze znajduje się duża ilość schłodzonych kropel. Krupa pochodzi z chmur Nimbostratus, Cumulonimbus, oraz Stratocumulus. Grad jest opadem w postaci spłaszczonych kulek, bądź nieregularnych bryłek lodu. Gradziny składają się z kolejnych warstw czystego i nieprzezroczystego lodu. Warstwy te nakładają się w częściach chmury o różnej temperaturze. Powstaje on podczas lata z chmur burzowych Cumulonimbus. Ten rodzaj opadu spada wraz z ulewnym deszczem.

Tworzy się, kiedy krople wody, które wraz z prądem wstępującym przedostają się w górne silnie ochłodzone warstwy chmury i tam zamarzają. Kiedy na skutek ciężaru opada w dół przedostaje się w strefę wyższej temperatury. Krople na tej wysokości po zetknięciu się z śnieżnym kryształem zamarzają i obrastają go, tworząc kule lodową. Niekiedy tak obrośnięty grad jest kilkakrotnie przenosiny w górną warstwę chmury, co powoduje dalsze jego obrastanie. Największa gradzina odnotowana w historii ważyła l kilogram, lecz bryły gradzin połączonych w jedną masę dochodziły do wagi 4 kilogramów. Te rekordowe opady gradzin odnotowano odpowiednio w Bangladeszu i Chinach. Grad jest najczęściej spotykany w strefie umiarkowanej, rzadziej w strefie zwrotnikowej. Zjawisko to nie występuje w ogóle w strefie okołobiegunowej.

 Rodzaje opadów na Ziemi

Obok opadów w atmosferze  odnaleźć można także produkty kondensacji pary wodnej, które unoszą się w powietrzu i osiadają na przedmiotach. Opady osiadające nazywane osadami atmosferycznymi. Spośród nich można wyróżnić rosę, która pojawia się, kiedy powierzchnia Ziemi na skutek nocnego wypromieniowania ochłodzi się osiągając temperaturę punktu rosy. Warstwa powietrza przylegająca od przedmiotów znajdujących się przy powierzchni Ziemi także się ochładza na skutek czego znajdująca się tam para wodna ulega kondensacji. Osiada ona w postaci drobnych kropelek wody na powierzchni gleby i skał, na trawie, liściach.

Rosa tworzy się podczas pogodnych bezwietrznych letnich wieczorów. W obszarach strefy międzyzwrotnikowych osad rosy jest tak obfity, że spływa z drzew i dachów nawadniając dodatkowo glebę. Kropelki rosy są drobne, mają zwykle poniżej 1 mm średnicy. Osadzone na trawie tworzą niekiedy zjawisko optyczne zwane aureolą, w którym wokół cienia głowy obserwatora ukazuje się krąg świetlny. Rosa zawieszona na pajęczynie tworzy charakterystyczną tęczę rosową.

Nie wszystkie krople wody na roślinach są rosą. Woda przenika także z. ich korzeni na powierzchnię liści i tam paruje. Gdy powietrze jest bardzo wilgotne, para wodna na liściach nie może wyparować do nasyconego już powietrza. Woda zatem wydziela się w postaci kropelek, zwisających z końców liści lub źdźbeł trawy. Są one większe niż krople rosy, mają zwykle co najmniej 2 mm średnicy. Wewnątrz nich ukazuje się często malutkie widmo, podobne jak w tęczy.

Innym osadem, którego mechanizm powstawania jest podobny, lecz tworzy się on przy ujemnych temperaturach jest szron. Jest to zbiór kryształków lodowych, które często przybierają postać igiełek. Osiadają on na trawie, gruncie, oraz na różnych powierzchniach. Osad szronu często tworzy się najpierw na brzegach i końcach liści, po­nieważ mają one niższą temperaturę niż pozostałe części roślin.

 Szadź natomiast jest to srebrzystobiały, krystaliczny osad w postaci nici występujący na gałązkach drzew, przewodach telekomunikacyjnych, siatkach itp. Pojawia się on o różnych porach dnia i nocy w czasie mroźnej pogody, kiedy napływ cieplejszego powietrza spowoduje powstanie mgły. Kropelki mgły po zetknięciu się z silnie ochłodzonymi przedmiotami zamarzają tworząc kryształki lodu. Rozwijają się one najsilniej od strony przedmiotów, z których wieje wiatr. Szadź występuje szczególnie obficie w terenach górskich. Osad ten tworzy najczęściej kilkucentymetrową warstwę, jednakże niekiedy jego grubość przekracza 1 metr. Obfite osady sadzi powodują niekiedy poważne uszkodzenia drzew i krzewów Wtedy pod ciężarem szadzi łamią się gałęzie drzew, oraz zrywają przewody wysokiego napięcia.

Szadź

Kiedy krople deszczu, bądź mżawki spadają na powierzchnię Ziemi ochłodzoną poniżej 0°C zamarzają. Tworzy się wtedy gołoledź. Jest to gładki osad koloru matowego, lub przezroczysty. Gołoledź często powstaje przed nadejściem frontu ciepłego. Jeżeli temperatura przed frontem jest niższa od temperatury zamarzania, deszcz padający z ciepłego, wilgotnego powietrza po zetknięciu z podłożem zmienia się w gołoledź. Jeśli front przesuwa się powoli lub jest stacjonarny, mogą narastać grube warstwy gołoledzi, prowadząc do tzw. „burzy lodowej". Zjawisko takie bywa niebezpieczne, jak miało to miejsce w Kanadzie i północnych stanach USA w początkach 1998 roku.

Gołoledź może również powstać wtedy, gdy ciepłe, wilgotne powietrze przyniesie nagłą odwilż, w obszarze dotychczas skutym silnym mrozem. Odsłonięte obiekty są tak zimne, że para wodna osiada bezpośrednio na nich, pokrywając powierzchnie warstwą lodu.  Powstanie gołoledzi może także sparaliżować transport drogowy.

 Opady atmosferyczne