5.1. Влажность воздуха
Влажность воздуха характеризуется парциальным давлением водяного пара, относительной влажностью и дефицитом насыщения.
Парциальное давление водяного пара — давление водяного пара, содержащегося в воздухе; относительная влажность — это отношение парциального давления водяного пара к давлению насыщенного пара при одном и том же давлении и температуре; дефицит влажности — разность между давлением насыщенного водяного пара и парциальным давлением водяного пара при данной температуре. Единица парциального давления пара и дефицита влажности (как и давления) в системе СИ — паскаль (1 гПа = 1 мбар = 0,75 мм рт. ст.).
Парциальное давление водяного пара изменяется в течение года от 1,2 до 11,4 гПа. Наибольшее содержание водяного пара в воздухе характерно для летних месяцев (июль, август), наименьшее — для зимних (ноябрь — март).
В течение года сохраняется высокая относительная влажность воздуха, в среднем она не опускается ниже 63 %. Суточный ход ее, как видно из табл. 29, хотя и невелик, но все же прослеживается в течение всего года: минимум — в дневные часы, максимум — в ночные, причем в летние месяцы суточный ход прослеживается лучше, чем в зимние.
Повышенное насыщение воздуха водяными парами (более 80% ), характерное для летних месяцев, является отличительной чертой морского климата. В отдельные годы в июле бывает до 26, а за год до 128 дней с относительной влажностью в дневные часы более 80 %; сухие дни с относительной влажностью 30 % и менее отмечаются очень редко. Иногда в течение года не наблюдается ни одного сухого дня. Максимум сухих дней приходится на осенний период. Минимальное число сухих дней логично было бы ожидать в летний период, но в действительности летом сухие дни отмечаются чаще, чем зимой. Это объясняется тем, что зимой влажность воздуха не испытывает существенных колебаний, а летом на фоне облачной погоды с обильными осадками и густыми туманами выделяются отдельные солнечные дни, когда северовосточный ветер приносит сухой воздух с континента.
5.2. Атмосферные осадки
Осадки — вода в жидком или твердом состоянии, выпадающая из облаков или осаждающаяся из воздуха на поверхности земли и на предметах. Из облаков осадки выпадают в виде дождя, мороси, снега, града, снежной и ледяной крупы и т. п.
На метеорологических станциях количество осадков измеряется с помощью осадкомерного ведра. Измеренное количество осадков переводится в толщину слоя выпавшей воды (в миллиметрах). Обычно говорят о количестве выпавшей воды за определенный срок: сутки, месяц, год и т. д. или о среднем многолетнем количестве (сумма осадков). При измерении осадков возникают погрешности за счет недоучета влаги, идущей на смачивание осадкомерного ведра, а также влаги, испарившейся до начала измерения. Особенно большая погрешность измерения осадков отмечается при сильном ветре за счет выдувания твердых осадков. Поэтому в измеренное количество осадков вводятся соответствующие поправки; однако на практике часто пользуются неисправленными суммами осадков. Данные табл. 30 дают представление о распределении сумм осадков в течение года.
Как видно из данных табл. 31, осадки в течение года распределяются неравномерно. В теплый период их количество в 4 раза больше, чем в холодный. Особенно мало осадков выпадает в феврале и марте (в среднем 8—9 мм); в отдельные годы в эти месяцы отмечается погода без осадков. В апреле происходит перестройка атмосферных процессов на весенние; количество осадков с апреля увеличивается, в октябре начинается обратный процесс и количество осадков с октября уменьшается.
В дождливые месяцы число дней с осадками в среднем превышает 10, а в отдельные годы число дней с осадками может увеличиться до 21 за месяц. Количество выпавших осадков за одни сутки (табл. 31) может достигать 98 мм (14 октября 1973 г.), что составляет 1,5 месячные нормы. В табл. 31 приводятся расчетные данные о максимальном количестве выпавших осадков один раз в 100 лет (обеспеченность 1 %), 50 лет (2%) и т. д, Самый влажный месяц в году — сентябрь, в среднем выпадает почти Vs часть годовой нормы осадков. Самый сухой месяц в году — март. От года к году месячная сумма осадков значительно колеблется. Так, в 1943 г. в сентябре выпало 194 мм осадков, т. е. больше Уз части годовой нормы, а в 1949 и 1964 гг.— лишь 2 мм. Изменяется также и сумма осадков за отдельные годы. Так, при годовой норме осадков 470 мм в 1973 г. выпало 712 мм.
Несмотря на обилие осадков в теплый период, в отдельные годы наблюдаются довольно продолжительные периоды сухой погоды, особенно характерные для весны и начала лета. Сухими (бездождными) периодами считаются такие, когда суточное количество осадков в течение всего промежутка времени йе превышает 1 мм. Один день с существенными осадками внутри этого периода не прерывает его, если количество осадков в этот день, деленное на число прошедших сухих дней, не превышает 0,5 мм. Продолжительность сухого периода может составлять 35 дней. Повторяемость сухих периодов продолжительностью 10—20 дней составляет 72 % (табл. 32). В сухую погоду повышается пожароопасность в пригородных зонах. Возникающие лесные пожары наносят непоправимый ущерб. Период повышенной пожароопасности в окрестностях города начинается в конце мая и заканчивается
в конце сентября. В отдельные годы наблюдаются колебания этих сроков. Так, в 1977 г. из-за раннего схода снежного покрова начало этого периода пришлось на конец марта.
Необходимо отметить, что в Магадане преобладают обложные осадки, ливневые осадки составляют всего 7—8 %, обложные в сочетании с ливневыми — 12—13 % (табл. 33).
Твердые осадки могут выпадать еще и в первой декаде июня, а начинают они выпадать иногда уже в августе (табл. 34). Жидкие осадки начинают выпадать с апреля (1 %) и заканчиваются в октябре; смешанные осадки выпадают с апреля по июнь и с августа по декабрь. В мае количество твердых и смешанных осадков в среднем одинаково, жидкие составляют лишь 11 %; в октябре преобладают твердые осадки. Наибольшая средняя продолжительность осадков отмечается в июле, максимальная продолжительность— в октябре (табл. 35). Наибольшей интенсивностью характеризуются осадки, выпадающие в сентябре и октябре (табл. 36).
В табл. 37 приводится повторяемость осадков различного фазового состояния. Повторяемость осадков, выпавших за ночной (до 7 ч) и дневной (до 19 ч) периоды, рассчитывалась отдельно. Большая часть значительных осадков выпадает в виде дождя. Повторяемость значительных жидких, твердых и смешанных осадков примерно одинакова как в дневной, так и в ночной период. Слабые и умеренные осадки чаще выпадают в твердом виде.
В среднем за год отмечается 197 полусуток с осадками, 88 из них со слабыми и умеренными осадками твердой фазы. Значительные осадки жидкой фазы могут выпадать до 17 полусуток за год, твердые осадки — до 6, смешанные — до 3 полусуток. В некоторые годы выпадения значительных твердых и смешанных осадков не наблюдается, а выпадение значительных дождей отмечается ежегодно (табл. 38).
Как видно из данных табл. 39, обильные осадки (≥ЗОмм/сут) в теплый период могут отмечаться ежегодно, ''один раз в 10 лет возможны осадки, суточное количество которых достигает 56 мм, сумму осадков около 60 мм можно ожидать один раз в 20 лет (обеспеченность 5 %).
Сильные дожди и снегопады (за 12 ч и менее выпадает ≥ 50 и ≥ 20 мм осадков) относятся к особо опасным метеорологическим явлениям. За весь многолетний период наблюдений в Магадане сильный дождь наблюдался 23 сентября 1955 г., 14 октября 1973 г. и 27 августа 1975 г. За прошедшие 40 лет сильные снегопады были отмечены 7 раз.
5.3. Снежный покров
Снежный покров оказывает существенное влияние на формирование климата в зимние месяцы. По количеству выпавшего снега можно косвенно судить о характере всего зимнего сезона или отдельных зимних месяцев. Мягкие теплые ветреные зимы обычно многоснежны, а морозные маловетреные — малоснежные. Высокий снежный покров на территории города является отрицательным фактором, затрудняющим транспортные перевозки и строительные работы; для выполнения этих работ требуется дополнительное привлечение рабочей силы и техники для расчистки городских улиц, дворов, создаются дополнительные нагрузки на здания и сооружения. Но наряду с нежелательными воздействиями снежный покров является источником накопления влаги в почве, от его количества зависит бесперебойность водоснабжения в весенние и летние месяцы. Снежный покров предохраняет деревья и кустарники от вымерзания.
Наблюдения за снежным покровом на метеорологической площадке проводятся ежедневно. Кроме того, зимой, в последний день каждой декады на заранее выбранном участке за пределами города проводятся снегосъемки.
В отдельные годы снежный покров может установиться очень рано. Наиболее раннее появление снежнего покрова зарегистрировано 17 сентября, средняя дата его появления — 10 октября (табл. 40). Ранний снежный покров не является устойчивым и обычно стаивает. Разница в средних сроках появления и образования устойчивого снежного покрова составляет около 15 дней; средняя дата установления снежного покрова — 22 октября, один раз в 20 лет снежный покров образуется до 10 октября (табл. 41). Вероятность образования устойчивого снежного покрова раньше любой даты осенью и его схода позже любой даты весной можно определить по рис. 19. Разница между самой ранней и самой поздней датами установления снежного покрова составляет 43 дня.
В октябре и ноябре высота снежного покрова увеличивается. Анализируя данные табл. 42 и рис. 20, можно установить, что начиная с декабря высота снежного покрова является довольно устойчивой и лишь в третьей декаде апреля за счет уплотнения и таяния снега она уменьшается. Однако при анализе ежегодных данных часто обнаруживается два максимума высоты снежного покрова — осенью и весной. В центральный зимний месяц высота снежного покрова уменьшается, так как снег оседает и уплотняется, а в марте и первой половине апреля за счет обильных снегопадов она снова увеличивается. В снежные зимы высота снежного покрова значительно превышает среднюю многолетнюю. Максимальная высота за зиму 1940-41 г. составила 85 см, а в малоснежные зимы она не превышала 10 см. На характер залегания снежного покрова, а также на его высоту оказывает влияние степень защищенности места, где производятся измерения. Высота снежнего покрова, измеренная при снегоеъемках, на участке вне городской застройки почти на 10 см больше, чем на метеоплощадке (табл. 43).
Вероятность суточного прироста высоты снежного покрова можно определить по рис. 21. С вероятностью 95% следует ожидать суточный прирост высоты снежного покрова около 9,5 см. Один раз в 20 лет суточный прирост может составить 45 см.
Плотность снежного покрова в Магадане как в начале, так и в середине зимы значительно превышает среднюю плотность, принятую для большей части территории СССР (0,17 г/см3). Как видно из табл. 44, средняя плотность снежного покрова в середине зимы составляет 0,3 г/см3. Запас воды в снежном покрове определяется высотой слоя воды, образующейся при полном таянии снежного покрова. В конце зимы запас слоя воды составляет в среднем 103 мм, т. е. снеговая нагрузка на горизонтальную поверхность составляет 103 кг/м2.
Обильные снегопады обычно связаны с активной циклонической деятельностью и сопровождаются сильным ветром. Ветер способствует переносу снега и отложению его у различного рода препятствий. Был произведен расчет объемов переносимого V и отложившегося V отл за зиму снега при метелях обеспеченностью 5 %. Он показал, что К=1340 м3 на 1 м погонной длины, V отл = 790 м3 на 1 м погонной длины. Эти данные намного превышают количество переносимого снега на станциях, расположенных в Европейской части СССР. Значительным объемом переносимого за зиму снега характеризуются лишь некоторые северные районы Европейской части (Воркута, Сыктывкар и др.). В Ленинграде объем переносимого и отложившегося за зиму снега составляет соответственно 35 и 26 м3 на 1 м погонной длины.
Весной температура воздуха повышается и начинается постепенное разрушение снежного покрова до полного его исчезновения. Самая ранняя дата схода снежного покрова — 28 апреля, в отдельные годы полный сход снежного покрова затягивается до 13 июня.
Разрушение устойчивого снежного покрова (с обеспеченностью 50%) может продолжаться до 13 мая, средняя дата приходится на 12 мая. Один раз в 20 лет устойчивый снежный покров, может сохраниться до 25 мая. Продолжительность периода от самого раннего до самого позднего разрушения устойчивого снежного покрова составляет 31 день, т. е. в отдельные годы период разрушения меньше, чем период его установления.
Продолжительность залегания снежного покрова составляет в среднем 208 дней.