Образование атмосферных осадков

Облака. Классификация облаков

Туманы

Если водяной пар конденсируется в приземном слое воздуха, то образуются туманы. Охлаждение при этом происходитне в результате адиабатического процесса, а вследствие теплоизлуче­ния или адвекции теплых или холодных воздушных масс.

Туманом называется скопление в приземном слое атмосферы мелких ка­пель воды или кристаллов льда или тех и других вместе. При этом уменьшается прозрачность воздуха и видимость. Если она меньше 1 км, то это туман, если в пределах от 1 до 10 км - дымка. Замутнение, создаваемое скоплением в сухом воздухе твердых частиц—пыли, дым и др., называется мглой.

По физическим причинам и географическим условиям фор­мирования туманы разделяются на туманы охлаждения и туманы испа­рения.

В туманах охлаждения различаются радиационные, адвективные и склоновые:

1. Радиационные туманы образуются в теплое время года вечером и ночью при тихой и ясной погоде над реками, озерами и низинами. После захода Солнца вода еще долгое время остается теплой и испаряется; пар поступает в уже охлажденный воздух и конден­сируется.

2. Адвективные туманы возникают в теплой воздушной массе при продвижении ее в холодные места, например с теплого моря на относительно холодную сушу. Особенно часты такие туманы в прибрежных странах, например в Западной Европе.

3. Склоновые туманы образуются на склонах гор в результате адиабатического охлаждения воздуха при подъеме.

В туманах испарения также выделяют несколько видов:

4. Морские туманы, которые бывают над полыньями (незамерзающие участками моря) в зимнее время, когда с водной по­верхности пар поступает в морозный воздух.

5. Осенние туманы возникают над реками, озерами, низинами, когда на относи­тельно теплую воду натекает холодный воздух с суши.

6. Туманы смешения образуются при горизонтальном смеше­нии различных по температуре и влажности воздушных масс. Они часты в местах встреч теплых и холодных течений, например, у Ньюфаундленда. Такую же природу имеют гаруа - туманы на побережьях тропических пустынь), омываемых холодными течениями. Эти туманы в виде мел­кой, все пронизывающей водяной пыли увлажняют песчаную поч­ву и обеспечивают влагой растения пустынь.

7. Городские туманы могут быть вызваны любой из указанных причин, но всегда усиливаются за счет обилия ядер конденса­ции - продуктов горения. Кроме обычных туманов из водяных капель, в индустриальных центрах, особенно Западной Европы, стал частым смог — удушливая смесь тумана, гари дымовых труб и выхлопных газов автомобилей.

Как и всякая особенность климата, туманы подчиняются определенным гео­графическим закономерностям. В полярных широтах они бывают часто и держатся устойчиво. В Арктике отмечается 100 дней с туманами в год. В умеренном поясе особенно часты туманы на берегах морей: на Аляске число туманных дней достигает 24—28 в месяц, на Дальнем Востоке—около 80 в год. В материковом климате туманов значительно меньше. В тропическом поясе туманы редки, но, как уже указывалось, их много на западных берегах, омываемых холодными течениями.

Туманы - часто повторяющееся метеорологическое явление, неблагоприятное для авиации, транспорта и других видов дея­тельности людей. В настоящее время в метеорологии и экологии интенсивно разрабатывается методика их прогнозирования.

Конденсация и сублимация влаги в свободной атмо­сфере дает облака. На ядрах конденсации возникают первичные очень мелкие облачные капли. Обычно они сразу же замерзают и становятся ядрами дальнейшего роста капель как путем конден­сации, так и коагуляции—взаимного слияния. Это происходит при температуре на 10—15° ниже 0° С.

В современной метеорологии выделяют следующие типы облаков:

1. Перистые облака находятся на высоте выше 6 км и состоят из ледяных кристаллов и игл: белые, тонкие облака волокнистого строения, прозрачные, без соб­ственных теней. Основные виды: нитевидные и плотные; много разновидностей. Осадков не дают.

2.Перисто-кучевые облака располагаются на высоте выше 6 км и состоят из ледяных кристаллов и игл: белые тонкие слои или гряды в виде мелких волн и хлопьев, без собственных теней. Делятся на два вида: 1) волнистые и 2) кучевообразные. Осадков не дают.

3. Перисто-слоистые облака находятся на высоте выше 6 км и состоят из ледяных кристаллов. Имеют вид белой однородной тонкой пелены, иногда слегка волни­стой; не размывают солнечного или лунного диска. Осадки земли не достигают.

4. Высококучевые облака располагаются на высоте 2-6 км и состоят из мельчайших капелек, часто переохлажденных: белые, иногда сероватые или синеватые в виде волн, куч, гряд, хлопьев, между которыми видны просветы голубого неба. Иногда могут сливаться. Виды высококучевых облаков: 1) волнистые и 2) кучевообразные. Осадки не выпадают.

5. Высокослоистые облака концентрируются на высоте 2-6 км и состоят из смеси снежинок и мельчайших капелек: серая или си­неватая однородная пелена слегка волнистая. Солнце и Луна просвечивают как сквозь матовое стекло. Обычно закрывают все небо. Летом осадки земли не достигают, зимой дают снегопад. Виды: 1) туманообразные и 2) волнистые.

6. Слоисто-кучевые облака располагаются на высоте 2-6 км и состоят из капелек однородных размеров: серые крупные гряды, волны, кучи или пластины; могут быть разделены просветами или сливаться в сплошной покров. От вы­сококучевых отличаются несколько меньшей высотой, большими размерами куч и большей плотностью. Редко выпа­дают слабые непродолжительные дожди. Обычно осадков не дают. Виды слоисто-кучевых облаков: 1) волнистые и 2) кучевообразные.

7. Слоистые облака располагаются ниже 2 км, внизу они могут сливаться с туманами: однообразный серый слой, сходный с туманом, иногда внизу разорван в клочья. Обычно закрывают все небо, могут быть также в виде разорванных масс. Виды слоистых облаков: 1) туманообразные, 2) волнистые, 3) разорваннослоистые. Могут выпадать морось или редкий снег.

8. Слоисто-дождевые облака находятся на высоте ниже 2 км, внизу могут сливаться с туманом; состоят из крупных капель внизу и мелких вверху: темно-серый об­лачный слой как бы слабо освещенный изнутри. Выпадают обложные дожди или снег, иногда с перерыва­ми. Видов нет.

9.Кучевые облака представляют собой облака вертикального развития и находятся в пределах нижнего и среднего ярусов до 2-3 км; состоят из капелек, система устойчивая, без осадков. Плотные высокие облака с белыми кучевыми и куполообразными вершинами и плоскими основаниями серого или синего цвета. Могут быть в виде отдельных облаков или больших скоплений. Осадки обычно не выпадают. Виды кучевых облаков: 1) плоские, 2) средние, 3) мощные. Много разновидностей - разорвано-кучевые, башеннообразные, орографические и др.

10. Кучево-дождевые (грозовые) облака располагаются на высоте до 2 км и состоят из капель внизу и кристаллов вверху: белые плотные облака с темным основанием, имеют вид огромных наковален, гор и др. Виды кучево-дождевых (грозовых) облаков: 1) лысые, 2) волосатые. Выпада­ют ливневые дожди, град, сопро­вождаемые грозами

Каждое облако представляет собой быстро изменяющееся образование: в одних его частях капельки испаряются и облако как бы «тает», в других - образуются новые облачные массы. Они могут состоять из капель воды, кристаллов льда и быть смешанными. Поэтому и облака различают 1) водяные, 2) ледяные и 3) смешанные. Даже наиболее мощные облачные массы содержат воды относительно немного, до 5 г/м³.

В зависимости от характера вертикальных движений воздуха, высоты его подъема, времени года, объема испарения и других причин облака могут быть весьма разнообразными.

По междуна­родной классификации облачность делится на ярусы:

- нижний ярус: 2 км и ниже;

- средний ярус: от 2 до 6 км;

- верхний ярус – выше 6 км.

Средняя годовая облачность для всей Земли оценивается в 5,4 балла, над сушей - 4,8 балла, над океанами - 5,8 балла. Самые облач­ные места - северные части Атлантического и Тихого океанов, где облачность превышает 8 баллов, самые безоблачные - пусты­ни, не более 1 - 2 баллов.

Географическое значение облаков состоит в том, чтоиз них выпадают осадки; они задерживают часть солнечной радиации и тем самым влияют на световой и тепловой режимы земной по­верхности, препятствуют тепловому излучению Земли, создавая «тепличный эффект». Наконец, облака осложняют работу авиа­ции, аэрофотографирование и др.

Атмосферными осадками называется вода во всех видах твердой и жидкой фазы,которуюполучает земная поверхность из атмосферы. Атмосферные осадки подразделяются на следующие две группы:

а) наземные осадки, образующиеся непосредственноназемных предметах (иней, изморозь);

б) осадки, выпадающие из облаков (дождь, снег, град, крупа, ледяной дождь).

Основную массу осадков доставляют дождь и снег. Начальные облачные капли очень малы,их диаметр колеблется от 7 до 10 мкм. В 1 см³ облака содержится несколько сотен капель воды. Капли таких малых размеров упасть на землю не могут, так как они поддер­живаются теми восходящими токами, которые обеспечили обра­зование самого облака. Вследствие взаимного слияния - коагу­ляции - капли растут. Если сила восходящих токов невелика (на­пример, при спокойном скольжении по фронтальной плоскости, особенно в холодную осеннюю погоду), то даже небольшие капли преодолевают сопротивление воздуха и выпадают в виде мелких моросящих дождей.При мощных восходящих токах в жаркие лет­ние дни, а также всегда в экваториальном поясе на земную поверхность могут упасть только крупные капли. Вот почему грозовые и экваториальные дожди состоят из больших капель, особенно в начале, когда надо пробить мощный восходящий поток теплого воздуха.

Осадки выпадают только из тех облаков, вертикальная мощ­ность которых не менее 3 км, а водность не менее 1 г/м³. В этом случае идут только моросящие дожди. Интенсивные осадки выпа­дают из смешанных облаков, которые коллоидально неустойчивы и в которых на ледяных кристаллах быстро осаждается влага. Водность таких облаков достигает 4 г/м³. При высокой температуре воздуха и мощных восходящих токах на высотах в 4—6 км, где температура составляет - 10 - -15°С, образуются снежинки.

По интенсивности и продолжительности выделяются следующие виды осадков:

1) ливневые осадки, выпадающие из кучево-дождевых (грозовых) облаков;

2) обложные осадки, выпадающие из фронтальных слоисто-дождевых и высококучевых облаков;

3) моросящие осадки, идущие из слоистых и перисто-слоистых облаков.

Дата добавления: 2013-12-13