В его основе - два взаимосвязанных процесса: увлажнение земной поверхности осадками и испарение из нее влаги в атмосферу. Оба эти процесса как раз и определяют коэффициент увлажнения для конкретной территории. Что такое коэффициент увлажнения и как его определяют? Именно об этом пойдет речь в данной информационной статье.
Коэффициент увлажнения: определение
Увлажнение территории и испарение влаги с её поверхности во всем мире происходят абсолютно одинаково. Однако на вопрос, что такое коэффициент увлажнения, в разных странах планеты отвечают совершенно по-разному. Да и само понятие в такой формулировке принято не во всех странах. К примеру, в США это "precipitation-evaporation ratio", что можно дословно перевести как "индекс (соотношение) увлажнения и испаряемости".
Но всё же, что такое коэффициент увлажнения? Это определенное соотношение между величиной осадков и уровнем испарения на данной территории за конкретный отрезок времени. Формула вычисления этого коэффициента очень простая:
где О - количество осадков (в миллиметрах);
а И - величина испаряемости (тоже в миллиметрах).
Разные подходы к определению коэффициента
Как определить коэффициент увлажнения? На сегодня известно около 20 разных способов.
В нашей стране (а также на постсоветском пространстве) чаще всего используется методика определения, предложенная Георгием Николаевичем Высоцким. Это выдающийся украинский учёный, геоботаник и почвовед, основоположник науки о лесе. За свою жизнь он написал свыше 200 научных трудов.
Стоит отметить, что в Европе, а также в США используют коэффициент Тортвейта. Однако методика его вычисления намного сложнее и имеет свои недостатки.
Определение коэффициента
Определить данный показатель для конкретной территории совсем не сложно. Рассмотрим эту методику на следующем примере.
Дана территория, для которой нужно рассчитать коэффициент увлажнения. При этом известно, что за год эта территория получает 900 мм а испаряется из нее за тот же период времени - 600 мм. Для вычисления коэффициента следует поделить количество осадков на испаряемость, то есть 900/600 мм. В результате мы получим значение 1,5. Это и будет коэффициент увлажнения для этой территории.
Коэффициент увлажнения Иванова-Высоцкого может равняться единице, быть ниже или же выше 1. При этом если:
- К = 0, то увлажнение для данной территории считается достаточным;
- К больше 1, то увлажнение избыточное;
- К меньше 1, то увлажнение недостаточное.
Величина этого показателя, разумеется, будет напрямую зависеть от температурного режима на конкретной территории, а также от количества атмосферных осадков, выпадающих за год.
Для чего используется коэффициент увлажнения?
Коэффициент Иванова-Высоцкого - это крайне важный климатический показатель. Ведь он способен дать картину обеспеченности местности водными ресурсами. Этот коэффициент просто необходим для развития сельского хозяйства, а также для общего экономического планирования территории.
Он также определяет уровень сухости климата: чем он больше, тем климат влажнее. В районах с избыточным увлажнением всегда наблюдается обилие озер и заболоченных территорий. В растительном покрове преобладает луговая и лесная растительность.
Максимальные значения коэффициента характерны для высокогорных районов (выше 1000-1200 метров). Здесь, как правило, наблюдается избыток влаги, который может достигать 300-500 миллиметров в год! Такое же количество атмосферной влаги получает степная зона за год. Коэффициент увлажнения в горных регионах достигает максимальных значений: 1,8-2,4.
Избыточное увлажнение также наблюдается в тундры, лесотундры, а также умеренных В этих районах коэффициент не более 1,5. В зоне лесостепи он колеблется в пределах от 0,7 до 1,0, а вот в степной зоне уже наблюдается недостаточное увлажнение территории (К = 0,3-0,6).
Минимальные значения увлажнения характерны для зоны полупустынь (всего около 0,2-0,3), а также для (до 0,1).
Коэффициент увлажнения в России
Россия - огромная страна, для которой характерно широкое разнообразие климатических условий. Если говорить о коэффициенте увлажнения, то его значения в пределах России колеблются в широких пределах от 0,3 до 1,5. Самое скудное увлажнение наблюдается в Прикаспии (около 0,3). В степной и лесостепной зоне оно несколько выше - 0,5-0,8. Максимальное увлажнение характерно для зоны лесотундры, а также для высокогорных районов Кавказа, Алтая, Уральских гор.
Теперь вам известно, что такое коэффициент увлажнения. Это достаточно важный показатель, который играет очень важную роль для развития народного хозяйства и агропромышленного комплекса. Данный коэффициент зависит от двух значений: от количества атмосферных осадков и от объемов испаряемости за определенный отрезок времени.
В детстве я любил бывать на летних каникулах в городе Атырау, нефтяной столице Казахстана. Рядом у них есть соленое озеро Боткуль. Что очень поражало меня в юные годы, так это то, что по берегам озера располагаются небольшие наросты из соли - солончаки, как будто их кто-то специально выкладывал. Озеро это иногда полностью пересыхает, а происходит это потому, что находится оно в Прикаспийской низменности, где очень низкий коэффициент увлажнения.
Коэффициент увлажнения и его значение
Таким коэффициентом называют отношение суммы осадков, выпадающих за год, к их испаряемости. Для этого используют следующую формулу: Коэфф. = Осадки / Испарение. Таким образом, для определения увлажненности территорий будут применяться следующие результаты:
- К > 1 - избыточное увлажнение (тайга, лесотундра).
- К ≈ 1 - достаточное увлажнение (смешанные леса).
Наличие знаний об увлажненности территорий, в первую очередь, имеет значение для развития сельского хозяйства. От обеспеченности региона влагой можно принять решение о размещении на нем с/х предприятий определенного типа. Когда коэффициент примерно равен единице, то такая местность подходит для животноводческих ферм, где необходим выпас скота. На хорошо увлажненной почве будут произрастать сочные сорта травы, необходимые животным. А вот при показателе, равном 0,6 или чуть менее, возможно выращивать сухостойкие с/х культуры, например, хлопок.
Увлажненность территорий в РФ
Максимальное увлажнение наблюдается в горных и высокогорных районах России: там этот коэффициент может достигать отметок от 1,8 до 2,4 (Кавказ, Алтай, Уральские горы).
Полностью усредненный показатель по всем территориям РФ составляет от 0,3 до 1,5. Самое скудное увлажнение наблюдается в Прикаспийской низменности - 0,3 и ниже (Астраханская область). Зона избыточного увлажнения в РФ начинается по южной границе тайги (Н. Новгород, Ярославль, Екатеринбург), там коэффициент составляет от 1,5.
Задание 1.
Вычислите коэффициент увлажнения для пунктов, указанных в таблице, определите, в каких природных зонах они находятся и какое увлажнение для них характерно.
Коэффициент увлажнения определяется по формуле:
К - коэффициент увлажнения в виде дроби или в %; Р - количество атмосферных осадков в мм; Ем - испаряемость в мм. Согласно Н.Н. Иванову коэффициент увлажнения для лесной зоны равен 1,0-1,5; лесостепи 0,6 - 1,0; степи 0,3 - 0,6; полупустыни 0,1 - 0,3; пустыни менее 0,1.
Характеристика увлажнения по природным зонам
|
Испаряемость |
Коэффициент увлажнения |
Увлажнение |
Природная зона |
||
|
недостаточное |
лесостепь |
||||
|
недостаточное | |||||
|
недостаточное | |||||
|
недостаточное |
полупустыня |
Для приближенной оценки условий увлажнения используется шкала: 2,0 - избыточное увлажнение, 1,0-2,0 - удовлетворительное увлажнение, 1,0-0,5 - засушливо, недостаточное увлажнение, 0,5 - сухо
Для 1 пункта:
К = 520/610 К = 0,85
Засушливо, недостаточное увлажнение, природная зона - лесостепь.
Для 2 пункта:
К = 110/1340 К = 0,082
Сухо, недостаточное увлажнение, природная зона - пустыня.
Для 3 пункта:
К = 450/820 К = 0,54
Засушливо, недостаточное увлажнение, природная зона - степь.
Для 4 пункта:
К = 220/1100 К = 0,2
Сухо, недостаточное увлажнение, природная зона - полупустыня.
Задание 2.
Вычислите коэффициент увлажнения для Вологодской области, если годовое количество осадков в среднем составляет 700 мм, испаряемость - 450 мм. Сделайте вывод о характере увлажнения в области. Подумайте, как будет изменяться увлажнение в различных условиях холмистого рельефа.
Коэффициент увлажнения (по Иванову Н. Н.) определяется по формуле:
где, К - коэффициент увлажнения в виде дроби или в %; Р - количество атмосферных осадков в мм; Ем - испаряемость в мм.
К = 700/450 К = 1,55
Вывод: В Вологодской области, находящейся в природной зоне - тайга, увлажнение избыточное, т.к. коэффициент увлажнения больше 1.
Увлажнение в различных условиях холмистого рельефа будет меняться, это зависит: от географической широты местности, занимаемой площади, близости океана, высоты рельефа, коэффициента увлажнения, подстилающей поверхности, экспозиции склонов.
Это интересно:
Сфера услуг
Услуга – действия определенной потребительской ценности и стоимости. Процесс потребления и производства одновременно. Самую большую долю в сфере услуг занимают финансовые услуги (инвестиции, кредит, лизинг, страхование, денежные переводы) ...
Общественный сектор региона
За 2007 год в бюджет Алтайского края поступило в общей сложности 38 млрд 175 млн 68 тыс. рублей. При этом сумма общих расходов составила 37 млрд 502 млн 751 тыс. руб. Такие данные корреспонденту ИА REGNUM предоставили сегодня, 28 января, ...
Динамика, развитие, эволюция ландшафтов
Изменчивость, устойчивость и динамика ландшафта. Изменчивость ландшафтов обусловлена многими причинами, она имеет сложную природу и выражается в принципиально различных формах. Прежде всего, следует различать в ландшафтах два основных тип...
Таким образом, коэффициент увлажнения показывает, насколько велико количество осадков, выпадающих в течение этого периода в рассматриваемом регионе. Это, в свою очередь, является одним из основных факторов, определяющих преобладающий тип растительности в этой местности.
Расчет коэффициента увлажнения
Формула расчета коэффициента увлажнения выглядит следующим образом: K = R / E. В указанной формуле символом K обозначен собственно коэффициент увлажнения, а символом R - количество осадков, выпавших в данной местности в течение года, выраженное в миллиметрах. Наконец, символом E обозначается количество осадков, которое с поверхности земли, за тот же период времени.Указанное количество осадков, которое также выражается в миллиметрах, зависит от , температуры в данном регионе в конкретный период времени и других факторов. Поэтому несмотря на кажущуюся простоту приведенной формулы, расчет коэффициента увлажнения требует проведения большого количества предварительных измерений при помощи точных приборов и может быть осуществлен только силами достаточно крупного коллектива метеорологов.
В свою очередь, значение коэффициента увлажнения на конкретной территории, учитывающее все эти показатели, как правило, позволяет с высокой степенью достоверности определить, какой тип растительности является преобладающим в этом регионе. Так, если коэффициент увлажнения превышает 1, это говорит о высоком уровне влажности на данной территории, что влечет за собой преобладание таких типов растительности как тайга, тундра или лесотундра.
Достаточный уровень влажности соответствует коэффициенту увлажнения, равному 1, и, как правило, характеризуется преобладанием смешанных или . Коэффициент увлажнения в пределах от 0,6 до 1 характерен для лесостепных массивов, от 0,3 до 0,6 - для степей, от 0,1 до 0,3 - для полупустынных территорий, а от 0 до 0,1 - для пустынь.
Увлажнение территории определяется не только количеством осадков, но и испаряемостью. При одинаковом количестве осадков, но разной испаряемости, условия увлажнения могут быть различными.
Для характеристики условий увлажнения пользуются коэффициентами увлажнения. Существует более 20 способов его выражения. Наиболее распространенными являются следующие показатели увлажнения:
- Гидротермический коэффициент Г.Т. Селянинова.
где R – месячное количество осадков;
Σt – сумма температур за месяц (близка к показателю испаряемости).
- Коэффициент увлажнения Высоцкого-Иванова.
где R – сумма осадков за месяц;
E p – месячная испаряемость.
Коэффициент увлажнения около 1 – увлажнение нормальное, менее 1 – недостаточное, более 1 – избыточное.
- Радиационный индекс сухости М.И. Будыко.
где R i – радиационный индекс сухости, он показывает отношение величины радиационного баланса R к сумме тепла Lr, необходимого для испарения осадков за год (L – скрытая теплота парообразования).
Радиационная индекс сухости показывает, какая доля остаточной радиации затрачивается на испарение. Если тепла меньше, чем требуется для испарения годовой суммы осадков, увлажнение будет избыточным. При R i 0,45 увлажнение избыточное; при R i = 0,45-1,00 увлажнение достаточное; при R i = 1,00-3,00 увлажнение недостаточное.
Атмосферное увлажнение
Количество выпадающих осадков без учета ландшафтных условий – величина абстрактная, потому что она не определяет условий увлажнения территории. Так, в тундре Ямала и полупустынях Прикаспийской низменности выпадает одинаковое количество осадков – около 300 мм, но в первом случае увлажнение избыточное, велика заболоченность, во втором – увлажнение недостаточное, растительность здесь сухолюбивая, ксерофитная.
Под увлажнением территории понимают соотношение между количеством атмосферных осадков (R ), выпадающих в данной местности, и испаряемостью (Е н ) за один и тот же период (год, сезон, месяц). Такое отношение, выраженное в процентах, или в долях от единицы, называют коэффициентом увлажнения (K yв =R /E н) (по Н. Н. Иванову). Коэффициент увлажнения показывает либо избыточное увлажнение (К ув >1), если осадки превышают возможное при данной температуре испарение, либо различные степени недостаточного увлажнения (К ув <1), если осадки меньше испаряемости.
Характер увлажнения, т. е. соотношение тепла и влаги в атмосфере, – основная причина существования природно-растительных зон на Земле.
По гидротермическим условиям выделяют несколько типов территорий:
1. Территории с избыточным увлажнением – К ув больше 1, т. е. 100-150%. Это зоны тундр и лесотундр, а при достаточном количестве тепла – леса умеренных, тропических и экваториальных широт. Такие переувлажненные территории называют гумидными, а заболоченные – экстрагумидными (лат. humidus – влажный).
2. Территории оптимального (достаточного) увлажнения – это узкие зоны, где К ув около 1 (примерно 100%). В их пределах наблюдается соразмерность между суммой осадков и испаряемостью. Это узкие полосы широколиственных лесов, редкостойные переменно-влажные леса и влажные саванны. Условия здесь благоприятны для произрастания мезофильных растений.
3. Территории умеренно-недостаточного (неустойчивого) увлажнения. Выделяют разные степени неустойчивого увлажнения: территориям с К ув = 1-0,6 (100-60%) свойственны луговые степи (лесостепи) и саванны, с К ув = 0,6-0,3 (60-30%) – сухие степи, сухие саванны. Им свойствен сухой сезон, что затрудняет земледельческое освоение из-за частых засух.
4. Территории недостаточного увлажнения. Выделяют аридные зоны (лат. aridus – сухой) с К ув = 0,3-0,1 (30-10%), здесь типичны полупустыни , и экстрааридные зоны с К ув менее 0,1 (менее 10%) – пустыни.
На территориях с избыточным увлажнением обилие влаги отрицательно сказывается на процессах аэрации (вентиляции) почвы, т. е. на газообмене почвенного воздуха с атмосферным. Недостаток кислорода в почве образуется вследствие заполнения пор водой, из-за чего воздух туда не поступает. Это нарушает биологические аэробные процессы в почве, нормальное развитие многих растений нарушается или даже прекращается. На таких территориях произрастают растения-гигрофиты и обитают животные-гигрофилы, которые приспособлены к сырым и влажным местообитаниям. Для вовлечения территорий с избыточным увлажнением в хозяйственный, прежде всего сельскохозяйственный, оборот необходимы осушительные мелиорации, т. е. мероприятия, направленные на улучшение водного режима территории, отвод избыточных вод (дренаж).
Территорий с недостаточным увлажнением на Земле больше, чем переувлажненных. В аридных зонах земледелие без полива невозможно. Основным мелиоративным мероприятием в них является орошение – искусственное пополнение запасов влаги в почве для нормального развития растений и обводнение – создание источников влаги (прудов, колодцев и других водоемов) для бытовых и хозяйственных нужд и водопоя скота.
В естественных условиях в пустынях и полупустынях произрастают растения, приспособленные к сухости, – ксерофиты. Они обычно имеют мощную корневую систему, способную извлекать влагу из грунта, мелкие листья, иногда превращенные в иголочки и колючки, чтобы меньше испарять влаги, стебли и листья нередко покрыты восковым налетом. Особую группу растений среди них образуют суккуленты, которые накапливают влагу в стеблях или листьях (кактусы, агавы, алоэ). Суккуленты произрастают лишь в теплых тропических пустынях, где не бывает отрицательных температур воздуха. Животные пустынь – ксерофилы тоже разным способом приспособлены к сухости, например, впадают в спячку на самый сухой период (суслики), довольствуются влагой, содержащейся в пище (некоторые грызуны).
Территориям с недостаточным увлажнением присущи засухи. В пустынях и полупустынях это ежегодные явления. В степях, которые часто называют засушливой зоной, и в лесостепи засухи случаются летом один раз в несколько лет, иногда захватывают конец весны – начало осени. Засуха – это длительный (1-3 месяца) период без дождя или с очень малым количеством осадков, при повышенной температуре и пониженной абсолютной и относительной влажности воздуха и почвы. Различают атмосферную и почвенную засухи. Атмосферная засуха наступает раньше. Из-за высоких температур и большого дефицита влаги резко возрастает транспирация растений, корни не успевают подавать листьям влагу, и они увядают. Почвенная засуха выражается в иссушении почвы, из-за чего нормальная жизнедеятельность растений полностью нарушается и они погибают. Почвенная засуха короче атмосферной за счет весенних запасов влаги в почве и грунтовых вод. Засухи обусловлены антициклональным режимом погоды. В антициклонах воздух опускается, адиабатически нагревается и иссушается. По периферии антициклонов возможны ветры – суховеи с высокой температурой и низкой относительной влажностью (до 10–15%), которые усиливают испарение и еще губительнее действуют на растения.
В степях наиболее эффективно орошение при достаточном стоке рек. Дополнительными мерами служат снегонакопление – сохранившаяся стерня на полях и посадка кустарников по бровке балок, чтобы в них не сдувался снег, и снегозадержание – прикатывание снега, создание снежных валов, укрытие снега соломой с целью увеличения продолжительности снеготаяния и пополнения запасов грунтовых вод. Эффективны также лесные полезащитные полосы, которые задерживают сток талых снеговых вод и удлиняют период снеготаяния. Ветрозащитные (ветроломные) лесные полосы большой длины, посаженные в несколько рядов, ослабляют скорость ветров, в том числе суховеев, и тем самым уменьшают испарение влаги.
Литература
- Зубащенко Е.М. Региональная физическая география. Климаты Земли: учебно-методическое пособие. Часть 1. / Е.М. Зубащенко, В.И. Шмыков, А.Я. Немыкин, Н.В. Полякова. – Воронеж: ВГПУ, 2007. – 183 с.