Хмари вертикального розвитку

Хмари нижнього ярусу

Висота нижньої межі менша ніж 2 км. Хмари нижнього ярусу мають вигляд сірих пасом, валів або формують суцільний покрив. Сонце крізь ці хмари не просвічує. До хмар нижнього ярусу відносяться шарувато-дощові, шарувато-купчасті та шаруваті.

Шарувато-дощові - Nimbostratus (Ns). Зовнішній вигляд: темно-сірий хмарний шар, іноді з жовтуватим або синюватим відтінком. Зазвичай закривають усе небо без просвітів, структура неоднорідна, під час опадів визначити нижню межу важко..

За мікрофізичною будовою Ns складаються з переохолоджених крапель і льодяних кристалів. Зв‘язок з іншими формами хмар: мають тісний зв’язок з Аs, які поступово ущільнюються і опускаються, переходять послідовно від Аs trans. до As op. і Ns.

Умови спостереження з поверхні землі: основна ознака хмар Ns - випадіння облогових опадів.

За класифікацією ВМО хмари Ns відносяться до середнього ярусу, бо за умовами утворення над ними практично завжди знаходяться As, з якими вони утворюють єдину хмарну масу.

Шарувато-купчасті - Stratocumulus (Sc). Зовнішній вигляд: сірі хмари з великих пасом (хвиль), пластин, пластівців, розділених просвітами або злитих в один суцільний покрив, висота основи 0,6-1,5 км, товщина шару 0,2-0,8 км, складаються з дрібних крапель води радіусом 5-7 мкм. Взимку можуть бути переохолоджені і до їхнього складу в невеликій кількості входять і кристали. Sc утворюють суцільний щільний покрив або покрив з просвітами. З більшості різновидів Sc опади не випадають. Зв’язок з іншими формами хмар. Шарувато-купчасті хмари можуть спостерігатися разом з високо-купчастими, деякі їхні різновиди виникають безпосередньо з купчастих хмар.

Шаруваті хмари - Stratus (St). Зовнішній вигляд: однорідний шар сірого або жовто-сірого кольору, що нагадує туман над поверхнею землі, покриває усе небо. Іноді St можуть спостерігатися у вигляді розірваних хмарних мас. Висота підстави 0,1-0,7 км, товщина хмарного шару 0,2-0,8 км. Шаруваті хмари складаються з крапель, середній радіус яких 3-4 мкм, бувають теплі або переохолоджені, можуть іноді давати опади − мряку з дуже маленьких осідаючих крапель. Зв’язок хмар St з іншими формами хмар. Хмари St можуть переходити у Sc, зливатися з Ns, вранці при прогріві і розвитку конвекції можуть перетворитися на купчасті. Від Ns відрізняються відсутністю облогових опадів, більш світлим кольором, малою висотою.

Питання. К хмарам нижнього ярусу відносяться

А) Stratus Б) Ac. В) Сirrocumulus

Хмари вертикального розвитку мають вигляд окремих щільних хмарних мас, сильно розвинених по вертикалі. Їхні підстави знаходяться у нижньому ярусі, а верхівки у середньому або верхньому ярусах. Основа цих хмар плоска, верхівки мають вигляд куполів з опуклостями і нагромадженням хмарних гір і башт. Їхня особлива відзнака - яскраво білий колір, основа може бути сірою або синьою. Відрізняють дві форми: купчасті та купчасто-дощові. Висота нижньої межі у помірних широтах 0,8-1,5 км, вертикальна протяжність може змінюватися від сотень метрів до кількох км.

Купчасті хмари складаються з крапель з переважаючим радіусом 6-10 мкм, при від’ємних температурах краплі знаходяться у переохолодженому стані, опадів зазвичай не дають, окремі краплі можуть долітати до землі. Купчасто-дощові хмари - це завжди суміш крапель і кристалів, з цих хмар випадають бурні зливові опади у вигляді крупнокрапельного дощу, граду, снігу, мокрого снігу, сніжної крупи. З цими хмарами пов’язане таке електричне явище як гроза.

Купчасті хмари - Cumulus (Cu). Зовнішній вигляд: щільні, розвинені по вертикалі хмари з білими куполоподібними або купчастими верхівками і з плоскою сірою або синюватою підставою. Зазвичай купчасті хмари мають чітко окреслені боки. На небі вони можуть існувати у вигляді окремих хмар або скупчення хмар, що закриває усе небо, при цьому підстави окремих хмар знаходяться на одному рівні. Висота підстави 0,8-1,5 км, вертикальна протяжність від 100 м до кількох кілометрів.

Зв‘язок з іншими формами хмар: при розвитку Сu можуть перетворитися на Cb, можуть існувати одночасно з Cb, навесні і влітку можуть спостерігатися на фоні інших хмар, якщо вони не перешкоджають прогріву земної поверхні і розвитку термічної конвекції. При розпаді купчасті хмари переходять у шарувато-купчасті.

Купчасто-дощові хмари - Cumulonіmbus (Cb). Зовнішній вигляд: білі хмари з темними, іноді синюватими основами, що піднімаються у вигляді великих гір, верхівки яких мають волокнисту структуру. У більшості спостерігаються у вигляді окремих хмар, але можуть утворювати і хмарний вал. Між окремими хмарами існують просвіти. Висотапідстави 0,4-1,0 км, вертикальна протяжність близько 3-4 км. Верхня частина хмари складається з кристалів, нижня частина - з крапель, а середня є суміш крапель і кристалів.

Зв‘язок з іншими формами хмар: найчастіше Сb утворюються з Cu cong. Вони можуть спостерігатися одночасно з Ac, As, Ns, Sc, Cu, Frnb, на що вказано вище при опису цих хмар.

Питання:. Хмари вертикального розвитку

А) Шаруваті хмари. Б) купчасто-дощові хмари. В)хмари середнього ярусу

21. Класифікація хмар за умовами утворення. Конвективні хмари

Конвективні хмари утворюються при розвинених висхідних конвективних рухах, мають вигляд купчастих ізольованих хмарних мас, сильно розвинені у висоту і мають порівняно малу горизонтальну протяжність. Купчасті хмари виникають внаслідок термічної та динамічної конвекції.

Купчасті хмари термічної конвекції. Термічна конвекція виникає у результаті перегріву окремих мас повітря при нестійкій температурній стратифікації у нижньому шарі атмосфери. Конвективні висхідні рухи термічного походження виникають над суходолом у теплу пору року в областях зниженого атмосферного тиску. Окремі перегріті маси повітря починають прискорено у вигляді струменів переміщуватися вертикально вгору. Спочатку підйом ненасиченого повітря здійснюється сухоадіабатично до рівня конденсації, потім вологоадіабатично і супроводжується конденсацією водяної пари і утворенням хмари.

Основні рівні, що характеризують конвективні хмари: рівень конденсації, що практично співпадає з нижньою межею хмари; рівень нульової ізотерми, що відокремлює переохолоджену верхню частину хмари від теплої нижньої; рівень вирівнювання температур частинки і повітря; рівень вільної конвекції, до якого поширюються висхідні вертикальні рухи.

Вище рівня вирівнювання вертикальна швидкість починає зменшуватися, але частинка ще деякий час піднімається за рахунок інерції до рівня, де її вертикальна швидкість стає рівною нулю.

Механізм утворення конвективних рухів наступний: після сходу Сонця у приземному шарі починається розвинення турбулентного переносу водяної пари окремими вихорами до висоти 50-100 м. З висотою вихори зростають і утворюються струмені більш крупні. Біля рівня конденсації утворюються струмені, порівнянні з розмірами хмар. У хмарах вертикальні висхідні рухи чергуються з компенсаційними низхідними.

Середній діаметр струменя до висоти 3000 м приблизно 60-100 м, середня кількість - 40 струменів на 1 кв.км або 750 терміків. Середні розміри радіуса струменя лінійно залежать від висоти.

Вранці відмічаються слабо розвинені хмари Сu hum. - купчасті плоскі, які через кілька годин зростають до Cu med. - купчастих середніх, які можуть продовжувати розвиватися і перетворюватися на Сu cong. - купчасті потужні о 13-14 годині за місцевим часом. Всі ці види купчастих хмар є крапельно-водяними, опадів практично ніколи не дають, бо краплі утримуються у хмарі сильними вертикальними висхідними рухами.

При сильній волого-нестійкій стратифікації (термічнаконвекції) Сu cong продовжують зростати досягають висот, де при температурі приблизно -20 ⁰С, частина крапель кристалізується і хмара стає змішаною і перетворюється у Сb - купчасто-дощову хмару. На висотах 8-12 км температури нижчі за -30 ⁰С і верхня частина Сb стає льодяною.

Будова купчасто-дощових хмар. З купчасто-дощовими хмарами пов’язані атмосферні явища, які мають небезпечний характер: зливи, шквали, грози, град.

Життєвий цикл купчасто-дощових хмар поділяють на три стадії в залежності від переважаючих вертикальних струменів: стадія зростання коли більша частина хмари зайнята висхідними рухами;стадія зрілості коли наявні висхідні і низхідні рухи; стадія розпаду коли більша частина зайнята низхідними рухами.

Стадія зростання триває у середньому 10-15хв, стадія зрілості - 15-30хв, стадія розпаду - 30 хвилин. Максимальна швидкість висхідних потоків складає 15 м/с.

Купчасто-дощова хмара може складатися з одного або декількох осередків. Окремі осередки послідовно розвиваються з правої сторони величезної хмарної системи, що приводить до тривалого існування Сb.

Іноді хмара Cb складається з одного конвективного осередку, тривалість існування якого досягає декількох годин, діаметр складає близько 10-15 км. Суперосередок об’єднує висхідний і низхідний потоки. У таких хмарах швидкість висхідних потоків може бути 30-50 м/с. З цими хмарами пов’язані катастрофічні за інтенсивністю зливи, градобиття, шквали - короткочасні посилення вітру з різкою зміною напряму, смерчі.

Купчасті хмари динамічної конвекції виникають при вимушеному підйомі вологого насиченого повітря на холодному атмосферному фронті, що швидко переміщується і у якого за рахунок тертя біля земної поверхні відбувається гальмування повітря і фронтальна поверхня згинається так, що частина теплого повітря знаходиться нижче холодного.

До купчастих хмар динамічної конвекції відносяться також орографічні хмари, що виникають у горах на навітряному боці при натіканні теплого вологого повітря, вимушеного підніматися вздовж схилу. Дуже часто ці хмари на навітряному боці дають опади, у той самий час на підвітряному боці може спостерігатися малохмарне небо. Повторюваність таких умов призводить до того, що кліматологи фіксують підвищені суми опадів на станціях навітряного схилу.

Питання:. Конвективні хмари утворюються

А) при радіаційному охолодженні. Б) термічної конвекції. В) низхідних рухах

22. Класифікація хмар за умовами утворення. Шаруваті хмари

До шаруватоподібних хмар відносяться фронтальні хмари: шарувато дощові Ns, високошаруваті As, перисто-шаруваті Cs, шаруваті хмари радіаційного охолодження St і шарувато-купчасті Sc. Особливість шаруватих хмар у тому, що їхня горизонтальна протяжність у десятки і сотні разів перевищує вертикальну товщину. Зовнішній вигляд - форма, вид, різновид обумовлені умовами формування хмарності, варіацією основних фізичних параметрів.

Фронтальні шаруваті хмари утворюються у теплій повітряній масі теплого або холодного фронтів і розташовуються вздовж фронтального розділу, тобто вони пов’язані з макромасштабними процесами переносу повітря в тропосфері і тому поширюються на великі території і їх величезна хмарна маса може займати практично всю тропосферу.

Шаруваті хмари турбулентного обміну утворюються під нижньою межею нічних інверсійних шарів у граничному шарі атмосфери. Вдень під нижню межу такого шару турбулентні рухи виносять водяну пару, різні домішки, що можуть бути ядрами конденсації. Вночі за рахунок нічного радіаційного охолодження повітря і ядер конденсації на останніх починається конденсація водяної пари, і з часом виникає однорідна за зовнішнім виглядом шарувата хмара St - відносно тонкий шар (товщина 100-200 м). Ці хмари складаються з дуже дрібних крапель і можуть бути теплими або переохолодженими. Вони не є дощовими

Шаруваті хмари радіаційного охолодження St можуть бути верхньою частиною маси туману, що руйнується знизу. Вони виникають вночі поблизу рівня конденсації, коли нічне радіаційне охолодження вологого повітря приводить до зниження температури нижче точки роси. Після сходу Сонця вони швидко розсіюються за рахунок підвищення температури і випаровування.

Питання: Шаруватоподібні хмари це

А)Cb. Б) Ci. В) Ns.

23. Мікрофізичні характеристики хмар

Спектри розмірів крапель у хмарі. У хмарі зустрічаються краплі радіусом від тисячних часток мм до декількох мм. Мінімальний радіус крапель не виходить за межі 0,1-1,5 мкм. Найбільш хмарні краплі зосередженні в інтервалі r_min- r_mod. Модальний радіус складає r_mod =20-30 мкм. Краплі, що перевищують ці розміри, називають крупними, краплі, радіус яких більший за 100 мкм понадкрупними. Кількість крупних крапель сягає 1%, а понад крупних - 0,001% від загальної кількості в одиниці об’єму. Основна маса крапель має радіус 3-10 мкм.

Водність хмари d (г/м³)− це маса усіх крапель і кристалів льоду, що знаходяться в одиничному об’ємі хмари. Середні значення водності хмар знаходяться у межах від 0,15 до 0,40 г/м³. При цьому найбільшу водність мають хмари St, As і Ns у всі сезони. У кристалічних хмарах водність складає приблизно від 0,017 до 0,200 г/м³. Велика водність в конвективних хмарах і може досягати значення 3,5 г/м³.

Форма кристалів у кристалічних хмарах залежить від умов їх формування. Переважають витягнуті і плоскі гексагональні кристали, стовпчики і пластинки. Кількість кристалів в одиничному об’ємі повітря 10-25, довжина кристала 0,6-1,0 мм, водність 0,15-0.25 г/м³, щільність 0,6-0,9 г/см³.

Вологовміст хмари q − кількість води у вертикальному стовпі одиничного перерізу хмари, або товщина шару (мм) осадженої води або кг/м²

Питання: Мікрофізичні характеристики хмар це

А) від хмар. Б)Інтенсивність опадів. В) Водність хмар

24. Види опадів. Вимір кількості опадів

Опади − краплі води і кристали льоду, які випадають на земну поверхню з хмар. Кількість опадів вимірюється товщиною шару рідкої води у мм, який міг би утворитися на горизонтальній непроникній поверхні.

Інтенсивність опадів I це кількість опадів, що випадають за одиницю часу.

Концентрація крапель n cм ⁻³ − кількість крапель в одиниці об’єму хмари.

Види опадів із хмар. Визначають наступні види:

1. Мряка −опади, що складаються із малих крапель, радіус яких <0,25 мм і вони здаються завислими у повітрі, інтенсивність мряки менша за 0,25 мм/год, швидкість падіння крапель 0,3 м/с.

2. Дощ, зливовій дощ − рідкі опади, радіус крапель > 0,25 мм і до 2,5 мм. 3.

3. С ніг, сніг зливовій − тверді опади у вигляді кристалів. Основні форми сніжинок: голочки, стовпчики і пластинки та велика кількість їх комбінацій.

4. Град − часточки льоду кулястої форми

Питання: Інтенсивність опадів вимірюється в

А) мм. Б) м/с. В) мм/год.

Дата добавления: 2014-01-07