Esik az eső a sivatagban? Miért nincs víz a sivatagban? Hogyan működnek ezek az eszközök?

Sivatagi Góbi. Két napig Khongoryn-Els homokjában táboroztunk, sátrakban, közvetlenül a dűnék alatt… Fotók és szöveg: Anton Petrus

1. Kíméletlenül égett a nap, hát ezért sivatag. De napnyugtához közeledve az időjárás kezdett megváltozni, és nyilvánvalóan nem jobbra.

Fekete felhők kavarogtak a dűnék felett, és éles szél fújt. Nem is a szél, hanem a szélmalom! Igen, olyan, hogy a sátraknál kellett állnom, nehogy elragadják őket a sivatagi messzeségbe.

A dűnéken egyébként a bal oldali nyomokra figyeljetek – ez a "mászók" pályája, akiket autók hozattak be. Megérkezik az UAZ, a mongol kéz a dűnékre mutat, és mindenki szelíden felrohan. És csaknem 200 métert elérni a homokban nagyon nehéz...

2. Majdnem két órán keresztül álltunk sátrakkal egy ölelésben. Ezalatt mindannyiunknak sikerült végigcsinálni a peeling procedúrán egy gyengéd homokradírozással, falatoztunk is hozzá. Nos, megnőtt a korpásodás a hajban. Különleges sivatag.

3. De amikor elült a szél, foghatod a fényképezőgépet, és forgathatod a közelgő vihart. Gyönyörű, varázslatos látvány, amely egyszerre képes elrettenteni és elbűvölni.

4. Sok zöld volt a dűnék lábánál, olyan homokos pokol küszöbe)

5. Kis tározók is voltak, ahová reggelente kecskék, birkák, tevék és egyéb szőrös emberek jöttek inni.

6. Nedves és száraz homok és ólomfelhők kontrasztja a láthatáron. A kombináció vad.

7. A távolban gyönyörű vymyaobrazny felhők jelentek meg az égen. Ritka és szép látvány, kár, hogy messze voltak...

8. Közben a vihar közeledett. Hagyományosan azt feltételezik, hogy a sivatagban nincs eső. De ez nem a Góbiról szól, oda mennek. Télen pedig nemhogy meleg nincs, de vad hideg uralkodik ott akár 40 fokig!

9. De a látvány elképesztő. Fekete, drámai felhők az aranyhomok felett! Izgalmas. És ha ehhez még heves mennydörgéseket adsz...

10. Panoráma a közelgő viharról 7 függőleges képkockából a jelenlét hatásának megteremtéséhez)

11. A zivatar már éjszaka jött, amikor lángolt, dörgött, zuhogott. De a legrosszabb az éjszaka közepén volt. Fekszem egy sátorban, hallgatom a tomboló zivatart, és szörnyű nyögést hallok, mintha valami kísérteties szállna fel a villámok alatt. És ez a nyögés visszhangzott a dűnéken... Úgy döntöttünk, hogy ez egy teve, amely eltévedt a sajátjától az éjszaka sötétjében. De bármi lehetséges, és a válasz nem mindig olyan egyértelmű...

MIÉRT fűteni?

Európai sivatagi március

1. Probléma

Az európai Oroszországban az idei júliust rendellenes hőség jellemzi. Több mint három hete gyakorlatilag nem esett az eső, kevés a felhő, a nap pedig könyörtelenül perzsel a nappali órákban. A jelenség okát a meteorológusok egy blokkoló anticiklonnal magyarázzák, amely Európa jelentős részét elfoglalta. Úgy gondolják, hogy ez az anticiklon nem engedi be az anticiklont körülvevő területekről érkező hideg levegőt a hatásterületére, ami abnormális hőséghez vezet. De Európa nem sivatag. A nap tovább párologtatja a nedvességet. Hová kerül az elpárolgott nedvesség? Miért nincs eső? Miért keletkezett blokkoló anticiklon?

Az anyagmegmaradás törvényéből következik, hogy a blokkoló anticiklon tartományában elpárolgott összes nedvességnek eső formájában kell esnie. Ha az elpárolgott nedvesség vízgőz formájában felemelkedne, ahol a hőmérséklet köztudottan csökken, akkor a vízgőz elkerülhetetlenül lecsapódna, és esne az eső. Ezért az egyetlen magyarázat arra, ami történik, az, hogy a blokkoló anticiklon levegője leszáll, és a földfelszín közelében kinyomja az összes elpárolgott vízgőzt, megakadályozva a vízgőz felemelkedését és lecsapódását. A blokkoló anticiklonon kívül a benne elpárolgott nedvesség heves esőzésként hullik le, minél nagyobb az anticiklon, annál több heves eső hullik kívülre. Tehát, ha valahol blokkoló anticiklon alakult ki, akkor elkerülhetetlen benne a szárazság és a heves esőzések, amelyeket kívülről árvizek kísérnek.

A sivatag örökre blokkolva van. A sivatagban, ahol nincs párolgás, a levegő mindig lesüllyed, és száraz levegőt présel ki a sivatagból, ami nem ad esőt. A legfontosabb kérdés az, hogy miért fordul elő blokkoló anticiklon olyan területek felett, amelyek nem sivatagiak. Ahogy fentebb kifejtettük, a kérdésre adott válasz azt is megmagyarázza, hogy miért vannak heves esőzések, árvizek, hurrikánok és tornádók a blokkoló anticiklonon kívül.

2. Párolgás, páralecsapódás és szél

A válasz a következő. A vízgőz párolgása és lecsapódása a légköri keringés fő mozgatórugója. Ezt a következő három törvényszerűség határozza meg.

1) A Földön, amelynek kétharmadát óceánok borítják (hidroszféra), a levegő nem lehet száraz. A légköri levegő nedves, és az óceánok felszínével való közvetlen érintkezés területén telített vízgőzt tartalmaz. (A telített koncentráció a vízgőz maximális koncentrációja a levegőben adott hőmérsékleten.)

2) A Föld gravitációs mezejében a párás levegő nem állhat helyben. Bármilyen tetszőleges kis levegőemelkedés annak lehűléséhez vezet. (Valóban, a molekulák kinetikus energiájának egy része felemelkedéskor a gravitációs térben potenciális energiává alakul át. Ugyanígy a feldobott kő veszít sebességéből, megáll és lezuhan.) A nedves levegő lehűlése a vízgőz lecsapódásához, vagyis a gázfázisból való eltávolításához vezet. A kondenzáció során a légnyomás csökken. A felső légnyomás lényegesen kisebb lesz, mint az alján, ami többé nem okoz véletlenül felfelé irányuló nedves levegő mozgást.

3) A párolgási sebességet a napenergia áramlása határozza meg és korlátozza. Átlagosan a napenergia-áram mintegy felét párolgásra fordítják, de bizonyos esetekben a földfelszínt érő teljes napenergia-áram párolgásra fordítható. Következésképpen a párolgási sebesség legfeljebb kétszer változik. Ezzel szemben a páralecsapódás sebességét a nedves légtömegek növekedési sebessége határozza meg. A párolgási sebességet százszorosára vagy többszörösére is meghaladhatja, és a légtömegek süllyedésekor el is tűnhet. Ez a különbség a lehetséges párolgási és páralecsapódási sebesség között meghatározza a föld légkörében a levegő keringésének változatosságát.

Ahhoz, hogy a csapadék majdnem egybeessen a párolgással, szükséges, hogy a levegő felemelkedésének sebességét a párolgás sebessége határozza meg. Egy egyszerű számítás azt mutatja, hogy a levegőnek körülbelül 3 mm/s sebességgel kell emelkednie. (Valóban, átlagosan a párolgás és a csapadék aránya az egész Földön egybeesik. Hosszú időn keresztül mennyi párolgott el, annyi eső esett az egész Földön (sivatagokban nem esik, de nincs párolgás sem). A folyékony víz átlagosan 1 m / év hullik az egész Földön - ebben az évben az átlagos 3 globális norma.× 10 7 másodperc, ezért a folyékony víz kihullásának sebessége 3× 10-5 mm/s. De a levegő sűrűsége ezerszer (10 3-szor) kisebb, mint a víz sűrűsége. A levegő körülbelül egy százalék (10 2 kevesebb) vízgőzt tartalmaz. Ezért ahhoz, hogy a vizet évi 1 m-rel emeljük fel, a vízgőzt szállító nedves levegőnek 3 mm/s sebességgel kell emelkednie.Ez egy nagyon kicsi sebesség, amit nem veszünk észre. Kezdjük érezni, hogy a szél több mint 1 m/s sebességgel fúj.

Így a víz eső sebességgel hullhat ugyanott, ahol elpárolgott. De a levegő száraz komponensének, amely nitrogént és oxigént tartalmaz, zárt úton kell mozognia, amely függőleges és vízszintes részeket is tartalmaz. Ezenkívül két függőleges és vízszintes résznek kell lennie: az egyik függőleges részben a levegő emelkedik, a másikban leesik. (A felső és alsó vízszintes részeken a levegő különböző irányokba mozog.)

Ezért csapadék nem mindenhol fordulhat elő, csak az emelkedő levegő tartományában fordul elő (és nem fordítva). A levegő süllyedésének területén nincs csapadék, mert a levegő süllyedésekor felmelegszik és a vízgőz nem tud lecsapódni. A levegő (szél) mozgási sebessége a függőleges és vízszintes részeken megközelítőleg azonos, ha a függőleges emelkedés magassága és a vízszintes mozgás hossza megközelítőleg egyenlő. A repülőgépen való repülés személyes tapasztalataiból mindenki tudja, hogy a vízgőz kondenzációja során a levegő felemelkedésének magassága kevesebb, mint 10 km. E magasság felett gyakorlatilag nincs felhő. A levegő nem emelkedik. A véletlenszerűen felbukkanó tíz kilométeres örvényeket zivatarzáporok és erős szél kíséri. A viharos szél a vízgőz kondenzációja és a légtömegek felgyorsulása következtében fellépő nyomáskülönbség következménye a Newton-törvény szerint.

3. Erdőszivattyú

Az emberek és minden szárazföldi élet normális életkörülményei akkor valósulnak meg, ha a kondenzáció és a csapadék sebessége majdnem egybeesik a párolgás sebességével, meghaladva azt a folyóvízi lefolyás mennyiségével, azaz. amikor a csapadék mindig egyenlő a párolgás és a folyó lefolyásának összegével. Csak ilyen feltételek mellett nincsenek árvizek, aszályok, tüzek, hurrikánok és tornádók. Ez az egyenlőség a szárazföldi vízrendszer rendkívül összetett és finom kezelésével érhető el. Az ilyen kezelést a szárazföldön élő bióta végzi, zavartalan erdőborítású ökoszisztémák formájában. Ezt a vezérlést erdőbiotikus szivattyúnak nevezték. A szárazföldi erdők evolúciós kialakulása és a biotikus nedvességszivattyú működésének aktiválása előtt az egész föld egy élettelen sivatag volt.

Vlagyimir Majakovszkij a jó és a rossz témáját feltárva ezt írta:

– Ha a szél
tető szakad,
Ha
dübörgött a város -
Mindenki tudja -
ez
sétához
Rosszul.
Csöpögött az eső
és átment.
Nap
az egész világon.
ez -
Nagyon jó
és nagy
és gyerekek.

Ez nagyon jó, de egy ilyen idill eléréséhez két fizikai problémát kell megoldani a kaotikus, ellenőrizhetetlen örvények megszelídítésével és rendezettsé alakításával:

1) A szárazföldön a csapadék egy része folyami lefolyás formájában az óceánba áramlik, és ennek a folyami lefolyásnak az elpárolgása az óceánban történik, és nem a szárazföldön. Az óceánban lévő párolgás nedvességét vissza kell juttatni a szárazföldre, hogy ott essen az eső, ahonnan a folyó áramlása jött.

2) A növekvő szélsebességet le kell lassítani, mivel a levegő az óceántól a kontinens felé történő teljes mozgás során nyomáskülönbség hatása alatt áll, pl. állandó erő, amely a légtömegeket gyorsítja Newton törvénye szerint. Könnyen belátható, hogy ha nem lenne fékezés, akkor a szél sebessége a felvonó végén kb 10 km magasságban, és ebből következően az emelést kompenzáló vízszintes szél sebessége orkánszerű, kb 60 m/s. És annak érdekében, hogy ne szakadjon el a tető, szükség van, mint megtudtuk, hogy a függőleges sebesség ne haladja meg a 3 mm-t / c!

(Valóban, ha nem volt fékezés, akkor a szél sebességeuaz emelkedés végén kb 10 km magasságban egyenlő lenne a szél mozgási energiájának egyenlőségéből számított értékkelr u 2/2, hol r - a levegő sűrűsége és a kondenzáció potenciális energiája. Ez utóbbi megegyezik a vízgőz parciális nyomásával - minden vízgőz eltűnt (kondenzálódott) 10 km magasságig. A vízgőz parciális nyomásapva felszínen a teljes légnyomás 2%-a. A légnyomás a föld felszínén megegyezik a légköri oszlop tömegével,p = r gh, g\u003d 9,8 m/s 2, h~ 10 km. A szél sebességét az egyenlőségből kapjukr u 2 /2 = 2 × 10 –2 r gh, hogy a levegő sűrűségének csökkentése utánr ad u= 0,2 ~ 60 m/s.)

Mindkét feladatot megoldja az erdő a nagy, több ezer kilométeres hosszúsága és a 20-30 méteres zárt fatakaró magas magassága miatt, az erdő hatalmas hosszúságú légi „vonatot” húz a felette lévő óceánból (a „vonat” hossza több ezer kilométer). A vonat mozgását a nagy magasságú fák zárt koronái "lassítják", ami kioltja a levegő minden, állandó nyomásgradiensből felbukkanó gyorsulását. Ugyanakkor a természetes erdőben a párolgásszabályozás (a párolgás biológiai szabályozása levelekkel, valamint a csapadék elfogása levelekkel és ágakkal) és a kondenzáció (biológiai kondenzációs magok kibocsátásával) bonyolult és nagyrészt feltáratlan folyamatai működnek.

Az óceántól több ezer kilométeres távolságban az erdőfelszín párolgási többlete az óceánéhoz képest csaknem kétszeresére növeli az erdő feletti páralecsapódás mértékét, és állandó légnyomásgradienst hoz létre, amely az óceántól való távolság növekedésével csökken. Így az óceán a levegő süllyedésének, alacsony páralecsapódásának és magas nyomásának területévé válik, az erdő pedig a levegő emelkedésének, magas páralecsapódásának és alacsony nyomásának övezetévé. Ez vízszintes légáramlást hoz létre az óceánból a szárazföld felé, elszállítja az óceánban elpárolgott vízgőzt, és a szárazföldi csapadékkal kompenzálja a folyók lefolyását. A Föld forgása módosítja az erdőszivattyú működése által biztosított levegő mozgását; ugyanakkor a légáramlatok vízszintes síkban csavarodnak, ciklonokat képezve az erdő felett, és anticiklonokat az óceán felett. Ez az idill.

A nedvességnek az erdő általi elpárologtatása a vízgőz koncentrációját a telítési érték közelében tartja, annak ellenére, hogy a teljes légnyomás az óceántól való távolsággal csökken. Az erdő által okozott helyi párolgást a helyi kondenzáció és csapadék kompenzálja. Ez a folyamat rendezett lokális légörvényt hoz létre 10 km-es nagyságrendű kondenzvíz- és csapadékmagassággal. Az alján a légáramlás egy lokálisan rendezett örvényben ugyanabba az irányba mozog, mint az óceánból kiáramló levegő. A levegő gyorsulása ebben az örvényben a függőleges mentén a lehulló esőcseppek lassulása miatt következik be. A helyi örvényléssel összefüggő viharos szeleket az óceánból érkező folyamatos légáramlás oltja el. A folyóhozam kompenzációnak pontosnak kell lennie, pl. az óceánból hozott nedvesség mennyisége nem lehet több vagy kevesebb, mint a folyó lefolyása. Ezt a teljes háborítatlan ökoszisztéma fajainak egymáshoz kapcsolódó tevékenységei érik el.erdők. A háborítatlan erdőben nincs szárazság, árvíz, hurrikán és tornádó.

Miért a hőség, mi történik? Az erdei szivattyú megsemmisítése.

Most megválaszolhatjuk azt a kérdést, hogy mi történik most Európában. A szibériai erdő, beleértve a távol-keleti erdőket is, egyedülálló, három óceánból – az Atlanti-óceánból, az Északi-sarkvidékről és a Csendes-óceánból – vonzza a nedvességet. Ezért a szibériai erdő még az egész Nyugat-Európa feletti háborítatlan erdő pusztulása után sem száradt ki (ellentétben Ausztrália, Arábia és a Szahara kontinentális erdőivel, amelyek nem bírták ki a part menti erdősáv pusztítását). A Jeges- és a Csendes-óceán nedvességétől folyamatosan támogatva, Nyugat-Európában továbbra is az Atlanti-óceánból vonzotta a nedvességet. A nyugati szelek futása Európa felett szabályos és rendezett volt. Csak a szibériai erdőnek és Kelet-Európa erdőinek köszönhetően Nyugat-Európa nem vált Szaharává, annak ellenére, hogy erdői szinte teljes mértékben elpusztultak.

Az erdőirtás Európa nagy részén a nyugati nedves szelek kaotizálódásához vezetett. Kelet-Európa érintetlen erdőinek folyamatos pusztítása oda vezetett, amit idén júliusban látunk. Európa jelentős része a levegő lesüllyedésének övezetévé vált, feladva nedvességtartalmát, és esővel elárasztva a környező levegő felszálló övezeteit, így a szomszédos óceánokat is. Az erdei szivattyú megfelelő működése esetén a levegő süllyedésének száraz zónájának az óceán felett kellett volna lennie, nem a szárazföldön. Ami ma történik, az nem biztonságos, és a küszöbe annak, hogy Európa sivataggá változzon. Meg kell jegyezni, hogy a június viszonylag hűvös volt, mert az erős párolgású másodlagos lombhullató erdők nedvességet vontak ki a Jeges-tengerből, és fordított légáramlatokkal fűtötték. Júliusban, miután a másodlagos erdőkben megszűnt az aktív vegetáció, a felforrósodott óceán a levegő felemelkedésének zónájává vált, és Európa nagy részéből kivonta a szárazföld számára szükséges esőket.

A. M. Makaryeva, V. G. Gorskov

A sivatagokat mindig is nagyon száraz éghajlat jellemezte, a csapadék mennyisége sokszorosa a párolgás mennyiségének. Az eső rendkívül ritka, általában heves záporok formájában. A magas hőmérséklet fokozza a párolgást, ami növeli a sivatagok szárazságát.

A sivatag felett lehulló csapadék gyakran elpárolog, mielőtt még elérné a föld felszínét. A felszínre eső nedvesség nagyobb százaléka nagyon gyorsan elpárolog, csak kis része kerül a talajba. A talajba kerülő víz a talajvíz részévé válik, és nagy távolságokra mozog, majd a felszínre kerül és forrást képez az oázisban.

Sivatagi öntözés

A tudósok biztosak abban, hogy a legtöbb sivatag öntözéssel virágzó kertté varázsolható.

Itt azonban nagy körültekintésre van szükség az öntözőrendszerek tervezésénél a legszárazabb övezetekben, mert nagy a veszélye annak, hogy a tározók és az öntözőcsatornák hatalmas nedvességveszteséget okoznak. Amikor a víz beszivárog a talajba, a talajvíz szintje megemelkedik, és ez magas hőmérsékleten és száraz éghajlaton hozzájárul a talajvíz kapilláris felemelkedéséhez a felszínhez közeli talajréteghez és további párolgáshoz. Az ezekben a vizekben oldott sók felhalmozódnak a felszínhez közeli rétegben, és hozzájárulnak annak szikesedéséhez.

Bolygónk lakói számára mindig is aktuális volt a sivatagi területek emberi életre alkalmas helyekké alakításának problémája. Ez a kérdés azért is aktuális lesz, mert az elmúlt néhány száz évben nemcsak a bolygó népessége nőtt, hanem a sivatagok által elfoglalt területek száma is. És a száraz területek öntözésére tett kísérletek eddig nem vezettek kézzelfogható eredményekhez.

Ezt a kérdést régóta feltették a svájci Meteo Systems cég szakemberei. 2010-ben svájci tudósok gondosan elemezték az összes múltbeli hibát, és olyan erőteljes tervezést hoztak létre, amely esőt okoz.
A sivatagban található Al-Ain város közelében a szakértők 20 ionizátort szereltek fel, amelyek alakja hasonló a hatalmas lámpákhoz. Nyáron ezeket a létesítményeket szisztematikusan elindították. A kísérletek százból 70%-a sikeresen végződött. Ez egy víz által nem rontott településen kiváló eredmény. Mostantól Al Ain lakóinak nem kell többé azon gondolkodniuk, hogy virágzóbb országokba költözzenek. A zivatarokból nyert édesvíz könnyen megtisztítható, majd háztartási szükségletekre felhasználható. És sokkal kevesebbe kerül, mint a sós víz sótalanítása.

Hogyan működnek ezek az eszközök?

A villamos energiával töltött ionokat nagy mennyiségben állítják elő aggregátumok, porrészecskékkel csoportosítják. A sivatagi levegőben sok porrészecske van. A forró homok által felmelegített forró levegő a légkörbe emelkedik, és ionizált portömegeket juttat a légkörbe. Ezek a portömegek vonzzák a vízrészecskéket, telítik magukat velük. A folyamat eredményeként a porfelhők esőfelhőkké válnak, és záporok és zivatarok formájában térnek vissza a földre.

Természetesen ez az egység nem használható minden sivatagban, a levegő páratartalmának legalább 30%-nak kell lennie a hatékony működéshez. Ez a telepítés azonban megoldhatja a helyi vízhiány problémáját a száraz területeken.