МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Содержание статьи

• Осадки, выпадающие из облаков (классификация осадков).
• Классификация облаков.
• Форма осадков.

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ – явления в атмосфере.

Осадки, выпадающие из облаков (классификация осадков).

Интенсивность и количество осадков зависят от содержания воды, а также от скорости и амплитуды охлаждения воздуха. Выделяются два основных типа осадков. Первый – это осадки, выпадающие на обширной территории в результате циклонической деятельности, их можно подразделить на фронтальные и нефронтальные. Фронтальные формируются, когда теплый воздух поднимается над холодным, нефронтальные – когда происходит горизонтальная конвергенция и поднимающийся воздух перетекает в область низкого давления. Осадки второго типа выпадают на меньшей территории и представляют собой более интенсивные грозовые ливни, при которых более теплый воздух нижних слоев быстро выносится вверх сильными конвективными течениями. Осадки конвективного типа могут быть одной из стадий циклона, и оба типа осадков могут усиливаться за счет дополнительного подъема воздуха над высокими формами рельефа.

При определенных условиях из облаков выпадают осадки, т.е. капли или кристаллы достаточно крупных размеров, которые не могут удерживаться в атмосфере во взвешенном состоянии. Наиболее типичны и важны дождь и снег, однако есть еще несколько видов осадков, отличающихся от типичных форм дождя и снега. В зависимости от физических условий образования (по генетическому признаку) осадки подразделяют на три вида. Из облаков упорядоченного восходящего движения (слоисто-дождевых и высокослоистых), связанных с фронтами, выпадают обложные осадки. Это осадки средней интенсивности. Они выпадают сразу на больших площадях (порядка сотен тысяч квадратных километров), распространяются сравнительно равномерно и продолжаются достаточно длительное время (порядка десятков часов). В области, захваченной фронтальной облачной системой, осадки отмечаются на всех или на большинстве станций и суммы осадков на отдельных станциях не слишком сильно отличаются одна от другой. Наибольший процент в общем количестве осадков в умеренных широтах составляют именно обложные осадки.

Классификация облаков.

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-кучевые – Stratocumulus (Sc);
8. Слоистые – Stratus (St);
9. Кучевые – Cumulus (Cu);
10. Кучево-дождевые – Cumulonimbus (Cb).

Из кучево-дождевых облаков, связанных с конвекцией, выпадают интенсивные, но недолгие ливневые осадки. Сразу же после начала они могут иметь большую интенсивность, но вскоре быстро обрываются. Их сравнительно небольшая продолжительность объясняется тем, что они связаны с отдельными облаками или узкими зонами облаков. В холодной воздушной массе, движущейся над теплой земной поверхностью, ливневый дождь в каждом конкретном пункте иногда продолжается всего несколько минут. При местной конвекции летом над сушей, когда атмосфера неустойчива в течение всего дня и непрерывно образуются кучево-дождевые облака или при прохождении фронтов ливни иногда продолжаются часами. По наблюдениям в США, средняя площадь, одновременно захватываемая одним и тем же ливневым дождем, около 20 квадратных километров. Интенсивность ливневых осадков сильно колеблется. Даже во время одного дождя количество осадков, выпавшее на расстоянии всего 1–2 км, может различаться на 50 мм. Ливневые осадки являются основным видом осадков в низких тропических и экваториальных зонах. Кроме обложных и ливневых осадков различают еще осадки моросящие. Это внутримассовые осадки, выпадающие из слоистых и слоисто-кучевых облаков, типичных для теплых или местных устойчивых воздушных масс. Вертикальная протяженность этих облаков невелика, поэтому в теплое время года осадки могут выпадать из них только в результате взаимного слияния капель. Выпадающие жидкие осадки – морось – состоят из очень мелких капелек. Зимой при низких температурах такие облака могут содержать кристаллы, тогда вместо мороси из них выпадают мелкие снежинки и так называемые снежные зерна. Как правило, моросящие осадки не дают существенных суточных количеств влаги. Зимой они заметно не увеличивают снежный покров. Только в особых условиях, например, в горах, морось может быть более интенсивной и обильной.

Форма осадков.

По форме различают следующие виды осадков.

Дождь

Дождь – жидкие осадки, состоящие из капель диаметром 0,5–6 мм. Капли более значительных размеров при падении разбиваются на части. В ливневых дождях величина капель больше, чем в обложных, особенно в начале дождя. При отрицательных температурах иногда могут выпадать переохлажденные капли. Соприкасаясь с земной поверхностью, они замерзают и покрывают ее ледяной коркой.

Морось

Морось – жидкие осадки, состоящие из капель диаметром порядка 0,5–0,05 мм с очень малой скоростью падения. Они легко переносятся ветром в горизонтальном направлении.

Снег

Снег – твердые осадки, состоящие из сложных ледяных кристаллов (снежинок). Формы их разнообразны и зависят от условий образования. Основная форма снежных кристаллов – шестилучевая звезда. Звезды получаются из шестиугольных пластинок, потому что сублимация водяного пара наиболее быстро происходит на углах пластинок, где и нарастают лучи. На этих лучах, в свою очередь, создаются разветвления. Диаметры выпадающих снежинок могут быть очень различными (в среднем, порядка нескольких миллиметров). Снежинки при падении часто сливаются в крупные хлопья. При температурах, близких к нулю и выше нуля, выпадает мокрый снег или снег с дождем. Для него характерны крупные хлопья. Из слоисто-дождевых и кучево-дождевых облаков при отрицательных температурах выпадает еще крупа, снежная и ледяная, – осадки, состоящие из ледяных и сильно озерненных снежинок диаметром более 1 мм. Чаще всего крупа наблюдается при температурах, близких к нулю, особенно осенью и весной. Снежная крупа имеет снегоподобное строение: крупинки легко сжимаются пальцами. Ядрышки ледяной крупы имеют оледеневшую поверхность. Раздавить их трудно, при падении на землю они подскакивают. Из слоистых облаков зимой вместо мороси выпадают снежные зерна – маленькие крупинки диаметром менее 1 мм, напоминающие манную крупу. Зимой при низких температурах из облаков нижнего или среднего яруса иногда выпадают снежные иглы – осадки, состоящие из ледяных кристаллов в виде шестиугольных призм и пластин без разветвлений. При значительных морозах такие кристаллы могут возникать в воздухе вблизи земной поверхности. Они особенно хорошо видны в солнечный день, когда сверкают своими гранями, отражая солнечные лучи. Из подобных ледяных игл состоят облака верхнего яруса. Особый характер имеет ледяной дождь – осадки, состоящие из прозрачных ледяных шариков (замерзших в воздухе капель дождя) диаметром 1–3 мм. Их выпадение ясно говорит о наличии инверсии температуры. Где-то в атмосфере есть слой воздуха с положительной температурой, в котором выпадающие сверху кристаллы растаяли и превратились в капли, а под ним – слой с отрицательной температурой, где капли замерзли. Летом в достаточно жаркую погоду из кучево-дождевых облаков иногда выпадает град.

Град

Град – осадки в виде кусочков льда шарообразной или неправильной формы (градин) диаметром от нескольких миллиметров и более. Масса градин в отдельных случаях превышает 300 г. Градины состоят из белого матового ядра и далее из последовательных прозрачных и мутных слоев льда. Град выпадает из кучево-дождевых облаков при грозах и, как правило, вместе с ливневым дождем. Вид и размеры градин говорят о том, что они в течение своей «жизни» многократно увлекаются то вверх, то вниз сильными токами конвекции. В результате столкновения с переохлажденными каплями градины наращивают свои размеры.

В нисходящих токах градины опускаются в слои с положительными температурами, где обтаивают сверху затем в восходящих потоках они снова поднимаются вверх и замерзают с поверхности и т.д. Для образования градин необходима большая водность облаков, поэтому град выпадает только в теплое время года при высоких температурах у земной поверхности. Чаще всего град выпадает в умеренных широтах, а с наибольшей интенсивностью – в тропиках. В полярных широтах град не наблюдается. Отмечены случаи, когда град долго лежал на земле слоем в несколько десятков сантиметров. Град часто вредит посевам и уничтожает их (градобития). В отдельных случаях от него могут пострадать животные и даже люди.

Гроза

Гроза – электрическое атмосферное явление, при котором в мощных кучево-дождевых облаках или между облаками и земной поверхностью возникают многократные электрические разряды (молнии), сопровождающиеся громом. Грозам обычно сопутствуют шквалистые ветры, ливневые осадки, нередко с градом.

Средняя продолжительность ливневого дождя – 25 минут, в основном, сильный дождь продолжается от 5–15 мин., затем его интенсивность ослабевает, причем гораздо медленнее, чем нарастает в начале его выпадения.

По условиям развития грозы разделяются: на внутримассовые и фронтальные.

Внутримассовые грозы над материком возникают в результате местного прогревания воздуха от земной поверхности, что приводит к развитию в нём восходящих токов местной конвекции и к образованию мощных кучево-дождевых облаков. Поэтому внутримассовые грозы над сушей развиваются преимущественно в послеполуденные часы. Над морями наиболее благоприятные условия для развития конвекции наблюдаются в ночные часы, и максимум в суточном ходе приходится на 4–5 часов утра.

Фронтальные грозы возникают на фронтальных разделах, т.е. на границах между теплыми и холодными воздушными массами и не имеют регулярного суточного хода. Над материками умеренного пояса они наиболее часты и интенсивны летом, в засушливых районах – весной и осенью. Зимние грозы возникают в исключительных случаях – при прохождении особенно резких холодных фронтов.

Грозы на Земле распределены неравномерно: в Арктике они возникают раз в несколько лет, в умеренном поясе в каждом отдельном пункте бывает несколько десятков дней с грозами. Тропики и экваториальная область являются самыми грозоопасными районами Земли и получили название «пояс вечных гроз», у них свой «полюс» – район Бютензорга на острове Ява: здесь грозы буйствуют 322 дня в году. В пустыне Сахара гроз вообще почти не бывает.

Гром

Гром – звуковое явление в атмосфере, сопровождающее молнию. Гром вызывается колебаниями воздуха в результате быстрого нагревания и расширения воздуха на пути молнии. Гром имеет характер длительных раскатов и обычно слышен на расстоянии не более 15-20 км. Раскаты грома объясняются отражением звука от облаков, а также тем, что молния имеет большую длину, и звук от разных ее участков доходит до уха наблюдателя не одновременно.

Молния

Молния – гигантский электрический искровой разряд в атмосфере между облаками или между облаками и земной поверхностью длиной несколько километров, диаметром десятки сантиметров и длительностью десятые доли секунды (линейная молния). Изредка наблюдаются шаровые молнии. Обычно молния –это яркая вспышка света, она сопровождается громом и содержит несколько повторных разрядов, длительность многократной молнии иногда превышает 1 с.

Эдвард Кононович