Класифікація хмар

Спостерігається в природі різноманітність форм хмар у всіляких поєднаннях є результатом складних процесів, що розвиваються в атмосфері.

За структурою хмар і пов’язаних з ними опадів можна судити про стан атмосфери не тільки в момент спостереження, але й про найближчих її зміни. Хмари є одним з найбільш важливих елементів погоди. До речі сказати, до початку систематичного аэрологического зондування хмари були важливим елементом так званої непрямої аерології, так як за хмар судили про процеси у нижній половині тропосфери.

Незважаючи на розвиток досліджень з фізики хмар за допомогою літаючих лабораторій і радіотехнічних засобів, спостереження за хмарністю досі ведуться візуально. Тому визначення форм хмар, їх виду і характеру розвитку відноситься до найбільш важким з спостережень, що ведуться на метеорологічних станціях. Спостереження на станціях ведуться за міжнародною системою класифікації хмар.

В основі сучасної класифікації лежать дві ознаки: зовнішній вигляд хмар і висота їх розташування. Це так звана морфологічна класифікація.

За міжнародною класифікацією хмари поділяються за їх зовнішнім виглядом на 10 пологів. Кожен з них має різні види та різновиди. Тут наведено російські та латинські назви та скорочення:

  • 1) перисті — cirrus (Ci);
  • 2) перисто-купчасті — cirrocumulus (Cc);
  • 3) перисто-шаруваті — cirrostratus (Cs);
  • 4) висококупчасті — altocumulus (Ac);
  • 5) высокослоистые — altostratus (As);
  • 6) шарувато-дощові — nimbostratus (Ns);
  • 7) шарувато-купчасті — stratocumulus (Sc);
  • 8) шаруваті — stratus (St);
  • 9) купчасті — cumulus (Сі);
  • 10) купчасто-дощові— cumulonimbus (Cb).

Ці види хмар між поверхнею землі і тропопаузой по висоті їх розташування ділять на три яруси.

Верхній ярус хмар у високих широтах поширюється від 3 до 8 км, в середніх широтах — від 5 до 13 км та у низьких широтах — від 6 до 18 км.

Середній ярус хмарність — від 2 до 4 в високих широтах, від 2 до 7 км — в середніх і від 2 до 8 км — в низьких широтах.

Нижній ярус хмар обмежений поверхнею землі і висотою 2 км.

До хмар верхнього ярусу відносяться перисті, перисто-купчасті, перисто-шаруваті, до хмар середнього ярусу — висококупчасті, до-хмар нижнього ярусу — шарувато-купчасті, шаруваті, шарувато-дощові. Высокослоистые хмари зазвичай бувають в середньому ярусі, але нерідко проникають і в верхній ярус, а шарувато-дощові з нижнього проникають в середній і навіть у верхній ярус. Купчасті та купчасто-дощові хмари, перебуваючи підставою в нижньому ярусі, при розвитку проникають у верхні яруси.

Шаруваті і шарувато-купчасті хмари утворюються при повільному підйомі і адіабатичному охолодженні повітря. Купчасті та купчасто-дощові хмари виникають при швидкому вертикальному підйомі повітря і зазвичай поширюються до верхньої тропосфери, тому вони називаються також хмарами вертикального розвитку.

Хмари верхнього ярусу складаються з крижаних кристалів. Вони відрізняються волокнистої і ниткоподібний структурою. Перисті хмари іноді виникають в результаті розпаду верхній частині купчасто-дощових хмар, що утворюють «ковадло».

Высокослоистые і шарувато-дощові хмари нерідко утворюють потужні шари, з яких в залежності від температури повітря випадає дощ або сніг.

Шаруваті хмари нижнього ярусу є водяними або змішаними. Щільність їх буває різна. При малій щільності через них просвічує сонце. Якщо шаруваті хмари складаються з кристалів льоду, то біля сонця спостерігаються світлові кола (гало), що утворюються внаслідок заломлення та відбиття світла в льодяних кристалах.

Шарувато-купчасті та висококупчасті хмари утворюються в тих випадках, коли піднімається повітря зустрічає шар з інверсією температури, що перешкоджає подальшому підйому повітря. Ці хмари мають невелику вертикальну потужність. При великому вологовмісту повітря і конвекції у підхмарному шарі повітря шарувато-купчасті хмари можуть дати невеликі опади.

Купчасті та купчасто-дощові хмари утворюються внаслідок термічної конвекції. Вертикальна потужність їх залежить від потужності нестійкий стратифицированного шару повітря. Якщо вологовміст повітря мало і рівень конвекції невисокий, тобто на висоті 2-3 км розташовується затримує шар стійко стратифицированного повітря, то виникають плоскі купчасті хмари — так звані купчасті хмари гарної погоди. Вони характерні для спокійної літньої погоди в антициклонах. Навпаки, при великому вологовмісту повітря і нестійкої стратифікації його, що розповсюджується до середньої та верхньої тропосфери, відбувається розвиток потужної кучевой хмарності і перехід її в купчасто-дождевую7 Випадають з цих хмар опади мають зливовий характер і часто супроводжуються грозами, градом та шквалами.

Про швидкості вертикального руху повітря. Шаруваті, шарувато-дощові та інші фронтальні хмари утворюються в результаті повільного і тривалого підйому повітря на великій території. Це так звані впорядковані вертикальні руху, швидкості яких вимірюються в десятих частках або цілих сантиметрах на секунду. В порівнянні з горизонтальними швидкостями вітру вертикальні його руху у багато разів менше. Однак ці швидкості достатні, щоб при сходженні повітря відбулося таке значне адиабатическое його охолодження, яке зумовило б конденсацію водяної пари і випадання облогових опадів. При цих же швидкостях, але низхідні рухи повітря водяна пара, навпаки, віддаляється від стану насичення, хмари розсіюються і настає ясна погода. Це зазвичай відбувається в системі посилюються антициклонів. Неважко підрахувати, наприклад, що при звичайній у цих випадках швидкості, що дорівнює 3 см/сек, загальний підйом повітря за 12 годин складе майже 1300 м, а за добу вдвічі більше. Такі швидкості підйому або опускання повітря характерні для стійкої стратифікації атмосфери.

Характер опадів (дощ або сніг) залежить від температури повітря. Купчасті та купчасто-дощові хмари утворюються при нестійкій стратифікації атмосфери, тобто коли щільність окремих повітряних обсягів відрізняється від щільності навколишнього повітря. До досягнення рівня конденсації висхідний рух живиться енергією нагрітої підстилаючої поверхні. Конвективні потоки, з якими пов’язані хмари, значну частину своєї енергії отримують за рахунок прихованого тепла фазових переходів води в атмосфері. Так, при конденсації водяної пари виділяється тепло, яке було витрачено на випаровування води. Це тепло сприяє деякому зростанням нестійкості і служить додатковим стимулом до його підйому.

Конвективний підйом повітря може бути і вимушеним, коли маса повітря нестійкої стратифікації зустрічає гірську перешкоду. В цих випадках зростає сходження повітря і посилюються зливові опади.

Коли розвивається кучевое хмара досягає висот, де температура повітря дорівнює або нижче — 10°, -15°, то у верхній частині хмари зазвичай утворюються сніжинки і воно перетворюється в купчасто-дощова. Утворюються сніжинки, падаючи через шар з переохолодженими водяними краплями, обростають льодом. При вільному падінні, проходячи через великий шар повітря з позитивною температурою, сніжинки, оброслі льодом, тобто перетворилися по суті в дрібні градини, тануть і перетворюються на краплинки води. Останні при падінні зливаються, укрупнюються і випадають як можливий дощ.

В купчасто-дощових хмарах характерні висхідного струменя повітря, швидкості яких вимірюються вже не в сантиметрах на секунду, як при утворенні облогових опадів, а в метрах в секунду, тобто в сотні разів більше. При великій нестійкої стратифікації атмосфери швидкості висхідних струменів можуть досягати 10-20 м/сек і більше. Такі швидкості, достатні, щоб повести за собою падаючі дрібні градинки, які при новому падінні в переохолодженій частини хмари повторно обростають льодом. Падаюча градина знову захоплюється висхідними струменями вгору і знову падає. Так продовжується до тих пір, поки градинки не досягнуть таких розмірів, що вже не утримуються у зваженому стані і випадають у вигляді граду. Розмір градин залежить від швидкості висхідних потоків повітря. За розмірами градин можна розрахувати швидкість висхідних потоків. Іноді вони досягають 30-40 м/сек, тобто досягають сили урагану.

ПОДІЛИТИСЯ: