big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Классификация облаков

Наблюдающееся в природе разнообразие форм облаков во всевозможных сочетаниях является результатом сложных процессов, развивающихся в атмосфере.

По структуре облаков и связанных с ними осадков можно судить о состоянии атмосферы не только в момент наблюдения, но и о ближайших ее изменениях. Облака являются одним из наиболее важных элементов погоды. Кстати сказать, до начала систематического аэрологического зондирования облака являлись важным элементом так называемой косвенной аэрологии, так как по облакам судили о процессах в нижней половине тропосферы.

Несмотря на развитие исследований по физике облаков с помощью летающих лабораторий и радиотехнических средств, наблюдения за облачностью до сих пор ведутся визуально. Поэтому определение форм облаков, их вида и характера развития относится к наиболее трудным из наблюдений, ведущихся на метеорологических станциях. Наблюдения на станциях ведутся по международной системе классификации облаков.

В основе современной классификации лежат два признака: внешний вид облаков и высота их расположения. Это так называемая морфологическая классификация.

По международной классификации облака делятся по их внешнему виду на 10 родов. Каждый из них имеет различные виды и разновидности. Здесь приведены русские и латинские названия и их сокращения:

1) перистые — cirrus (Ci);

2) перисто-кучевые — cirrocumulus (Cc);

3) перисто-слоистые — cirrostratus (Cs);

4) высококучевые — altocumulus (Ac);

5) высокослоистые — altostratus (As);

6) слоисто-дождевые — nimbostratus (Ns);

7) слоисто-кучевыеstratocumulus (Sc);

8) слоистыеstratus (St);

9) кучевыеcumulus (Си);

10) кучево-дождевыеcumulonimbus (Cb).

Эти виды облаков между поверхностью земли и тропопаузой по высоте их расположения делят на три яруса.

Верхний ярус облаков в высоких широтах распространяется от 3 до 8 км, в средних широтах — от 5 до 13 км и в низких широтах — от 6 до 18 км.

Средний ярус облаков — от 2 до 4 о в высоких широтах, от 2 до 7 км — в средних и от 2 до 8 км — в низких широтах.

Нижний ярус облаков ограничен поверхностью земли и высотой 2 км.

К облакам верхнего яруса относятся перистые, перисто-кучевые, перисто-слоистые, к облакам среднего яруса — высококучевые, к-облакам нижнего яруса — слоисто-кучевые, слоистые, слоисто-дождевые. Высокослоистые облака обычно бывают в среднем ярусе, но нередко проникают и в верхний ярус, а слоисто-дождевые из нижнего проникают в средний и даже в верхний ярус. Кучевые и кучево-дождевые облака, находясь основанием в нижнем ярусе, при развитии проникают в вышележащие ярусы.

Слоистые и слоисто-кучевые облака образуются при медленном подъеме и адиабатическом охлаждении воздуха. Кучевые и кучево-дождевые облака возникают при быстром вертикальном подъеме воздуха и обычно распространяются до верхней тропосферы, поэтому они называются также облаками вертикального развития.

Облака верхнего яруса состоят из ледяных кристаллов. Они отличаются волокнистой и нитевидной структурой. Перистые облака иногда возникают в результате распада верхней части кучево-дождевых облаков, образующих «наковальню».

Высокослоистые и слоисто-дождевые облака нередко образуют мощные слои, из которых в зависимости от температуры воздуха выпадает дождь или снег.

Слоистые облака нижнего яруса являются водяными или смешанными. Плотность их бывает различна. При малой плотности через них просвечивает солнце. Если слоистые облака состоят из кристаллов льда, то около солнца наблюдаются световые круги (гало), образующиеся вследствие преломления и отражения света в ледяных кристаллах.

Слоисто-кучевые и высококучевые облака образуются в тех случаях, когда поднимающийся воздух встречает слой с инверсией температуры, препятствующий дальнейшему подъему воздуха. Эти облака обычно имеют небольшую вертикальную мощность. При большом влагосодержании воздуха и конвекции в подоблачном слое воздуха слоисто-кучевые облака могут дать небольшие осадки.

Кучевые и кучево-дождевые облака образуются вследствие термической конвекции. Вертикальная мощность их зависит от мощности неустойчиво стратифицированного слоя воздуха. Если влагосодержание воздуха мало и уровень конвекции невысок, т. е. на высоте 2—3 км располагается задерживающий слой устойчиво стратифицированного воздуха, то возникают плоские кучевые облака — так называемые кучевые облака хорошей погоды. Они характерны для спокойной летней погоды в антициклонах. Наоборот, при большом влагосодержании воздуха и неустойчивой стратификации его, распространяющейся до средней и верхней тропосферы, происходит развитие мощной кучевой облачности и переход ее в кучево-дождевую7 Выпадающие из этих облаков осадки имеют ливневый характер и часто сопровождаются грозами, градом и шквалами.

О скорости вертикального движения воздуха. Слоистые, слоисто-дождевые и другие фронтальные облака образуются в результате медленного и продолжительного подъема воздуха на большой территории. Это так называемые упорядоченные вертикальные движения, скорости которых измеряются в десятых долях или целых сантиметрах в секунду. В сравнении с горизонтальными скоростями ветра вертикальные его движения во много раз меньше. Однако эти скорости достаточны, чтобы при восхождении воздуха произошло такое значительное адиабатическое его охлаждение, которое обусловило бы конденсацию водяного пара и выпадение обложных осадков. При этих же скоростях, но нисходящих движениях воздуха водяной пар, наоборот, удаляется от состояния насыщения, облака рассеиваются и наступает ясная погода. Это обычно происходит в системе усиливающихся антициклонов. Нетрудно подсчитать, например, что при обычной в этих случаях скорости, равной 3 см/сек, общий подъем воздуха за 12 часов составит почти 1300 м, а за сутки вдвое больше. Такие скорости подъема или опускания воздуха характерны для устойчивой стратификации атмосферы.

Характер выпадающих осадков (дождь или снег) зависит от температуры воздуха. Кучевые и кучево-дождевые облака образуются при неустойчивой стратификации атмосферы, т. е. когда плотность отдельных воздушных объемов отличается от плотности окружающего воздуха. До достижения уровня конденсации восходящее движение питается энергией нагретой подстилающей поверхности. Конвективные потоки, с которыми связаны облака, значительную часть своей энергии получают за счет скрытого тепла фазовых переходов воды в атмосфере. Так, при конденсации водяного пара выделяется тепло, которое было затрачено на испарение воды. Это тепло способствует некоторому возрастанию неустойчивости и служит дополнительным стимулом к его подъему.

Конвективный подъем воздуха может быть и вынужденным, когда масса воздуха неустойчивой стратификации встречает горную преграду. В этих случаях возрастает восхождение воздуха и усиливаются ливневые осадки.

Когда развивающееся кучевое облако достигает высот, где температура воздуха равна или ниже — 10°, —15°, то в верхней части облака обычно образуются снежинки и оно превращается в кучево-дождевое. Образующиеся снежинки, падая через слой с переохлажденными водяными каплями, обрастают льдом. При свободном падении, проходя через большой слой воздуха с положительной температурой, снежинки, обросшие льдом, т. е. превратившиеся по существу в мелкие градины, тают и превращаются в капельки воды. Последние при падении сливаются, укрупняются и выпадают как ливневый дождь.

В кучево-дождевых облаках характерны струи восходящего воздуха, скорости которых измеряются уже не в сантиметрах в секунду, как при образовании обложных осадков, а в метрах в секунду, т. е. в сотни раз больше. При большой неустойчивой стратификации атмосферы скорости восходящих струй могут достигать 10—20 м/сек и более. Такие скорости достаточны, чтобы увлечь за собой падающие мелкие градинки, которые при новом падении в переохлажденной части облака повторно обрастают льдом. Падающая градина вновь увлекается восходящими струями вверх и снова падает. Так продолжается до тех пор, пока градинки не достигнут таких размеров, что уже не удерживаются во взвешенном состоянии и выпадают в виде града. Размер градин зависит от скорости восходящих потоков воздуха. По размерам градин можно рассчитать скорость восходящих потоков. Иногда они достигают 30—40 м/сек, т. е. достигают силы урагана.

Известно много случаев выпадения градин размером с голубиное яйцо. В редких случаях они достигают невообразимых размеров и веса (1—2 кг и более). Крупные градины убивают людей и животных, пробивают черепичные крыши. Даже мелкий град уничтожает посевы, сильно повреждает сады, виноградники и другие ценные культуры (о борьбе с градом см. главу 10).

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.