Nederbörd
Inom meteorologi är nederbörd vilken produkt som helst av kondensationen av atmosfärisk vattenånga som faller från moln på grund av gravitationskraften. De huvudsakliga formerna av nederbörd inkluderar duggregn , regn , snöslask , snö , ispellets , graupel och hagel . Nederbörd uppstår när en del av atmosfären blir mättad med vattenånga (når 100 % relativ luftfuktighet ), så att vattnet kondenserar och "fäller ut" eller faller. Således dimma och dimma inte nederbörd utan kolloider , eftersom vattenångan inte kondenserar tillräckligt för att fällas ut. Två processer, som eventuellt verkar tillsammans, kan leda till att luften blir mättad: kyla luften eller tillföra vattenånga till luften. Nederbörd bildas när mindre droppar smälter samman genom kollision med andra regndroppar eller iskristaller i ett moln. Korta, intensiva perioder av regn på spridda platser kallas regnskurar .
Fukt som lyfts eller på annat sätt tvingas stiga över ett lager av underfrysande luft vid ytan kan kondenseras till moln och regn. Denna process är vanligtvis aktiv när underkylt regn inträffar. En stationär front är ofta närvarande nära området med underkylt regn och fungerar som fokus för att tvinga och stiga luft. Förutsatt att det finns nödvändig och tillräcklig luftfuktighet, kommer fukten i den stigande luften att kondensera till moln, nämligen nimbostratus och cumulonimbus om betydande nederbörd är involverad. Så småningom kommer molndropparna att växa sig stora nog att bilda regndroppar och sjunka ner mot jorden där de kommer att frysa vid kontakt med utsatta föremål. Där relativt varma vattenförekomster finns, till exempel på grund av vattenavdunstning från sjöar, sjöeffektsnöfall ett bekymmer i motvind av de varma sjöarna inom det kalla cyklonflödet runt baksidan av extratropiska cykloner . Snö-effekt kan vara lokalt kraftigt. Åsksnö är möjlig inom en cyklons kommatecken och inom sjöeffekts nederbördsband. I bergsområden är kraftig nederbörd möjlig där flödet i uppförsbackarna är maximerat inom lovartade sidor av terrängen på höjd. På läsidan av bergen kan ökenklimat existera på grund av den torra luften som orsakas av kompressionsuppvärmning. Mest nederbörd sker inom tropikerna och orsakas av konvektion . Rörelsen av monsuntråget , eller den intertropiska konvergenszonen , ger regnperioder till savannområdena .
Nederbörd är en viktig del av vattnets kretslopp och är ansvarig för avsättningen av färskvatten på planeten. Cirka 505 000 kubikkilometer (121 000 cu mi) vatten faller som nederbörd varje år: 398 000 kubikkilometer (95 000 cu mi) över hav och 107 000 kubikkilometer (26 000 cu mi) över land. Med tanke på jordens yta betyder det att den globala genomsnittliga årliga nederbörden är 990 millimeter (39 tum), men över land är den bara 715 millimeter (28,1 tum). Klimatklassificeringssystem som Köppen klimatklassificeringssystem använder genomsnittlig årlig nederbörd för att hjälpa till att skilja mellan olika klimatregimer. Den globala uppvärmningen orsakar redan förändringar i vädret, ökar nederbörden i vissa geografier och minskar den i andra, vilket resulterar i ytterligare extremt väder .
Nederbörd kan förekomma på andra himlakroppar. Saturnus största satellit , Titan , är värd för metanutfällning som ett långsamt fallande duggregn , som har observerats när regn pölar vid dess ekvator och polarområden.
| Del av en serie om |
| väder |
|---|
 |
 Väderportal
|
Typer
Nederbörd är en viktig del av vattnets kretslopp och är ansvarig för att deponera det mesta av färskvattnet på planeten. Cirka 505 000 km 3 (121 000 mi 3 ) vatten faller som nederbörd varje år, 398 000 km 3 (95 000 cu mi) av det över haven. Med tanke på jordens yta betyder det att den globala genomsnittliga årliga nederbörden är 990 millimeter (39 tum).
Mekanismer för att producera nederbörd inkluderar konvektiv, stratiform och orografisk nederbörd. Konvektiva processer involverar starka vertikala rörelser som kan orsaka att atmosfären välter på den platsen inom en timme och orsaka kraftig nederbörd, medan stratiforma processer involverar svagare uppåtgående rörelser och mindre intensiv nederbörd. Nederbörden kan delas in i tre kategorier, baserat på om den faller som flytande vatten, flytande vatten som fryser vid kontakt med ytan eller is. Blandningar av olika typer av nederbörd, inklusive typer i olika kategorier, kan falla samtidigt. Flytande former av nederbörd inkluderar regn och duggregn. Regn eller duggregn som fryser vid kontakt i en underfrysande luftmassa kallas "frysregn" eller "frysande duggregn". Djupfrysta former av nederbörd inkluderar snö, isnålar , ispellets , hagel och graupel .
Mått
- Flytande nederbörd
- Nederbörd (inklusive duggregn och regn) mäts vanligtvis med en regnmätare och uttrycks i enheter av millimeter (mm) höjd eller djup . På motsvarande sätt kan den uttryckas som en fysisk kvantitet med dimension av vattenvolym per uppsamlingsområde, i enheter av liter per kvadratmeter (L/m 2 ); eftersom 1L=1dm3 = 1mm·m2 , tar ytenheterna (m2 ) ut , vilket helt enkelt resulterar i "mm". Detta motsvarar också en yttäthet uttryckt i kg/m 2 , om man antar att 1 liter vatten har en massa på 1 kg ( vattendensitet ) , vilket är acceptabelt för de flesta praktiska ändamål. Den motsvarande engelska enheten som används är vanligtvis tum . I Australien före mätning mättes nederbörden i "punkter" som definierades som en hundradels tum. [ citat behövs ]
- Fast nederbörd
- En snömätare används vanligtvis för att mäta mängden fast nederbörd. Snöfall brukar man mäta i centimeter genom att låta snö falla ner i en container och sedan mäta höjden. Snön kan sedan eventuellt smältas för att få ett vattenekvivalent mått i millimeter som för flytande nederbörd. Förhållandet mellan snöhöjd och vattenekvivalent beror på snöns vattenhalt; vattenekvivalenten kan alltså bara ge en grov uppskattning av snödjupet. Andra former av fast nederbörd, som snöpellets och hagel eller till och med snöslask (regn och snö blandat), kan också smältas och mätas som vattenekvivalent, vanligtvis uttryckt i millimeter som för flytande nederbörd. [ citat behövs ]
Hur luften blir mättad
Kylluften till dess daggpunkt
Daggpunkten är den temperatur till vilken ett luftpaket måste kylas för att bli mättat och (om inte övermättnad inträffar) kondenseras till vatten . Vattenånga börjar normalt att kondensera på kondensationskärnor som damm, is och salt för att bilda moln. Koncentrationen av molnkondensationskärnorna kommer att bestämma molnets mikrofysik. En förhöjd del av en frontal zon tvingar fram breda lyftområden, som bildar molndäck som altostratus eller cirrostratus . Stratus är ett stabilt molndäck som tenderar att bildas när en sval, stabil luftmassa fångas under en varm luftmassa. Det kan också bildas på grund av att advektionsdimma lyfts under blåsiga förhållanden.
Det finns fyra huvudmekanismer för att kyla luften till dess daggpunkt: adiabatisk kylning, ledande kylning, strålningskylning och evaporativ kylning. Adiabatisk kylning uppstår när luft stiger och expanderar. Luften kan stiga på grund av konvektion , storskaliga atmosfäriska rörelser eller en fysisk barriär som ett berg ( orografisk hiss) . Konduktiv kylning uppstår när luften kommer i kontakt med en kallare yta, vanligtvis genom att den blåses från en yta till en annan, till exempel från en flytande vattenyta till kallare mark. Strålningskylning uppstår på grund av emission av infraröd strålning , antingen från luften eller av ytan under. Avdunstningskylning uppstår när fukt tillförs luften genom avdunstning, vilket tvingar lufttemperaturen att svalna till dess våttemperatur eller tills den når mättnad.
Tillför fukt till luften
De huvudsakliga sätten att tillföra vattenånga till luften är: vindkonvergens till områden med uppåtgående rörelse, nederbörd eller virga som faller ovanifrån, dagtid uppvärmning som avdunstar vatten från ytan av oceaner, vattendrag eller våt mark, transpiration från växter, svalt eller torrt luft som rör sig över varmare vatten och lyfter luft över berg.
Nederbördsformer
Regndroppar
Koalescens uppstår när vattendroppar smälter samman för att skapa större vattendroppar, eller när vattendroppar fryser fast på en iskristall, som är känd som Bergeronprocessen . Fallhastigheten för mycket små droppar är försumbar, därför faller inte molnen från himlen; nederbörd kommer bara att inträffa när dessa smälter samman till större droppar. droppar med olika storlek kommer att ha olika sluthastighet som orsakar droppkollision och producerar större droppar, Turbulens kommer att förstärka kollisionsprocessen. När dessa större vattendroppar faller, fortsätter koalescensen, så att dropparna blir tillräckligt tunga för att övervinna luftmotståndet och faller som regn.
Regndroppar har storlekar från 5,1 millimeter (0,20 tum) till 20 millimeter (0,79 tum) medeldiameter, över vilken de tenderar att bryta upp. Mindre droppar kallas molndroppar, och deras form är sfärisk. När en regndroppe ökar i storlek, blir dess form mer oblate , med dess största tvärsnitt vänd mot det mötande luftflödet. I motsats till de tecknade bilderna av regndroppar, liknar deras form inte en tår. Intensiteten och varaktigheten av nederbörden är vanligtvis omvänt relaterade, dvs. högintensiva stormar är sannolikt av kort varaktighet och lågintensiva stormar kan ha en lång varaktighet. Regndroppar i samband med smältande hagel tenderar att vara större än andra regndroppar. METAR-koden för regn är RA, medan kodningen för regnskurar är SHRA.
Ispellets
Ispellets eller snöslask är en form av nederbörd som består av små genomskinliga iskulor. Ispellets är vanligtvis (men inte alltid) mindre än hagel. De studsar ofta när de träffar marken och fryser i allmänhet inte till en fast massa om de inte blandas med underkylt regn . METAR - koden för ispellets är PL .
Ispellets bildas när ett lager av luft över fryspunkten finns med underfryst luft både över och under. Detta orsakar delvis eller fullständig smältning av eventuella snöflingor som faller genom det varma lagret. När de faller tillbaka i det underfrysta lagret närmare ytan, fryser de igen till ispellets. Men om det underfrysta lagret under det varma lagret är för litet kommer nederbörden inte att hinna frysa igen och underkylt regn blir resultatet vid ytan. En temperaturprofil som visar ett varmt lager ovanför marken finns mest sannolikt före en varmfront under den kalla årstiden, men kan ibland hittas bakom en förbipasserande kallfront .
Hagel
Liksom annan nederbörd bildas hagel i stormmoln när underkylda vattendroppar fryser vid kontakt med kondensationskärnor , såsom damm eller smuts. Stormens uppgång blåser hagel till den övre delen av molnet. Uppdraget försvinner och hagelstenarna faller ner, tillbaka in i uppdraget och lyfts upp igen. Hagel har en diameter på 5 millimeter (0,20 tum) eller mer. Inom METAR-koden används GR för att indikera större hagel, med en diameter på minst 6,4 millimeter (0,25 tum). GR kommer från det franska ordet grêle. Hagel av mindre storlek, såväl som snöpellets, använder kodningen av GS, som är en förkortning av det franska ordet grésil. Stenar bara större än golfbollsstorleken är en av de vanligast rapporterade hagelstorlekarna. Hagel kan växa till 15 centimeter (6 tum) och väga mer än 500 gram (1 lb). I stora hagel kan latent värme som frigörs genom ytterligare frysning smälta det yttre skalet av hagel. Haglen kan då genomgå "våt tillväxt", där det flytande yttre skalet samlar andra mindre hagel. Haglen får ett islager och växer sig allt större för varje uppstigning. När ett hagel blir för tungt för att stödjas av stormens uppåtgående fall faller det från molnet.
Snöflingor
Snökristaller bildas när små underkylda molndroppar (cirka 10 μm i diameter) fryser. När en droppe har frusit, växer den i den övermättade miljön. Eftersom vattendroppar är fler än iskristallerna kan kristallerna växa till hundratals mikrometer i storlek på bekostnad av vattendropparna. Denna process är känd som Wegener-Bergeron-Findeisen-processen . Motsvarande utarmning av vattenånga gör att dropparna avdunstar, vilket innebär att iskristallerna växer på dropparnas bekostnad. Dessa stora kristaller är en effektiv källa till nederbörd, eftersom de faller genom atmosfären på grund av sin massa och kan kollidera och klibba ihop i kluster eller aggregat. Dessa aggregat är snöflingor och är vanligtvis den typ av ispartikel som faller till marken. Guinness World Records listar världens största snöflingor som de från januari 1887 i Fort Keogh, Montana; en påstås ha mätt 38 cm (15 tum) bred. De exakta detaljerna i stickmekanismen är fortfarande föremål för forskning.
Även om isen är klar, gör spridning av ljus av kristallfasetterna och håligheter/defekter att kristallerna ofta ser vita ut på grund av diffus reflektion av hela ljusspektrumet av de små ispartiklarna. Snöflingans form bestäms i stort sett av temperaturen och luftfuktigheten vid vilken den bildas. Sällan, vid en temperatur på runt -2 °C (28 °F), kan snöflingor bildas i trefaldig symmetri - triangulära snöflingor. De vanligaste snöpartiklarna är synligt oregelbundna, även om nästan perfekta snöflingor kan vara vanligare på bilder eftersom de är mer visuellt tilltalande. Inga två snöflingor är den andra lik, eftersom de växer i olika takt och i olika mönster beroende på den ändrade temperaturen och luftfuktigheten i atmosfären genom vilken de faller på väg till marken. METAR-koden för snö är SN, medan snöskurar är kodade SHSN.
Diamant damm
Diamantdamm, även känd som isnålar eller iskristaller, bildas vid temperaturer som närmar sig −40 °C (−40 °F) på grund av att luft med något högre fuktighet från luften blandas med kallare, ytbaserad luft. De är gjorda av enkla iskristaller, sexkantiga till formen. METAR-identifieraren för diamantdamm i internationella väderrapporter per timme är IC.
Ockult avsättning
Ockult avsättning uppstår när dimma eller luft som är mycket mättad med vattenånga interagerar med löv på träd eller buskar som den passerar över.
Orsaker
Frontal aktivitet
Stratiform eller dynamisk nederbörd uppstår som en konsekvens av långsam uppstigning av luft i synoptiska system (i storleksordningen cm/s), som över ytbehandlade kalla fronter , och över och framför varma fronter . Liknande stigning ses runt om tropiska cykloner utanför ögonväggen och i komma-huvud nederbördsmönster runt cykloner på mitten av latituderna . En mängd olika väder kan hittas längs en tilltäppt front, med åskväder möjliga, men vanligtvis är deras passage förknippad med en uttorkning av luftmassan. Tilltäppta fronter bildas vanligtvis runt mogna lågtrycksområden. Nederbörd kan förekomma på andra himlakroppar än jorden. När det blir kallt Mars nederbörd som med största sannolikhet tar formen av isnålar, snarare än regn eller snö.
Konvektion
Konvektivt regn , eller regnig nederbörd, uppstår från konvektiva moln, t.ex. cumulonimbus eller cumulus congestus . Det faller som skurar med snabbt växlande intensitet. Konvektiv nederbörd faller över ett visst område under relativt kort tid, eftersom konvektiva moln har begränsad horisontell utsträckning. Mest nederbörd i tropikerna verkar vara konvektiv; dock har det föreslagits att stratiform nederbörd också förekommer. Graupel och hagel indikerar konvektion. På mitten av breddgraderna är konvektiv nederbörd intermittent och ofta förknippad med baroclinic gränser som kalla fronter , squall linjer och varma fronter. Konvektiv nederbörd består mestadels av konvektiva system i mesoskala och de producerar skyfall med åskväder, vindskador och andra former av svåra väderhändelser.
Orografiska effekter
Orografisk nederbörd förekommer på vindsidan (uppåt) av berg och orsakas av den stigande luftrörelsen av ett storskaligt flöde av fuktig luft över bergsryggen, vilket resulterar i adiabatisk kylning och kondens. I bergiga delar av världen som utsätts för relativt konsekventa vindar (till exempel passadvindarna ) råder vanligtvis ett fuktigare klimat på lovartsidan av ett berg än på lä- eller nedvindssidan. Fukt avlägsnas genom orografisk lyft, vilket lämnar torrare luft (se katabatisk vind ) på den fallande och allmänt värmande läsidan där en regnskugga observeras.
På Hawaii är Mount Waiʻaleʻale , på ön Kauai, känt för sin extrema nederbörd, eftersom den har den näst högsta genomsnittliga årliga nederbörden på jorden, med 12 000 millimeter (460 in) . Stormsystem påverkar staten med kraftiga regn mellan oktober och mars. Lokala klimat varierar avsevärt på varje ö på grund av deras topografi, delbart i lovart ( Koʻolau ) och lä ( Kona ) regioner baserat på läge i förhållande till de högre bergen. Vindsidorna vetter mot öst till nordost passadvindar och får mycket mer nederbörd; läsidorna är torrare och soligare, med mindre regn och mindre molntäcke.
I Sydamerika blockerar Anderna bergskedjan Stillahavsfukten som kommer till den kontinenten, vilket resulterar i ett ökenliknande klimat precis medvind över västra Argentina. Sierra Nevada -serien skapar samma effekt i Nordamerika som bildar Great Basin och Mojaveöknen . På liknande sätt, i Asien, skapar Himalaya-bergen ett hinder för monsuner vilket leder till extremt hög nederbörd på den södra sidan och lägre nederbördsnivåer på den norra sidan.
Snö
Extratropiska cykloner kan ge kalla och farliga förhållanden med kraftigt regn och snö med vindar över 119 km/h (74 mph), (ibland kallade vindstormar i Europa). Nederbördsbandet som är förknippat med deras varma front är ofta omfattande, tvingat av svag uppåtgående vertikal rörelse av luft över frontgränsen som kondenserar när den svalnar och producerar nederbörd inom ett långsträckt band, som är brett och stratiformt , vilket betyder att falla ut ur nimbostratus moln. När fuktig luft försöker avlägsna en arktisk luftmassa, kan överskridande snö resultera inom polsidan av det långsträckta nederbördsbandet . På norra halvklotet är poleward mot nordpolen, eller norr. Inom södra halvklotet är poleward mot sydpolen, eller söderut.
Sydväst om extratropiska cykloner kan krökt cyklonflöde som för kall luft över de relativt varma vattendragen leda till smala snöband med sjöeffekt . Dessa band ger kraftigt lokaliserat snöfall som kan förstås enligt följande: Stora vattenkroppar som sjöar lagrar effektivt värme som resulterar i betydande temperaturskillnader (större än 13 °C eller 23 °F) mellan vattenytan och luften ovanför. På grund av denna temperaturskillnad transporteras värme och fukt uppåt och kondenseras till vertikalt orienterade moln (se satellitbild) som producerar snöskurar. Temperaturminskningen med höjd och molndjup påverkas direkt av både vattentemperaturen och den storskaliga miljön. Ju kraftigare temperaturen minskar med höjden, desto djupare blir molnen, och desto större blir nederbördshastigheten.
I bergsområden ackumuleras kraftigt snöfall när luft tvingas ta sig upp i bergen och pressa ut nederbörd längs deras lovartade sluttningar, som under kalla förhållanden faller i form av snö. På grund av den ojämna terrängen är det fortfarande en betydande utmaning att förutse platsen för kraftigt snöfall.
Inom tropikerna
Den våta eller regniga säsongen är den tid på året, som omfattar en eller flera månader, då det mesta av den genomsnittliga årliga nederbörden i en region faller. Termen grön säsong används också ibland som en eufemism av turistmyndigheter. Områden med våta årstider är utspridda över delar av tropikerna och subtroperna. Savannaklimat och områden med monsunregimer har blöta somrar och torra vintrar. Tropiska regnskogar har tekniskt sett inte torra eller våta årstider, eftersom deras nederbörd är jämnt fördelat över året. Vissa områden med utpräglade regnperioder kommer att se ett avbrott i nederbörden under mitten av säsongen när den intertropiska konvergenszonen eller monsuntråget rör sig mot sin plats under mitten av den varma årstiden. När den våta årstiden inträffar under den varma årstiden, eller sommaren, faller regnet huvudsakligen under sena eftermiddagen och tidiga kvällstimmarna. Den våta årstiden är en tid då luftkvaliteten förbättras, sötvattenkvaliteten förbättras och växtligheten växer avsevärt. Jordens näringsämnen minskar och erosionen ökar. Djur har anpassnings- och överlevnadsstrategier för den blötare regimen. Den föregående torrperioden leder till matbrist in i den våta säsongen, eftersom grödorna ännu inte har mognat. Utvecklingsländer har noterat att deras befolkningar uppvisar säsongsbetonade viktfluktuationer på grund av livsmedelsbrist före den första skörden, som inträffar sent under den våta säsongen.
Tropiska cykloner, en källa till mycket kraftiga nederbörd, består av stora luftmassor flera hundra mil tvärs över med lågt tryck i mitten och med vindar som blåser inåt mot centrum i antingen medsols (södra halvklotet) eller moturs (norra halvklotet). Även om cykloner kan ta en enorm vägtull i liv och personlig egendom, kan de vara viktiga faktorer i nederbördsregimerna på platser de drabbar, eftersom de kan ge välbehövlig nederbörd till annars torra regioner. Områden i deras väg kan få ett års nederbörd från en tropisk cyklonpassage.
Storskalig geografisk spridning
I stor skala faller de högsta nederbördsmängderna utanför topografin i tropikerna, nära knutna till den intertropiska konvergenszonen , själv den stigande grenen av Hadley-cellen . Bergiga platser nära ekvatorn i Colombia är bland de blötaste platserna på jorden. Norr och söder om detta finns regioner med fallande luft som bildar subtropiska åsar där nederbörden är låg; landytan under dessa åsar är vanligtvis torr, och dessa regioner utgör de flesta av jordens öknar. Ett undantag från denna regel är på Hawaii, där flödet uppåt på grund av passadvindarna leder till en av de blötaste platserna på jorden. Annars leder flödet av Westerlies in i Klippiga bergen till de blötaste och snöigaste platserna i Nordamerika. I Asien under den våta säsongen leder flödet av fuktig luft in i Himalaya till några av de största nederbördsmängderna som uppmätts på jorden i nordöstra Indien.
Mått
Standardsättet för att mäta nederbörd eller snöfall är standardregnmätaren, som finns i 100 mm (4 tum) plast och 200 mm (8 tum) metallvarianter. Den inre cylindern är fylld av 25 mm (1 tum) regn, med bräddavlopp som rinner in i den yttre cylindern. Plastmätare har markeringar på den inre cylindern ned till 0,25 mm (0,01 tum) upplösning, medan metallmätare kräver användning av en sticka designad med lämpliga 0,25 mm (0,01 tum) markeringar. Efter att den inre cylindern har fyllts kasseras mängden inuti och fylls sedan med det återstående regnet i den yttre cylindern tills all vätska i den yttre cylindern är borta, vilket läggs till den totala summan tills den yttre cylindern är tom. Dessa mätare används på vintern genom att ta bort tratten och den inre cylindern och låta snö och underkylt regn samlas inuti den yttre cylindern. Vissa lägger till frostskyddsmedel till sin mätare så att de inte behöver smälta snön eller isen som faller ner i mätaren. När snöfallet/isen har samlats färdigt, eller när 300 mm (12 tum) närmar sig, kan man antingen ta in det för att smälta, eller använda ljummet vatten för att fylla den inre cylindern med för att smälta den frusna nederbörden i den yttre cylindern , hålla reda på den varma vätskan som tillsätts, som sedan subtraheras från den totala summan när all is/snö har smält.
Andra typer av mätare inkluderar den populära kilmätaren (den billigaste regnmätaren och ömtåligaste), regnmätaren för tippskopan och den vägande regnmätaren . Kil- och tippskopmätarna har problem med snö. Försök att kompensera för snö/is genom att värma tippskopan har begränsad framgång, eftersom snö kan sublimeras om mätaren hålls långt över fryspunkten. Vägningsmätare med frostskyddsmedel borde klara sig bra med snö, men återigen måste tratten tas bort innan evenemanget börjar. För dem som vill mäta nederbörd billigast, kommer en burk som är cylindrisk med raka sidor att fungera som en regnmätare om den lämnas ute i det fria, men dess noggrannhet beror på vilken linjal som används för att mäta regnet med. Vilken som helst av ovanstående regnmätare kan göras hemma, med tillräckligt med kunskap .
När en nederbördsmätning görs finns det olika nätverk över hela USA och på andra håll där nederbördsmätningar kan skickas via Internet, som CoCoRAHS eller GLOBE . Om ett nätverk inte är tillgängligt i området där man bor, kommer närmaste lokala väderkontor troligen att vara intresserad av mätningen.
Hydrometeor definition
Ett begrepp som används vid nederbördsmätning är hydrometeor. Eventuella partiklar av flytande eller fast vatten i atmosfären kallas hydrometeorer. Formationer på grund av kondens, såsom moln, dis , dimma och dimma, är sammansatta av hydrometeorer. Alla nederbördstyper är uppbyggda av hydrometeorer per definition, inklusive virga , som är nederbörd som avdunstar innan den når marken. Partiklar som blåses från jordens yta av vind, såsom blåsande snö och blåsande havssprej, är också hydrometeorer , liksom hagel och snö .
Satellituppskattningar
Även om ytnederbördsmätare anses vara standarden för att mäta nederbörd, finns det många områden där deras användning inte är genomförbar. Detta inkluderar de stora vidderna av havet och avlägsna landområden. I andra fall hindrar sociala, tekniska eller administrativa frågor spridningen av mätobservationer. Som ett resultat beror det moderna globala rekordet av nederbörd till stor del på satellitobservationer.
Satellitsensorer fungerar genom att fjärravkänna nederbörd - registrerar olika delar av det elektromagnetiska spektrumet som teori och praktik visar är relaterade till förekomsten och intensiteten av nederbörd. Sensorerna är nästan uteslutande passiva och registrerar vad de ser, liknande en kamera, till skillnad från aktiva sensorer ( radar , lidar ) som skickar ut en signal och upptäcker dess påverkan på det område som observeras.
Satellitsensorer som nu används praktiskt för nederbörd delas in i två kategorier. Termiska infraröda (IR) sensorer registrerar en kanal runt 11 mikron våglängd och ger i första hand information om molntoppar. På grund av atmosfärens typiska struktur är molntoppstemperaturerna ungefär omvänt relaterade till molntopparnas höjder, vilket innebär att kallare moln nästan alltid förekommer på högre höjder. Vidare är molntoppar med mycket småskalig variation sannolikt mer kraftfulla än slättoppar. Olika matematiska scheman, eller algoritmer, använder dessa och andra egenskaper för att uppskatta nederbörd från IR-data.
Den andra kategorin av sensorkanaler finns i mikrovågsdelen av det elektromagnetiska spektrumet. Frekvenserna som används sträcker sig från cirka 10 gigahertz till några hundra GHz. Kanaler upp till cirka 37 GHz ger i första hand information om de flytande hydrometeorerna (regn och duggregn) i de nedre delarna av molnen, med större mängder vätska som avger större mängder mikrovågsstrålningsenergi . Kanaler över 37 GHz visar emissionssignaler, men domineras av verkan av solida hydrometeorer (snö, graupel, etc.) för att sprida strålningsenergi från mikrovågor. Satelliter som Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) och Global Precipitation Measurement (GPM)-uppdraget använder mikrovågssensorer för att göra uppskattningar av nederbörd.
Ytterligare sensorkanaler och produkter har visat sig ge ytterligare användbar information, inklusive synliga kanaler, ytterligare IR-kanaler, vattenångkanaler och hämtning av atmosfäriskt ljud. De flesta nederbördsdatauppsättningar i nuvarande användning använder dock inte dessa datakällor.
Satellitdatauppsättningar
IR-uppskattningarna har ganska låg skicklighet på korta tids- och rymdskalor, men är tillgängliga mycket ofta (15 minuter eller oftare) från satelliter i geosynkron jordbana. IR fungerar bäst i fall av djup, kraftig konvektion – som tropikerna – och blir gradvis mindre användbar i områden där stratiform (skiktad) nederbörd dominerar, särskilt i regioner med medel och hög latitud. Den mer direkta fysiska kopplingen mellan hydrometeorer och mikrovågskanaler ger mikrovågsuppskattningarna större skicklighet på korta tids- och rymdskalor än vad som är sant för IR. Mikrovågssensorer flyger dock bara på satelliter med låg omloppsbana om jorden, och det finns få nog av dem för att den genomsnittliga tiden mellan observationerna överstiger tre timmar. Detta flera timmars intervall är otillräckligt för att på ett adekvat sätt dokumentera nederbörd på grund av den övergående naturen hos de flesta nederbördssystem såväl som oförmågan hos en enda satellit att på lämpligt sätt fånga den typiska dagliga nederbördscykeln på en given plats.
Sedan slutet av 1990-talet har flera algoritmer utvecklats för att kombinera nederbördsdata från flera satelliters sensorer, i syfte att betona styrkorna och minimera svagheterna hos de individuella indatauppsättningarna. Målet är att ge "bästa" uppskattningar av nederbörd på ett enhetligt rutnät för tid/rum, vanligtvis för så stor del av jordklotet som möjligt. I vissa fall betonas den långsiktiga homogeniteten hos datasetet, vilket är Climate Data Record- standarden.
I andra fall är målet att producera den bästa ögonblickliga satellituppskattningen, vilket är metoden med högupplöst nederbördsprodukt. I båda fallen anses naturligtvis det mindre betonade målet också vara önskvärt. Ett nyckelresultat av multisatellitstudierna är att inkludering av till och med en liten mängd ytdata är mycket användbart för att kontrollera de fördomar som är endemiska för satellituppskattningar. Svårigheterna med att använda mätdata är att 1) deras tillgänglighet är begränsad, som nämnts ovan, och 2) de bästa analyserna av mätdata tar två månader eller mer efter observationstiden att genomgå nödvändig överföring, montering, bearbetning och kvalitetskontroll. Således tenderar nederbördsuppskattningar som inkluderar mätdata att produceras längre efter observationstiden än uppskattningarna utan mätare. Som ett resultat, även om uppskattningar som inkluderar mätdata kan ge en mer exakt bild av den "sanna" nederbörden, är de i allmänhet inte lämpade för tillämpningar i realtid eller nära realtid.
Det beskrivna arbetet har resulterat i en mängd olika datauppsättningar som har olika format, tid/rum-rutnät, registerperioder och täckningsområden, indatauppsättningar och analysprocedurer, såväl som många olika former av datauppsättningsversionsdesignatorer. I många fall är en av de moderna multisatellitdatauppsättningarna det bästa valet för allmänt bruk.
Returperiod
Sannolikheten eller sannolikheten för en händelse med en specificerad intensitet och varaktighet kallas återgångsperiod eller frekvens. Intensiteten av en storm kan förutsägas för alla återkomstperioder och stormens varaktighet, från diagram baserade på historiska data för platsen. Termen 1 på 10 års storm beskriver en nederbördshändelse som är sällsynt och sannolikt bara inträffar en gång vart tionde år, så det har en sannolikhet på 10 procent ett givet år. Nederbörden kommer att bli större och översvämningarna blir värre än den värsta stormen som förväntats under något enskilt år. Termen 1 på 100 års storm beskriver en nederbördshändelse som är extremt sällsynt och som kommer att inträffa med en sannolikhet på bara en gång på ett sekel, så har en sannolikhet på 1 procent under ett givet år. Nederbörden kommer att vara extrem och översvämningar kommer att vara värre än en händelse på 1 på 10 år. Som med alla sannolikhetshändelser är det möjligt men osannolikt att ha två "1 på 100 års stormar" på ett enda år.
Ojämnt nederbördsmönster
En betydande del av den årliga nederbörden på en viss plats (ingen väderstation i Afrika eller Sydamerika övervägdes) faller bara på några få dagar, vanligtvis cirka 50 % under de 12 dagar med mest nederbörd.
Roll i Köppen klimatklassificering
Köppenklassificeringen beror på genomsnittliga månadsvärden för temperatur och nederbörd. Den vanligaste formen av Köppen-klassificeringen har fem primärtyper märkta A till E. Specifikt är primärtyperna A, tropisk; B, torr; C, mild mid-latitud; D, kall mellanlatitud; och E, polär. De fem primära klassificeringarna kan ytterligare delas in i sekundära klassificeringar som regnskog , monsun , tropisk savann , fuktig subtropisk , fuktig kontinental , oceaniskt klimat , medelhavsklimat , stäpp , subarktiskt klimat , tundra , polarisen och öken .
Regnskogar kännetecknas av hög nederbörd, med definitioner som anger minsta normala årliga nederbörd mellan 1 750 och 2 000 mm (69 och 79 tum). En tropisk savann är en gräsmarksbiom som ligger i halvtorra till halvfuktiga klimatregioner på subtropiska och tropiska breddgrader, med nederbörd mellan 750 och 1 270 mm (30 och 50 tum) per år. De är utbredda i Afrika och finns även i Indien, de norra delarna av Sydamerika, Malaysia och Australien. Den fuktiga subtropiska klimatzonen är där vinterns nederbörd (och ibland snöfall) förknippas med stora stormar som de västra länderna styr från väst till öst. Det mesta nederbörden på sommaren inträffar under åskväder och från enstaka tropiska cykloner. Fuktiga subtropiska klimat ligger på östsidans kontinenter, ungefär mellan breddgraderna 20° och 40° grader från ekvatorn.
Ett oceaniskt (eller maritimt) klimat finns typiskt längs västkusterna på de mellersta breddgraderna på alla världens kontinenter, gränsar till svala hav, såväl som sydöstra Australien, och åtföljs av riklig nederbörd året runt. Medelhavsklimatet liknar klimatet i länderna i Medelhavsbassängen, delar av västra Nordamerika, delar av västra och södra Australien, i sydvästra Sydafrika och i delar av centrala Chile. Klimatet kännetecknas av varma, torra somrar och svala, blöta vintrar. En stäpp är en torr gräsmark. Subarktiska klimat är kallt med kontinuerlig permafrost och lite nederbörd.
Effekt på jordbruket
Nederbörd, särskilt regn, har en dramatisk effekt på jordbruket. Alla växter behöver åtminstone lite vatten för att överleva, därför är regn (som är det mest effektiva sättet att vattna) viktigt för jordbruket. Medan ett regelbundet regnmönster vanligtvis är avgörande för friska växter, kan för mycket eller för lite nederbörd vara skadligt, till och med förödande för grödor. Torka kan döda grödor och öka erosion, medan alltför blött väder kan orsaka skadlig svamptillväxt. Växter behöver varierande mängder nederbörd för att överleva. Till exempel kräver vissa kaktusar små mängder vatten, medan tropiska växter kan behöva upp till hundratals centimeter regn per år för att överleva.
I områden med våta och torra årstider minskar jordens näringsämnen och erosionen ökar under den våta årstiden. Djur har anpassnings- och överlevnadsstrategier för den blötare regimen. Den föregående torrperioden leder till matbrist in i den våta säsongen, eftersom grödorna ännu inte har mognat. Utvecklingsländer har noterat att deras befolkningar uppvisar säsongsbetonade viktfluktuationer på grund av livsmedelsbrist före den första skörden, som inträffar sent under den våta säsongen.
Förändringar på grund av global uppvärmning
Ökande temperaturer tenderar att öka avdunstningen vilket leder till mer nederbörd. Nederbörden har generellt ökat över land norr om 30°N från 1900 till 2005 men har minskat över tropikerna sedan 1970-talet. Globalt sett har det inte funnits någon statistiskt signifikant övergripande trend i nederbörd under det senaste århundradet, även om trenderna har varierat kraftigt efter region och över tid. Under 2018 drog en studie som utvärderade förändringar i nederbörd över rumsliga skalor med hjälp av en högupplöst global nederbördsdatauppsättning på över 33 år slutsatsen att "Även om det finns regionala trender finns det inga bevis för ökning av nederbörd på global skala som svar på den observerade globala uppvärmningen."
Varje region i världen kommer att ha förändringar i nederbörd på grund av sina unika förhållanden. Östra delar av Nord- och Sydamerika, norra Europa och norra och centrala Asien har blivit blötare. Sahel, Medelhavet, södra Afrika och delar av södra Asien har blivit torrare. Det har skett en ökning av antalet kraftiga nederbördshändelser över många områden under det senaste århundradet, liksom en ökning sedan 1970-talet av förekomsten av torka – särskilt i tropikerna och subtroperna. Förändringar i nederbörd och avdunstning över haven antyds av den minskade salthalten i vatten på mitten och hög latitud (vilket innebär mer nederbörd), tillsammans med ökad salthalt på lägre breddgrader (vilket innebär mindre nederbörd, mer avdunstning eller båda). Över det sammanhängande USA ökade den totala årliga nederbörden med en genomsnittlig takt på 6,1 % per århundrade sedan 1900, med de största ökningarna inom klimatregionen East North Central (11,6 % per århundrade) och söder (11,1 %). Hawaii var den enda regionen som visade en minskning (-9,25%).
Förändringar på grund av urban värmeö
Den urbana värmeön värmer städer 0,6 till 5,6 °C (1,1 till 10,1 °F) över omgivande förorter och landsbygdsområden. Denna extra värme leder till större rörelse uppåt, vilket kan inducera ytterligare regn- och åskväderaktivitet. Nederbörden i städerna ökar med mellan 48 % och 116 %. Delvis som ett resultat av denna uppvärmning, är den månatliga nederbörden cirka 28 % större mellan 32 till 64 kilometer (20 till 40 mi) medvind från städerna, jämfört med motvind. Vissa städer inducerar en total nederbördsökning på 51 %.
Prognoser
Den kvantitativa nederbördsprognosen (förkortat QPF) är den förväntade mängden flytande nederbörd som ackumulerats under en viss tidsperiod över ett specificerat område. En QPF kommer att specificeras när en mätbar nederbördstyp som når ett lägsta tröskelvärde prognostiseras för någon timme under en QPF giltig period. Nederbördsprognoser tenderar att vara bundna av synoptiska timmar som 0000, 0600, 1200 och 1800 GMT . Terrängen beaktas i QPFs genom användning av topografi eller baserat på klimatologiska nederbördsmönster från observationer med fina detaljer. Från mitten till slutet av 1990-talet användes QPF inom hydrologiska prognosmodeller för att simulera påverkan på floder i hela USA. Prognosmodeller visar betydande känslighet för fuktnivåer inom det planetariska gränsskiktet , eller i de lägsta nivåerna av atmosfären, som minskar med höjden. QPF kan genereras på kvantitativa, prognostiserade belopp, eller en kvalitativ, prognostisera sannolikheten för ett specifikt belopp . Prognostekniker för radarbilder visar högre skicklighet än modellprognoser inom sex till sju timmar från tidpunkten för radarbilden. Prognoserna kan verifieras genom användning av regnmätare , väderradaruppskattningar eller en kombination av båda. Olika skicklighetspoäng kan bestämmas för att mäta värdet på nederbördsprognosen.
Se även
- Lista över meteorologiska ämnen
- Grundläggande nederbörd
- Bioprecipitation , begreppet regnbildande bakterier.
- Mangoduschar , förmonsunskurar i de indiska delstaterna Karnataka och Kerala som hjälper till att mogna mango .
- Sunshower , ett ovanligt meteorologiskt fenomen där regnet faller medan solen skiner.
- Vinterskurar , en informell meteorologisk term för olika blandningar av regn, underkylt regn, snöslask och snö.
externa länkar
- Aktuell global karta över förutspådd nederbörd för de kommande tre timmarna
- Global Precipitation Climatology Center GPCC
| Nationalbibliotek | |
|---|---|
| Övrig | |
