Jaké mraky se tvoří v teplém období. Proč se tvoří mraky? Vzduchové proudy v kupovitých oblacích
Každý viděl mraky. Mohou být velké a malé, téměř průhledné a velmi husté, bílé nebo tmavé, před bouří. Mají různé tvary a připomínají zvířata a předměty. Ale proč tak vypadají? O tom si povíme níže.
Co je to cloud
Každý, kdo letěl letadlem, pravděpodobně „proletěl“ mrakem a všiml si, že vypadá jako mlha, jen není přímo nad zemí, ale vysoko na obloze. Srovnání je celkem logické, protože oba jsou obyčejné páry. A ta se zase skládá z mikroskopických kapiček vody. odkud pocházejí?
Tato voda stoupá do ovzduší v důsledku odpařování z povrchu země a vodních ploch. Největší hromadění oblačnosti je proto pozorováno nad moři. Během roku se z jejich povrchu vypaří asi 400 tisíc kubických kilometrů, což je 4krát více než na pevnině.
co jsou zač? Vše závisí na skupenství vody, která je tvoří. Může být plynný, kapalný nebo pevný. Může se to zdát překvapivé, ale některé mraky jsou ve skutečnosti vyrobeny z ledu.
Již jsme zjistili, že mraky vznikají v důsledku nahromadění velkého množství vodních částic. K dokončení procesu je však zapotřebí spojovací článek, ke kterému se kapky „přilepí“ a shromáždí se. Často tuto roli hraje prach, kouř nebo sůl.
Klasifikace
Nadmořská výška lokality do značné míry určuje, z čeho se mraky tvoří a jak budou vypadat. Bílé hmoty, které jsme zvyklí vídat na obloze, se zpravidla objevují v troposféře. Jeho horní hranice se liší v závislosti na geografické poloze. Čím blíže je oblast k rovníku, tím vyšší standardní oblačnost se může tvořit. Například v oblasti s tropickým klimatem se hranice troposféry nachází v nadmořské výšce přibližně 18 km a nad polárním kruhem - 10 km.
Tvorba mraků je možná i ve vysokých nadmořských výškách, ale v současnosti jsou špatně prozkoumány. Například ve stratosféře se objevují perleťové a v mezosféře stříbřité.
Troposférická oblaka se konvenčně dělí na typy v závislosti na nadmořské výšce, ve které se nacházejí - v horní, střední nebo dolní vrstvě troposféry. Pohyb vzduchu má také velký vliv na tvorbu oblačnosti. V klidném prostředí se tvoří cirry a stratusy, ale pokud se troposféra pohybuje nerovnoměrně, zvyšuje se pravděpodobnost kupovité oblačnosti.
Horní patro
Tato mezera pokrývá část oblohy ve výšce více než 6 km až k okraji troposféry. Vzhledem k tomu, že teplota vzduchu zde nestoupá nad 0 stupňů, lze snadno uhodnout, z čeho se tvoří mraky v horní vrstvě. Může to být jen led.
Na základě jejich vzhledu jsou zde umístěné mraky rozděleny do 3 typů:
- Cirrus. Mají zvlněnou strukturu a mohou vypadat jako jednotlivé nitě, pruhy nebo celé hřebeny.
- Cirrocumulus sestávají z malých kuliček, kudrlinek nebo vloček.
- Cirrostratus Představují průsvitné zdání látky „pokrývající“ oblohu. Tyto typy mraků se mohou rozprostírat po celé obloze nebo zabírat jen malou plochu.
Výška oblačnosti v horní vrstvě se může značně lišit v závislosti na různých faktorech. Může to být několik set metrů nebo desítky kilometrů.
Střední a nižší vrstva
Střední vrstva je součástí troposféry, obvykle se nachází mezi 2 a 6 km. Nacházejí se zde oblaka Altocumulus, což jsou objemné šedé nebo bílé hmoty. V teplém období se skládají z vody a v chladném období tedy z ledu. Druhým typem oblaku je altostratus. Mají a často zcela zakrývají oblohu. Takové mraky přenášejí srážky ve formě mrholení nebo slabého sněžení, ale jen zřídka se dostanou na povrch země.
Nižší vrstva představuje oblohu přímo nad námi. Mraky zde mohou být 4 typů:
- Stratocumulus ve formě bloků nebo šachet šedé barvy. Pokud teploty nejsou příliš nízké, mohou se vyskytnout srážky.
- Vrstvený. Jsou umístěny pod všemi ostatními a mají šedou barvu.
- Nimbostratus. Jak je patrné z názvu, nesou srážky a jsou zpravidla plošného charakteru. Jedná se o šedé mraky, které nemají konkrétní tvar.
- Kupa. Některé z nejznámějších mraků. Vypadají jako silné hromady a palice s téměř plochou základnou. Taková oblačnost srážky nepřináší.
Existuje ještě jeden druh, který není zahrnut v obecném seznamu. Jedná se o mraky cumulonimbus. Vyvíjejí se vertikálně a jsou přítomny v každé ze tří vrstev. Taková oblačnost přináší přeháňky, bouřky a kroupy, proto se jim často říká bouřky nebo přeháňky.
Životnost cloudu
Pro ty, kteří vědí, z čeho mraky vznikají, může být zajímavá i otázka jejich životnosti. Velkou roli zde hraje vlhkost. Je to jakýsi zdroj vitality pro mraky. Pokud je vzduch v troposféře dostatečně suchý, mrak dlouho nevydrží. Pokud je vlhkost vysoká, může se vznášet na obloze déle, dokud nebude silnější produkovat srážky.
Co se týče tvaru oblaku, jeho životnost je velmi krátká. Částice vody mají tendenci se neustále pohybovat, vypařovat a znovu se objevovat. Stejný tvar mraku tedy nelze udržet ani 5 minut.
O cirech jsme mluvili, nyní je čas přejít k popisu kupovité a stratové oblačnosti. Jak již bylo zmíněno, ne všechny mraky jsou důležité při předpovědi počasí pro plachtění. Cirrus jsou indikátory dlouhého dosahu a znamenají rychlou změnu podmínek. Kupovitá oblaka typicky zahrnují nestabilní masu vzduchu – teplý vzduch stoupá a mísí se s chladnějším vzduchem. Tyto mraky se mohou vyvinout v cumulonimbus nebo bouřky. Velké kupovité mraky jsou nejdůležitějším typem oblačnosti pro předpověď počasí pro jachting, protože mohou způsobit střih větru, náhlé bouře a vyžadují maximální respekt.
Altocumulus (Ac)
Popis oblačnosti: altocumulus (Ac) - typická oblačnost pro teplé období. Nachází se zpravidla nad svahy obrácenými ke slunci. Někdy dosáhnou stadia mohutných kupovitých oblaků.
Lentikulární altocumulus mraky - Altocumulus lenticularis (Ac lent)
Popis oblaků: lentikulární oblaka altocumulus - Altocumulus lenticularis (Ac lent) - jednotlivé spíše husté oblaky lentikulárního nebo doutníkového tvaru s hladkými obrysy a zvlněným okrajem. Vznikají v nadmořské výšce 2-6 km. Srážky mohou padat ve formě jednotlivých kapek nebo sněhových vloček. Na rozdíl od oblaků cirrocumulus mohou mít zastíněné části, které se obvykle skládají z kapiček vody.
Vznikají vlivem vlnových pohybů vzduchu na vysoko položených hranicích inverzí, zejména před studenými frontami nebo okluzními frontami.
Průsvitné mraky altocumulus - Altocumulus translucidus (Ac trans)
Popis oblaků: průsvitné vysoké kupovité oblaky - Altocumulus translucidus (Ac trans) se obvykle skládají z ostře ohraničených prvků (vlny, desky), vyznačující se heterogenní hustotou Husté plochy šedé barvy se střídají s tenkými, více osvětlenými částmi průhledné bílé barvy. V tenkých částech se mohou skrz kupovité mraky objevit nebeská tělesa nebo modrá obloha. Vznikají v nadmořské výšce 2-6 km. Srážky mohou padat ve formě jednotlivých kapek nebo sněhových vloček.
Ac trans se obvykle vyskytuje v důsledku vzestupu teplých vzduchových mas a také příchodu studené fronty, která vytlačí teplý vzduch vzhůru. Proto přítomnost Ac trans za teplého a vlhkého letního rána často předznamenává blížící se výskyt bouřkových mraků nebo změnu počasí.
Neprůhledné vysoce stratové mraky - Altostratus opacus (As op)
Popis oblaků: neprůhledné vysoce vrstevnaté oblaky - Altostratus opacus (As op) jsou stejnoměrnou pokrývkou šedé barvy, často s proměnlivou hustotou, což se projevuje stupněm jejich nasvícení (na některých místech jsou mraky tmavší, jinde světlejší) . Slunce a měsíc neprosvítají skrz tyto stratové mraky, ale jejich umístění lze určit podle nejasné světelné skvrny na oblacích. Tvoří se v nadmořské výšce 3-5 km ve formě závoje světle šedé nebo namodralé barvy, ve kterém lze rozlišit pruhy nebo vlákna. Téměř vždy nahrazují oblaka cirrostratus.
Nejčastěji k nim dochází při sestupu a zhutňování oblaků cirrostratus. Skládají se z malých kapiček vody, ale vršek těchto stratusových mraků může dosáhnout horní vrstvy a sestávat z ledových krystalků. V tomto případě ledové krystaly padající do hlavní hmoty oblaku stratus fungují jako kondenzační jádra a způsobují srážky. Ale ve středních a jižních zeměpisných šířkách srážky zpravidla nedosahují na zem kvůli odpařování. V zimě přichází sníh z těchto vrstevnatých mraků.
Opačně pokrývají velké prostory, když sestupují, jejich základny jsou hustší a pod nimi se objevují malé tmavé skvrny.
Altocumulus floccus (Ac fl)
Popis oblaků: oblaka flocculus altocumulus - Altocumulus floccus (Ac fl) - jsou bílé vločky kupovitých oblaků potrhaných na okrajích, poměrně rychle mění svůj tvar. Vznikají ve výšce 2-6 km v důsledku konvektivního pohybu vzduchu ve vrstvě nad 2 km. Srážky mohou padat ve formě jednotlivých kapek nebo sněhových vloček. Na rozdíl od oblaků cirrocumulus mohou mít zastíněné části, které se obvykle skládají z kapiček vody.
Oblačnost Altocumulus se obvykle vyskytuje jako důsledek vzestupu teplých vzduchových mas a také příchodu studené fronty, která tlačí teplý vzduch vzhůru. Proto přítomnost mraků altocumulus za teplého a vlhkého letního rána často předznamenává blížící se výskyt bouřkových mraků nebo změnu počasí.
Průsvitné vysoké vrstevnaté mraky - Altostratus translucidus (As trans)
Popis oblaků: průsvitné vysokovrstvé mraky - Altostratus translucidus (As trans). Nápadná je zvlněná struktura oblaku stratus, sluneční kruh slunce je docela viditelný. Na zemi se někdy mohou objevit docela viditelné stíny. Pruhy jsou jasně viditelné. Přikrývka stratusových mraků obvykle postupně pokryje celou oblohu. Výška základny se pohybuje v rozmezí 3-5 km, tloušťka oblaků stratus Ac trans je v průměru asi 1 km, ojediněle až 2 km. Srážky padají, ale v jižních a středních zeměpisných šířkách v létě zřídka dosáhnou země.
Orografická vysoce stratová oblaka a nimbostratová oblaka - Altostratus a Nimbostratus (As a Ns)
Popis oblaků: Orografická vysokovrstvá oblaka a oblaka nimbostratus - Altostratus a Nimbostratus (As a Ns) se tvoří na návětrných svazích pohoří. Pokud na hory proudí silný proud vlhkého vzduchu, dochází k tvorbě oblačnosti hlavně na jejich návětrných svazích. Mraky mají zpočátku podobu vysoce vrstevných oblaků a poté rostou vzhůru do větších výšek. Horizontální a šikmý rozsah viditelnosti ve stratové oblačnosti se rychle mění.
Denní oblačnost stratocumulus - Stratocumulus diurnalis (Sc diur)
Popis oblaků: Denní oblaky stratocumulus - Stratocumulus diurnalis (Sc diur) vznikají z kupovitých oblaků při jejich šíření. K šíření nedochází ve střední, ale ve spodní vrstvě (pod inverzní hranicí, umístěnou dosti nízko V počáteční fázi tvorby je jasně patrná jejich souvislost s Cu, jejíž jednotlivé vrcholy vystupují z vrstvy Sc). Je konvenčně přijímáno, že zdánlivá velikost prvků stratocumulus mraků přesahuje desetkrát průměr Slunce. Oblaka Stratocumulus vznikají díky vlnovým pohybům v inverzních vrstvách nacházejících se pod 2 km na zemském povrchu.
Šířící se večerní mraky stratocumulus - Stratocumulus vesperalis (Sc vesp)
Popis oblačnosti: večerní rozšiřující se oblačnost stratocumulus - Stratocumulus vesperalis (Sc vesp) se vyskytuje večer s obvyklým šířením kupovité oblačnosti v důsledku slábnutí vzestupných pohybů vzduchu (konvekce). Mají vzhled plochých protáhlých hřebenů stratocumulus mraků, které se tvoří, když se vrcholy kupovitých mraků usadí a jejich základny se rozšíří. Skládají se z kapek, při negativních teplotách - z podchlazených kapek nebo z jejich směsi s krystaly a sněhovými vločkami.
Průsvitné mraky stratocumulus - Stratocumulus translucidus (Sc trans)
Popis oblaků: průsvitné mraky stratocumulus - Stratocumulus translucidus (Sc trans) šedé mraky skládající se z velkých hřebenů (vln) desek nebo bloků oddělených mezerami. Mezi tím je vidět horní vrstva průsvitných mraků stratocumulus nebo modrá obloha. Výška základny je v rozmezí 0,5, -1, 5 km. Tloušťka vrstvy je od 200 do 800 metrů. Skládají se z kapek, při záporných teplotách z podchlazených kapek nebo z jejich směsi s krystaly a sněhovými vločkami. Ve většině případů nejsou žádné srážky.
Ploché kupovité mraky Cumulus humulus (Cu hum)
Popis oblaků: plochá kupovitá oblaka Cumulus humulus (Cu hum) - po obloze roztroušená, poměrně hustá kupovitá oblaka s jasnými horizontálními základnami, vertikálně málo vyvinutá. Jsou pozorovány hlavně v teplé sezóně. Obvykle se objevují ráno, největšího rozvoje dosahují kolem poledne a večer se rozprostírají a mění se ve stratocumulové večerní mraky. Občas pozorován v mírných zeměpisných šířkách v zimě. Přítomnost plochých kupovitých mraků Cu hukot označuje zavedené dobré počasí a nazývá se „mraky se slušným počasím“
Mlha stratusová - Stratus nebulosus (St neb)
Popis oblaků: mlhavé stratusové mraky - Stratus nebulosus (St neb). Zcela stejnoměrná vrstva šedé nebo nažloutlé barvy, podobná mlze vznesené nad povrchem země. Obvykle celou oblohu pokrývají mlžné stratusové mraky. Výška základny je v rozmezí 0,1 až 0,7 km, ale někdy se mraky spojují s přízemní mlhou. Občas může z mraků padat mrholení nebo drobná sněhová zrnka (jemný sníh), což výrazně snižuje viditelnost. Vznikají zpravidla ochlazováním relativně teplého vzduchu při jeho pohybu po chladném podložním povrchu nebo při radiačním ochlazování spodní vrstvy vzduchu v noci nebo několik dní po sobě.
Zlomený déšť - Fractonimbus (Frnb)
Popis oblaků: přerývaný déšť - Fractonimbus (Frnb) tmavě šedé mraky, někdy s nažloutlým nebo namodralým nádechem. Při srážkách se vrstva oblačnosti jeví v intervalu mezi srážkami homogenní, je patrná její heterogenita až zvlnění. Mraky pokrývají celou oblohu bez jakýchkoli mezer. Výška základny je od 0,1 km do 1 km. Tloušťka základny se pohybuje mezi 2-3 km, někdy však dosahuje 5 km. Slunce a měsíc přes Frnb neprosvítají a jejich umístění nelze ani přibližně zaznamenat. Srážky padají ve formě nepřetržitého deště nebo sněhu, někdy občas.
Hlavním procesem utváření Frnb je ochlazování vzduchu při jeho pohybu vzhůru podél nakloněné čelní plochy v blízkosti přední části.
Mlha
Mlha. Soubor kondenzačních produktů (kapky nebo krystaly nebo obojí) suspendovaných ve vzduchu přímo nad povrchem Země. Vyskytuje se v důsledku pohybu vzduchové hmoty na chladnější podkladový povrch.
Husté mraky stratocumulus - Stratocumulus opacus (Sc op)
Popis oblaků: hustá oblaka stratocumulus - Stratocumulus opacus (Sc op) je vrstva tmavě šedých oblaků sestávající ze splývajících bloků nebo plátů. Husté oblaky stratocumulus přetrvávají, dokud je jejich spodní povrch dostatečně zřetelný a lze na něm rozlišit hřbety, hřbety nebo jednotlivé desky. Když se prvky mraků zcela spojí a vrstva se stane homogenní, z oblaků se stane nimbostratus Ns nebo stratus. Oblaka Stratocumulus (Sc op) se tvoří ve většině případů v homogenních vzduchových hmotách. Výška základny je v rozmezí 0,5-1,5 km. Tloušťka vrstvy je od 0,2 do 0,8 km. Přes (Sc op) není obloha vidět, při této formě oblačnosti je nemožné určit polohu Slunce nebo Měsíce. Srážky mohou padat v podobě deště nebo občasného sněžení.
Zvlněná stratusová oblačnost - Stratus undulatus (St und)
Popis oblaků: zvlněná vrstevná oblačnost - Stratus undulatus (St und), jednolitá šedá nebo žlutošedá vrstva vrstevnaté oblačnosti, na jejíž spodní ploše lze rozeznat slabé vlny. Tyto vlny jsou pro svou velkou délku a nízké umístění někdy patrné pouze v podobě pravidelného střídání tmavších a světlejších míst. Výška základny se obvykle pohybuje v rozmezí 0,2-0,7 km. Slunce a měsíc nesvítí skrz mraky. Zvlněná stratusová oblaka se skládají z kapiček, které jsou podchlazené při nízkých teplotách.
Z mraků může padat mrholení nebo drobná sněhová zrnka, která výrazně zhoršují viditelnost. Vznikají převážně v homogenní vzduchové hmotě. Zvlněná vrstevná oblačnost se tvoří hlavně díky ochlazování relativně teplého vzduchu při jeho pohybu po chladném podložním povrchu nebo kvůli radiačnímu ochlazování spodní vrstvy vzduchu během noci nebo několika dní po sobě. Jedním z důvodů vzniku zvlněných vrstevnatých oblaků může být přenos vodní páry turbulentními pohyby vzhůru do subinverzní vrstvy a kondenzace přebytečné páry v horní části vrstvy. Difúze vodní páry do subinverzní vrstvy nad jejich teplou vzduchovou hmotou je také možná, pokud je vlhčí než spodní vrstva vzduchu. Velký význam pro vznik má přítomnost teplotní inverzní vrstvy umístěné v malé výšce nad zemským povrchem.
Mocné kupovité mraky - Cumulus congestus (Cu cong)
Popis mraků: mocné kupovité oblaky - oblaky Cumulus congestus (Cu cong), které jsou vysoce vertikálně vyvinuté. Některé z nich jsou částečně roztrhané, střapaté, v podobě věží nakloněných na stranu. Tloušťka je 1,5 - 2x větší než základna kupovitého oblaku. Vršek kupovitého oblaku je oslnivě bílý, víří, základna je potemnělá. Ve střední části mocné kupovité mraky zcela zakrývají slunce, zatímco okraje prosvítají a často se tvoří koruny. Obvykle nejsou žádné srážky. Vznikají především v důsledku silných vzestupných proudů vzduchu způsobených nerovnoměrným ohřevem podkladového povrchu. Vývoj Cu congu v létě vede k rozvoji cumulonimby a vydatných srážek.
Střední kupovité mraky - Cumuluc mediocris (Cu med)
Popis oblaků: Střední kupovitá oblaka - Cumuluc mediocris (Cu med), objevující se jako izolované masy mraků, bílé kupy s šedou plochou základnou a bílými vršky, připomínající květák. Vertikální rozměry střední kupovité oblačnosti jsou srovnatelné s horizontálními. Výška základny v mírných zeměpisných šířkách je obvykle od 0,8 do 1,5 km. Může však kolísat ve významných mezích v závislosti na hodnotách relativní vlhkosti na povrchu země. Vertikální délka od stovek metrů do několika kilometrů. Obvykle se tvoří v důsledku konvekce teploty nebo frontálního vzestupu. Jsou mezilehlé mezi Cu hum a Cu cong. Srážky obvykle nespadají ze střední kupovité oblačnosti. V mírných zeměpisných šířkách mohou z Cu medu padat ojedinělé kapky deště, nebo velmi krátkodobě vzácný déšť (někdy během doby, kdy kapky deště spadnou na zem, mraky, ze kterých spadly, se srážky již rozptýlily. Takový déšť je s názvem „déšť z čistého nebe“
Cumulonimbus (Cb)
Popis mraku: Cumulonimbus (Cb), bílé mraky s tmavými, někdy namodralými základnami, stoupající jako obrovské masy mraků s vrcholy. Často jsou pozorovány ve formě jednotlivých mraků, ale mohou to být i shluky. Celá obloha není pokryta, mezi jednotlivými mraky mohou být mezery. Výška základny se pohybuje od 0,4 do 1,0 km, vertikální rozsah je obvykle do 3-4 km, ale může se vyvinout až do tropopauzy. Srážky mají vždy bouřkový charakter: v létě padají ve formě velkých kapek deště nebo krupobití, na jaře a na podzim ve formě ledu nebo sněhových pelet a v zimě ve formě dešťových srážek. z toho mokré. Bouřky jsou běžné u Cb. Oblaka jsou obvykle tvořena vývojem mocných Cu cong cumulus oblaků. Pod mraky jsou obvykle pruhy padajících srážek a v některých případech i duhy.
Tím popis mraků končí. Doufám, že vám tyto informace pomohou zorientovat se v obrovském množství různých typů mraků a zvýší přesnost vašich předpovědí počasí na moři. Díky čemuž bude vaše jachting bezpečnější a pohodlnější.
Kupovité mraky- husté, jasné bílé mraky během dne s výrazným vertikálním vývojem. Souvisí s rozvojem konvekce v dolní a částečně střední troposféře.
Nejčastěji se kupovité mraky objevují ve studených vzduchových masách v zadní části cyklóny, ale často jsou pozorovány v teplých vzduchových masách v cyklónách a anticyklónách (kromě střední části posledně jmenované).
V mírných a vysokých zeměpisných šířkách jsou pozorovány hlavně v teplé sezóně (druhá polovina jara, léto a první polovina podzimu) a v tropech po celý rok. Zpravidla se objevují uprostřed dne a mizí večer (i když je lze pozorovat i nad moři v noci).
Typy kupovitých mraků:
Kupovité mraky jsou husté a dobře vyvinuté vertikálně. Mají bílé kopulovité nebo kupovité vršky s plochou základnou, která je našedlá nebo namodralá. Obrysy jsou ostré, ale při silném nárazovém větru se mohou okraje potrhat.
Kupovité mraky se na obloze nacházejí ve formě jednotlivých vzácných nebo významných nahromadění mraků, které pokrývají téměř celou oblohu. Jednotlivé kupovité mraky jsou obvykle rozptýleny náhodně, ale mohou tvořit hřebeny a řetězy. Navíc jsou jejich základy na stejné úrovni.
Výška spodní hranice kupovité oblačnosti silně závisí na vlhkosti přízemního vzduchu a pohybuje se nejčastěji od 800 do 1500 m a v suchých vzduchových hmotách (zejména ve stepích a pouštích) může být 2-3 km, někdy i 4-4,5 km.
Příčiny tvorby oblačnosti. Úroveň kondenzace (rosný bod)
Atmosférický vzduch vždy obsahuje určité množství vodní páry, která vzniká vypařováním vody z povrchu pevniny a oceánu. Rychlost odpařování závisí především na teplotě a větru. Čím vyšší je teplota a čím větší je kapacita páry, tím větší je odpařování.
Vzduch může do určité míry přijímat vodní páru, dokud se nestane bohatý. Pokud se nasycený vzduch ohřeje, získá opět schopnost přijímat vodní páru, tedy znovu se stane nenasycené. Jak se nenasycený vzduch ochlazuje, blíží se k nasycení. Schopnost vzduchu obsahovat více či méně vodní páry tedy závisí na teplotě
Množství vodní páry obsažené ve vzduchu v daném okamžiku (v g na 1 m3) se nazývá absolutní vlhkost.
Poměr množství vodní páry obsažené ve vzduchu v daném okamžiku k množství, které může obsahovat při dané teplotě, se nazývá relativní vlhkost a měří se v procentech.
Okamžik přechodu vzduchu z nenasyceného do nasyceného stavu se nazývá rosný bod(úroveň kondenzace). Čím nižší je teplota vzduchu, tím méně vodní páry může obsahovat a tím vyšší je relativní vlhkost vzduchu. To znamená, že když je vzduch studený, rosný bod dosáhne rosného bodu rychleji.
Když dosáhne rosného bodu, tedy když je vzduch zcela nasycen vodní párou, když se relativní vlhkost blíží 100 %, kondenzaci vodní páry– přechod vody z plynného skupenství do kapalného skupenství.
Když vodní pára kondenzuje v atmosféře ve výšce několika desítek až stovek metrů a dokonce kilometrů, mraky.
K tomu dochází v důsledku odpařování vodní páry z povrchu Země a jejího nadzvedávání stoupajícími proudy teplého vzduchu. V závislosti na teplotě se mraky skládají z kapiček vody nebo ledových a sněhových krystalů. Tyto kapičky a krystaly jsou tak malé, že je zadržují v atmosféře i slabé stoupající proudy vzduchu. Mraky, které jsou přesycené vodní párou a mají tmavě fialový nebo téměř černý nádech, se nazývají mraky.
Struktura kupovitého oblaku korunující aktivní TVP
Vzduchové proudy v kupovitých oblacích
Tepelný tok je sloupec stoupajícího vzduchu. Stoupající teplý vzduch je shora nahrazen studeným vzduchem a podél okrajů proudění vzduchu se vytvářejí zóny pohybu vzduchu směrem dolů. Čím silnější proudění, tzn. Čím rychleji teplý vzduch stoupá, tím rychleji dochází k výměně a tím rychleji klesá studený vzduch podél okrajů.
Tyto procesy přirozeně pokračují v oblacích. Teplý vzduch stoupá, ochlazuje a kondenzuje. Kapky vody spolu se studeným vzduchem shora padají dolů a nahrazují teplý vzduch. Výsledkem je vírový pohyb vzduchu se silným vzestupem ve středu a stejně silným pohybem dolů na okrajích.
Tvorba bouřkových mraků. Životní cyklus bouřkového mraku
Nezbytnými podmínkami pro vznik bouřkové oblačnosti je přítomnost podmínek pro rozvoj konvekce nebo jiného mechanismu, který vytváří vzestupné proudění, zásoba vláhy dostatečná pro tvorbu srážek a přítomnost struktury, ve které část oblaku částice jsou v kapalném stavu a některé jsou v ledovém stavu. Existují frontální a lokální bouřky: v prvním případě je rozvoj konvekce způsoben průchodem fronty a ve druhém nerovnoměrným ohřevem podkladového povrchu v rámci jedné vzduchové hmoty.
Životní cyklus bouřkového mraku můžete rozdělit do několika fází:
- vznik kupovité oblačnosti a její vývoj v důsledku nestability místní vzduchové hmoty a konvekce: vznik kupovité oblačnosti;
- maximální fáze vývoje oblaku cumulonimbus, kdy jsou pozorovány nejintenzivnější srážky, vichřice při přechodu fronty bouřek a nejsilnější bouřka. Tato fáze je také charakterizována intenzivními pohyby vzduchu směrem dolů;
- zničení bouřky (zničení cumulonimby), snížení intenzity srážek a bouřek, dokud neustanou).
Podívejme se tedy podrobněji na každou fázi vývoje bouřky.
Tvorba kupovité oblačnosti
Řekněme, že v důsledku průchodu fronty nebo intenzivního zahřívání spodního povrchu slunečními paprsky dochází ke konvekčnímu pohybu vzduchu. Když je atmosféra nestabilní, teplý vzduch stoupá vzhůru. Vzduch stoupá vzhůru a adiabaticky se ochlazuje a dosahuje určité teploty, při které začíná kondenzace vlhkosti v něm obsažené. Začínají se tvořit mraky. Při kondenzaci dochází k uvolňování tepelné energie dostatečné pro další stoupání vzduchu. V tomto případě se kupovitý oblak vyvíjí vertikálně. Rychlost vertikálního vývoje se může pohybovat od 5 do 20 m/s, takže horní hranice vytvořeného oblaku cumulonimbus i ve zdejší vzduchové hmotě může dosahovat 8 i více kilometrů nad zemským povrchem. Tito. během asi 7 minut může kupovitý oblak vyrůst do výšek kolem 8 km a přeměnit se v kupovitý oblak. Jakmile vertikálně rostoucí kupovitý oblak v určité výšce překročí nulovou izotermu (teplotu mrazu), začnou se v jeho složení objevovat ledové krystalky, ačkoli celkový počet kapiček (již podchlazených) dominuje. Je třeba si uvědomit, že i při teplotách minus 40 stupňů se mohou vyskytovat podchlazené kapky vody. Ve stejném okamžiku začíná proces tvorby srážek. Jakmile začnou z mraku padat srážky, začíná druhá fáze vývoje bouřky s blesky.
Maximální fáze vývoje bouřky
V této fázi již oblak cumulonimbus dosáhl maximálního vertikálního vývoje, tzn. dosáhl „uzamykací“ vrstvy stabilnějšího vzduchu – tropopauzy. Místo vertikálního vývoje se proto vrchol oblaku začíná vyvíjet v horizontálním směru. Objeví se takzvaná „kovadlina“, což jsou cirry sestávající z ledových krystalků. V samotném mraku tvoří konvektivní proudy vzestupné proudění vzduchu (od základny k vrcholu mraku) a srážky způsobují toky sestupné (směrované z vrcholu mraku k jeho základně a poté dokonce k zemskému povrchu). Srážky ochlazují okolní vzduch, někdy až o 10 stupňů. Vzduch se stává hustším a jeho pád na zemský povrch zesílí a zrychlí se. V takovém okamžiku, obvykle v prvních minutách dešťové bouře, mohou být pozorovány bouřlivé větry poblíž země, nebezpečné pro letectví a schopné způsobit značné škody. Někdy se jim mylně říká „tornáda“, pokud neexistuje skutečné tornádo. V tuto dobu jsou pozorovány nejintenzivnější bouřky. Srážky vedou k převaze sestupných proudů vzduchu v bouřkovém mraku. Začíná třetí a poslední fáze evoluce bouřky – zničení bouřky.
Zničení bleskové bouře
Vzestupné proudění vzduchu v kupovitém oblaku je nahrazeno prouděním směrem dolů, čímž je blokován přístup teplého a vlhkého vzduchu odpovědného za vertikální vývoj oblaku. Bouřkový mrak je zcela zničen a na obloze zůstává pouze „kovadlina“ tvořená cirrovými mraky, což je z hlediska vzniku bouřky naprosto neperspektivní.
Nebezpečí spojená s létáním v blízkosti kupovitých mraků
Jak již bylo zmíněno výše, mraky se tvoří díky kondenzaci stoupajícího teplého vzduchu. Poblíž spodního okraje kupovitých mraků se teplý vzduch zrychluje, protože Okolní teplota klesá a výměna probíhá rychleji. Závěsný kluzák, který se zvedne v tomto proudu teplého vzduchu, může promeškat okamžik, kdy je jeho horizontální rychlost ještě vyšší než rychlost stoupání, a nakonec bude tažen spolu se stoupajícím vzduchem do oblaku.
V mraku je díky vysoké koncentraci vodních kapek viditelnost prakticky nulová, závěsný kluzák okamžitě ztrácí orientaci v prostoru a už nedokáže říct, kde a jak letí.
V nejhorším případě, pokud teplý vzduch stoupá velmi rychle (například v bouřkovém mraku), může závěsný kluzák náhodně spadnout do sousední zóny stoupajícího a klesajícího vzduchu, což povede k kotrmelci a s největší pravděpodobností ke zničení zařízení. Nebo bude pilot zvednut do výšek se silnými teplotami pod nulou a řídkým vzduchem.
Analýza a krátkodobá předpověď počasí. Atmosférické fronty. Vnější známky blížících se studených a teplých front
V předchozích přednáškách jsem mluvil o možnosti předpovídat letové i neletové počasí, přiblížení té či oné atmosférické fronty.
To ti připomínám atmosférická přední strana je přechodová zóna v troposféře mezi sousedními vzduchovými hmotami s různými fyzikálními vlastnostmi.
Když je jedna vzduchová hmota nahrazena a smíchána s jinou s různými fyzikálními vlastnostmi - teplota, tlak, vlhkost - dochází k různým přírodním jevům, pomocí kterých lze analyzovat a předpovídat pohyb těchto vzduchových hmot.
Když se tedy během jednoho dne přiblíží teplá fronta, objeví se její předzvěsti – cirry. Plavou jako peří ve výšce 7-10 km. V této době klesá atmosférický tlak. Příchod teplé fronty bývá spojen s oteplením a vydatnými, mrholícími srážkami.
Naopak nástup studené fronty je spojen s dešťovými mraky stratocumulus, kupí se jako hory nebo věže a srážky z nich padají ve formě přeháněk s bouřkami a bouřkami. Přechod studené fronty je spojen s nižšími teplotami a silnějším větrem.
Cyklony a anticyklóny
Země se otáčí a pohybující se vzduchové hmoty se také účastní tohoto kruhového pohybu, který se stáčí do spirály. Tyto obrovské atmosférické víry se nazývají cyklóny a anticyklóny.
Cyklón- atmosférický vír obrovského průměru se sníženým tlakem vzduchu ve středu.
Anticyklóna– atmosférický vír se zvýšeným tlakem vzduchu ve středu, s postupným poklesem od centrální části k periferii.
Můžeme také předpovídat nástup cyklónu nebo anticyklóny na základě změn počasí. Cyklon s sebou tedy přináší zatažené počasí s deštěm v létě a sněhem v zimě. A anticyklona znamená jasné nebo polojasné počasí, klidný vítr a nedostatek srážek. Počasí je stabilní, tzn. v průběhu času se výrazně nemění. Z hlediska letů jsou pro nás samozřejmě zajímavější anticyklóny.
Studená fronta. Struktura oblačnosti ve studené frontě
Vraťme se znovu na fronty. Když říkáme, že „přichází studená fronta“, máme na mysli, že velká masa studeného vzduchu se pohybuje směrem k teplejšímu vzduchu. Studený vzduch je těžší, teplý vzduch lehčí, takže postupující studená hmota jako by se plížila pod teplou a tlačí ji nahoru. To vytváří silný pohyb vzduchu směrem nahoru.
Rychle stoupající teplý vzduch se v horních vrstvách atmosféry ochlazuje a kondenzuje, čímž se objevují mraky. Jak jsem již řekl, vzduch se neustále pohybuje vzhůru, takže mraky, které mají stálý přísun teplého a vlhkého vzduchu, rostou vzhůru. Tito. Studená fronta přináší kupovité, stratokumuly a nimby s dobrým vertikálním vývojem.
Studená fronta se pohybuje, teplá fronta se tlačí vzhůru a mraky se přesycují zkondenzovanou vlhkostí. V určitém okamžiku se lije v přeháňkách, jako by vypouštěl přebytek, dokud síla pohybu teplého vzduchu vzhůru opět nepřekročí gravitaci vodních kapek.
Teplá fronta. Struktura oblačnosti v teplé frontě
Nyní si představte opačný obrázek: teplý vzduch se pohybuje směrem ke studenému vzduchu. Teplý vzduch je lehčí a při pohybu se plíží na studený vzduch, klesá atmosférický tlak, protože. opět sloupec lehčího vzduchu tlačí méně.
Jak teplý vzduch stoupá studeným vzduchem, ochlazuje se a kondenzuje. Objeví se oblačnost. K pohybu vzduchu vzhůru ale nedochází: studený vzduch se již rozšířil níže, nemá co vytlačovat, teplý vzduch je již nahoře. Protože Nedochází k žádnému pohybu vzduchu vzhůru, teplý vzduch se ochlazuje rovnoměrně. Oblačnost je souvislá, bez vertikálního vývoje - cirry.
Nebezpečí spojená s postupem studené a teplé fronty
Jak jsem již řekl dříve, nástup studené fronty je charakterizován mohutným vzestupným pohybem teplého vzduchu a v důsledku toho přestavbou kupovité oblačnosti a tvorbou bouřek. Navíc prudká změna ve vzestupném pohybu teplého vzduchu a přilehlý sestupný pohyb studeného vzduchu, snažící se jej nahradit, vede k silným turbulencím. Pilot to pociťuje jako silný náraz s prudkými náhlými náklony a spouštění/zvedání nosu letadla.
V nejhorším případě může turbulence vést až k saltu, navíc procesy vzletu a přistání zařízení jsou komplikované létání v blízkosti svahů;
Časté a silné bouřky mohou zatáhnout nepozorného nebo uneseného pilota a už v mraku dojde k saltu, vymrštění do velké výšky, kde je zima a není tam kyslík – a možná smrt.
Teplá fronta je pro dobré plachtění nevhodná a nepředstavuje žádné nebezpečí, snad kromě nebezpečí promoknutí.
Sekundární fronty
Nazývá se rozdělení v rámci stejné vzduchové hmoty, ale mezi oblastmi vzduchu o různých teplotách sekundární přední. Sekundární studené fronty se nacházejí v blízkosti zemského povrchu v barických korytech (oblastech nízkého tlaku) v zadní části cyklony za hlavní frontou, kde dochází ke sbližování větru.
Může existovat více sekundárních studených front, z nichž každá odděluje studený vzduch od chladnějšího. Počasí na sekundární studené frontě je podobné počasí na studené frontě, ale díky menším teplotním kontrastům jsou všechny povětrnostní jevy méně výrazné, tzn. mraky jsou méně vyvinuté, jak vertikálně, tak horizontálně. Srážkové pásmo, 5-10 km.
V létě na sekundárních studených frontách převládá kupovitá oblačnost s bouřkami, kroupami, bouřkami, silným větrem a náledím, v zimě se obecně vyskytují sněhové bouře a sněhové návaly, které zhoršují viditelnost na méně než 1 km. Vertikální fronta se v létě rozvíjí do 6 km, v zimě do 1-2 km.
Okluzní fronty
Okluzní fronty vznikají v důsledku uzavření studené a teplé fronty a vytlačení teplého vzduchu vzhůru. Proces uzavírání se vyskytuje v cyklonech, kde studená fronta, pohybující se vysokou rychlostí, předběhne teplou frontu. V tomto případě se teplý vzduch odtrhává od země a je tlačen vzhůru a fronta u zemského povrchu se pohybuje v podstatě již vlivem pohybu dvou studených vzduchových mas.
Ukazuje se, že na vzniku okluzní fronty se podílejí tři vzduchové hmoty – dvě studené a jedna teplá. Pokud je chladná vzduchová hmota za studenou frontou teplejší než studená hmota před frontou, pak vytlačuje teplý vzduch nahoru a současně proudí na přední, chladnější hmotu. Tato fronta se nazývá teplá okluze(obr. 1).
Rýže. 1. Teplá okluzní fronta na vertikálním řezu a na mapě počasí.
Pokud je vzduchová hmota za studenou frontou chladnější než vzduchová hmota před teplou frontou, pak tato zadní hmota bude proudit pod teplou i přední studenou vzduchovou hmotou. Tato fronta se nazývá studená okluze(obr. 2).
Rýže. 2. Studená okluzní fronta na vertikálním řezu a na mapě počasí.
Okluzní fronty procházejí ve svém vývoji řadou fází. Nejobtížnější povětrnostní podmínky na okluzních frontách jsou pozorovány v počátečním okamžiku uzavření termální a studené fronty. V tomto období je systém oblačnosti kombinací oblačnosti teplé a studené fronty. Srážky příkrovového charakteru začínají padat z oblaků nimbostratus a cumulonimbus ve frontální zóně přecházejí v přeháňky.
Vítr před teplou frontou okluze zesílí, po jejím průchodu slábne a stáčí se doprava.
Před studenou frontou okluze vítr zesílí na bouřku, po jejím průchodu slábne a prudce se stáčí doprava. Jak je teplý vzduch vytlačován do vyšších vrstev, okluzní fronta se postupně rozmazává, vertikální síla systému oblačnosti se snižuje a objevují se bezoblačné prostory. Oblaka Nimbostratus se postupně mění na stratus, altostratus na altocumulus a cirrostratus na cirrocumulus. Srážky ustávají. Přechod starých okluzních front se projevuje přílivem oblaků altocumulus 7-10 bodů.
Podmínky pro plavání zónou okluzní fronty v počáteční fázi vývoje se téměř neliší od podmínek pro plavání, respektive při přechodu zóny teplých či studených front.
Intramasové bouřky
Bouřky se obecně dělí na dva hlavní typy: intramasové a frontální. Nejčastějšími bouřkami jsou intramasové (lokální) bouřky, které se vyskytují daleko od frontálních zón a jsou způsobeny charakteristikou místních vzduchových hmot.
Intramasová bouřka je bouřka spojená s konvekcí uvnitř vzduchové hmoty.
Trvání takových bouřek je krátké a zpravidla nepřesahuje jednu hodinu. Lokální bouřky mohou být spojeny s jednou nebo více oblačnými buňkami typu cumulonimbus a procházejí standardními fázemi vývoje: iniciace cumulonimbu, vývoj v bouřku, srážky, rozpad.
Typicky jsou intramass bouřky spojeny s jedinou buňkou, ačkoli se také vyskytují vícebuněčné intramass bouřky. Při vícebuněčné bouřkové aktivitě vytvářejí sestupné proudy studeného vzduchu z „mateřského“ mraku vzestupné proudy, které tvoří „dceřiný“ bouřkový mrak. Tímto způsobem se může vytvořit řada buněk.
Známky zlepšení počasí
- Tlak vzduchu je vysoký, téměř se nemění nebo se pomalu zvyšuje.
- Denní kolísání teploty je ostře vyjádřeno: horko ve dne, chladno v noci.
- Vítr je slabý, odpoledne zesílí a večer utichne.
- Obloha je celý den bez mráčku nebo pokrytá kupovitými mraky, které večer mizí. Relativní vlhkost vzduchu během dne klesá a v noci stoupá.
- Přes den je obloha jasně modrá, soumrak krátký, hvězdy se slabě třpytí. Večer je svítání žluté nebo oranžové.
- V noci silná rosa nebo mráz.
- Mlhy nad nížinami, v noci přibývající a přes den mizející.
- V noci je v lese tepleji než na poli.
- Z komínů a požárů stoupá kouř.
- Vlaštovky létají vysoko.
Známky zhoršujícího se počasí
- Tlak prudce kolísá nebo neustále klesá.
- Denní kolísání teploty je slabě vyjádřeno nebo s porušením obecného kolísání (například v noci teplota stoupá).
- Vítr zesílí, prudce změní směr, pohyb spodních vrstev mraků se neshoduje s pohybem horních.
- Přibývá oblačnosti. Mraky Cirrostratus se objevují na západní nebo jihozápadní straně obzoru a šíří se po obloze. Ustupují oblakům altostratus a nimbostratus.
- Ráno je dusno. Kupovité mraky rostou vzhůru a mění se v cumulonimbus - v bouřku.
- Ranní a večerní svítání je červené.
- V noci vítr neutichá, ale zesílí.
- Světelné kruhy (halo) se objevují kolem Slunce a Měsíce v oblacích cirrostratus. Ve středních oblacích jsou koruny.
- Neexistuje žádná ranní rosa.
- Vlaštovky létají nízko. Mravenci se schovávají v mraveništích.
Stacionární vlny
Stacionární vlny- Jedná se o typ transformace horizontálního pohybu vzduchu na vlnový. Vlna může nastat, když se rychle se pohybující vzduchové masy setkají s horskými pásmy značné výšky. Nezbytnou podmínkou pro vznik vlny je stabilita atmosféry sahající do značné výšky.
Chcete-li vidět vzor atmosférických vln, můžete jít k potoku a sledovat proudění kolem ponořené skály. Voda, obtékající kámen, stoupá před ním a vytváří jakousi sololitovou desku. Za kamenem se tvoří vlnky nebo série vln. Tyto vlny mohou být v rychlém a hlubokém proudu poměrně velké. Něco podobného se děje v atmosféře.
Při proudění přes pohoří se rychlost proudění zvyšuje a tlak v něm klesá. Horní vrstvy vzduchu proto poněkud ubývají. Po překonání vrcholu proudění snižuje svou rychlost, zvyšuje se tlak a část vzduchu se řítí nahoru. Takový oscilační impuls může způsobit vlnovitý pohyb proudění za hřebenem (obr. 3).
Rýže. 3. Schéma vzniku stacionárních vln:
1 - nerušené proudění; 2 - tok dolů přes překážku; 3 - čočkovitý oblak na vrcholu vlny; 4 - oblak čepice; 5 - rotorový oblak na základně vlny
Tyto stacionární vlny často cestují do vysokých nadmořských výšek. Bylo zaznamenáno vypařování kluzáku ve vlnovém proudu do výšky více než 15 000 m. Rychlost vertikální vlny může dosahovat desítek metrů za sekundu. Vzdálenosti mezi sousedními „hrboly“ nebo vlnová délka se pohybují od 2 do 30 km.
Proudění vzduchu za horou je výškově rozděleno na dvě vrstvy, které se od sebe výrazně liší - turbulentní podvlnnou vrstvu, jejíž tloušťka se pohybuje od několika set metrů do několika kilometrů, a vrstvu laminárních vln umístěnou nad ní.
Je možné použít vlnové proudění, pokud je v turbulentní zóně druhý dostatečně vysoký hřeben a v takové vzdálenosti, že rotorová zóna od prvního neovlivňuje druhý hřeben. V tomto případě pilot, počínaje druhým hřebenem, okamžitě vstoupí do vlnové zóny.
Při dostatečné vlhkosti vzduchu se na vrcholcích vln objevují čočkovité mraky. Spodní okraj takových mraků se nachází ve výšce nejméně 3 km a jejich vertikální vývoj dosahuje 2 - 5 km. Je také možné, že se přímo nad vrcholem hory vytvoří oblak čepice a za ním rotorová oblaka.
I přes silný vítr (při rychlosti větru minimálně 8 m/s se může objevit vlna) jsou tyto mraky vůči zemi nehybné. Když se určitá „částice“ proudu vzduchu přiblíží k vrcholu hory nebo vlny, vlhkost v ní obsažená zkondenzuje a vytvoří se mrak.
Za horou se vytvořená mlha rozpustí a proud „částice“ se opět zprůhlední. Nad horou a na vrcholcích vln se rychlost proudění vzduchu zvyšuje.
Současně se snižuje tlak vzduchu. Ze školního kurzu fyziky (plynové zákony) je známo, že s poklesem tlaku a při absenci výměny tepla s okolím klesá teplota vzduchu.
Snížení teploty vzduchu vede ke kondenzaci vlhkosti a tvorbě mraků. Za horou se proudění zpomaluje, tlak v něm stoupá a teplota stoupá. Mrak zmizí.
Stacionární vlny se mohou objevit i nad rovným terénem. V tomto případě může být příčinou jejich vzniku studená fronta nebo víry (rotory), které vznikají při různých rychlostech a směrech pohybu dvou sousedních vrstev vzduchu.
Počasí na horách. Zvláštnosti změn počasí na horách
Hory jsou blíže slunci, a proto se rychleji a lépe zahřívají. To vede ke vzniku silných konvekčních proudů a rychlé tvorbě oblačnosti včetně bouřek.
Hory jsou navíc výrazně členitou částí zemského povrchu. Vítr procházející přes hory je turbulizován v důsledku ohýbání kolem mnoha překážek různých velikostí - od metru (kameny) až po několik kilometrů (samotné hory) - a v důsledku míchání procházejícího vzduchu s konvekcí. proudy.
Horské oblasti se tedy vyznačují silnými tepelnými podmínkami spojenými se silnou turbulencí, silným větrem z různých směrů a bouřkovou činností.
Analýza incidentů a předpokladů souvisejících s meteorologickými podmínkami
Nejklasičtějším incidentem spojeným s meteorologickými podmínkami je odfouknutí nebo samostatné vylétnutí aparátu do rotorové zóny v závětrné části hory (v menším měřítku - rotor od překážky). Předpokladem pro to je, že proudění přesahuje linii hřebene v nízké nadmořské výšce nebo prostá neznalost teorie. Létání v rotoru je spojeno minimálně s nepříjemnými hrbolatostmi a maximálně s kotrmelcem a destrukcí aparátu.
Druhý nápadný incident se stahuje do oblak. Předpokladem k tomu je zpracování TVP na okraji oblaku spojené s roztržitostí, nadměrnou odvahou či neznalostí letových vlastností vlastního letadla. To vede ke ztrátě viditelnosti a orientace v prostoru, v nejhorším případě k saltu a vymrštění do výšky nevhodné pro život.
Konečně třetí klasickou nehodou je „zkroucení“ a pád na svah nebo na zem při sázení v horkém dni. Předpokladem je létat s hozeným klackem, tzn. bez rezervní rychlosti pro manévr.
Podobně jako mlhy vznikají mraky kondenzací vodní páry na kapalné a pevné skupenství. Ke kondenzaci dochází buď v důsledku zvýšení absolutní vlhkosti vzduchu, nebo v důsledku poklesu teploty vzduchu. V praxi se na tvorbě oblačnosti podílejí oba faktory.
Pokles teploty vzduchu je způsoben jednak vzestupem (pohybem vzhůru) vzduchových hmot a jednak advekcí vzduchových hmot - jejich pohybem v horizontálním směru, díky kterému se nad studeným zemským povrchem může objevit teplý vzduch. .
Omezme se na diskusi o tvorbě oblačnosti způsobené poklesem teploty vzduchu při pohybu vzhůru. Je zřejmé, že takový proces se výrazně liší od tvorby mlhy - koneckonců mlha prakticky nestoupá nahoru, zůstává přímo na zemském povrchu.
Co způsobuje stoupání vzduchu? Všimněme si čtyř důvodů pro vzestup vzdušných hmot. Prvním důvodem je konvekce vzduchu v atmosféře. V horkém dni sluneční paprsky silně ohřívají zemský povrch, předává teplo povrchovým vzduchovým hmotám – a začíná jejich vzestup. Oblaka Cumulus a cumulonimbus mají nejčastěji konvektivní původ.
Proces tvorby mraků začíná tím, že určitá vzduchová hmota stoupá vzhůru. Jak stoupáte, vzduch se rozpíná. Toto rozpínání lze považovat za adiabatické, neboť vzduch stoupá poměrně rychle vzhůru, a proto, je-li jeho objem dostatečně velký (a na vzniku oblaku se podílí opravdu velký objem vzduchu), dochází k výměně tepla mezi stoupajícím vzduchem a prostředí prostě během vzestupu nestihne nastat. Během adiabatické expanze vzduch, aniž by přijímal teplo zvenčí, pracuje pouze díky své vlastní vnitřní energii a poté se ochlazuje. Stoupající vzduch se tedy ochladí.
Při počáteční teplotě T 0 stoupající vzduch klesne na rosný bod T p, odpovídající elasticitě páry v něm obsažené, bude možný proces kondenzace této páry. Pokud jsou v atmosféře kondenzační jádra (a ta jsou téměř vždy přítomna), tento proces vlastně začíná. Výška H, při které začíná kondenzace páry, určuje spodní hranici tvořícího se oblaku. Toto se nazývá hladina kondenzace. V meteorologii se používá přibližný vzorec pro výšku H(takzvaný Ferrelův vzorec):
H = 120(T 0 −T p),
Kde H měřeno v metrech.
Vzduch, který dále proudí zespodu, překročí kondenzační hladinu a nad touto hladinou nastává proces kondenzace páry – mrak se začíná vyvíjet do výšky. Vertikální vývoj oblaku se zastaví, když vzduch po ochlazení přestane stoupat. V tomto případě se vytvoří nejasně definovaná horní hranice oblaku. Říká se tomu úroveň volné konvekce. Nachází se mírně nad úrovní, při které se teplota stoupajícího vzduchu rovná teplotě okolního vzduchu.
Druhým důvodem vzestupu vzdušných mas je terén. Vítr vanoucí podél zemského povrchu se může podél své cesty setkat s horami nebo jinými přírodními vyvýšeninami. Při jejich překonání jsou vzduchové masy nuceny stoupat vzhůru. V tomto případě vzniklé mraky se nazývají mraky orografického původu (z řeckého slova όρος, což znamená „hora“). Je zřejmé, že takováto oblačnost se nijak výrazně výškově nerozvíjí (je omezena výškou převýšení překonávané vzduchem); v tomto případě se objevují oblaka stratus a nimbostratus.
Třetím důvodem vzestupu vzduchových mas je vznik teplých a studených atmosférických front. Obzvláště intenzivně dochází k tvorbě oblačnosti nad teplou frontou - kdy je teplá vzduchová hmota, postupující na studenou vzduchovou hmotu, nucena sklouznout po klínu ustupujícího studeného vzduchu. Čelní plocha (plocha studeného klínu) je velmi plochá - tangens jejího úhlu sklonu k vodorovné ploše je pouze 0,005–0,01. Proto se pohyb teplého vzduchu směrem vzhůru jen málo liší od horizontálního pohybu; V důsledku toho se oblačnost, která se objevuje nad studeným klínem, rozvíjí slabě do výšky, ale má výrazný horizontální rozsah. Takové mraky se nazývají vzestupné mraky. V nižších a středních vrstvách se jedná o oblaka nimbostratus a altostratus a v horním o cirrostratus a cirrus (je jasné, že oblaka horní vrstvy se tvoří daleko za atmosférickou frontovou linií). Horizontální rozsah stoupajících skluzových oblaků lze měřit ve stovkách kilometrů.
K tvorbě oblačnosti dochází také nad studenou atmosférickou frontou – když se postupující chladná vzduchová hmota pohybuje pod hmotou teplého vzduchu a tím ji nadzvedává. V tomto případě se spolu se stoupající oblačností mohou objevit i kupovitá oblaka.
Čtvrtým důvodem vzestupu vzdušných hmot jsou cyklóny. Vzduchové hmoty, pohybující se po povrchu Země, víří směrem ke středu prohlubně v cyklonu. Hromadí se tam, vytvářejí vertikální tlakový rozdíl a spěchají nahoru. Intenzivní stoupání vzduchu až k hranici troposféry vede k mohutné tvorbě oblačnosti – objevují se oblaka cyklonálního původu. Mohou to být oblaka nimbostratus, altostratus nebo cumulonimbus. Všechny tyto mraky produkují srážky a vytvářejí deštivé počasí charakteristické pro cyklón.
Podle knihy L. V. Tarasova „Větry a bouřky v zemské atmosféře“ (Dolgoprudny: Intellect Publishing House, 2011).
Ahoj přátelé! Mraky, koně s bílou hřívou... Ach, o čem to mluvím🙂Vlastně chci mluvit o tom, jak se tvoří mraky, kde se tvoří a jaké jsou pro to důvody a také jaké druhy mraků existují...
Masy vodní páry transportované vzduchem jsou mraky. V každém okamžiku je asi 50 % zemského povrchu pokryto mraky. Mraky jsou také součástí procesu, který poskytuje čerstvou vodu všem živým tvorům na Zemi.
Jak pára stoupá, ochlazuje se a mění se zpět do pevného (led) nebo kapalného (voda) skupenství a tvoří mraky (neviditelné hmoty). Ve formě, kterou odnášejí potoky a řeky, se vlhkost vrací na Zemi a cyklus se opakuje.
Jak se tvoří mraky?
Mraky jsou tvořeny ledem a/nebo vodou. Všude je vodní pára, která se vypařuje z oceánů a moří. „Absolutní vlhkost“ vzduchu určuje množství páry v daném objemu vzduchu. Čím vyšší je teplota, tím více vodní páry může být obsaženo ve vzduchu.
Pokud vzduch obsahuje maximální možné množství vodní páry pro danou teplotu, je považován za „nasycený“ a jeho „relativní vlhkost“ je 100 %. "Rosný bod" je odpovídající teplota. Proces přeměny vodní páry na pevné nebo kapalné skupenství, ke kterému dochází, když se vzduch obsahující páru ochladí a nasytí, se nazývá kondenzace.
Chlazení vzduchem.
V důsledku stoupání se vzduch může ochlazovat, například při proudění přes kopce. Zároveň s využitím části svého tepla expanduje v důsledku poklesu tlaku („adiabatická expanze“). Mraky se tvoří, když přebytečná vodní pára kondenzuje na vodní kapky, když teplota klesne na určitý bod.
Hlavní důvody stoupajícího vzduchu, které vedou k jeho ochlazování, tvorbě oblačnosti a kondenzaci: první je turbulence způsobená prudkou změnou rychlosti a směru větru a vytvářející všechny potřebné podmínky pro tvorbu oblačnosti.
Druhým je „pravopisný vzestup“ vzduchu při přechodu přes hory a kopce. V tomto případě se mohou tvořit různé druhy mraků: oblačnost, horská mlha, vír, vlajková a čočkovitá oblaka.
Když se vlhký vzduch před dosažením vrcholu ochladí na rosný bod, objeví se horská mlha. Vše je vnímáno jako něco, co spadlo do takového mraku a ulpívá na vrcholu a návětrné straně.
Když je vzduch poměrně suchý a ochlazuje se poté, co vystoupal nad vrchol hory na rosný bod, vytvoří se mrak. Zdá se, jako by mrak nehybně visel nad vrcholem hory, a to i navzdory větru. Nejedná se o stejný oblak, přísně vzato, neustále se tvoří na návětrné straně a odpařuje se na závětrné straně.
Praporkovitá vlajková mračna se tvoří nad horskými vrcholy, když je vzduch nucen obtékat vrchol na obou stranách a vytváří turbulentní vztlak, který je dostatečný k tomu, aby se ve vlhkých vzdušných proudech na závětrné straně hory vytvořily mraky a víry. .
Mrak, který se objevil za vrcholem, proudí s větrem a nakonec se vypaří. Čočkovité zvlněné mraky se často tvoří na hřebenech zvlněných vzdušných proudů, které procházejí nerovným terénem.
Může vzniknout vírový mrak ve tvaru protáhlého válce, umístěný rovnoběžně s horským hřebenem na jeho závětrné straně v turbulentním víru.
Konvergence.
Uvnitř obrovských povětrnostních systémů – „cyklónů“ (oblasti nízkého tlaku vzduchu) může také nastat nárůst vzduchových hmot.
Když se „bojují“ o volný prostor, teplé vlhké masy „konvergují“ (konvergují) s masami studeného vzduchu - vytvářejí se velké hřebeny mraků. Lehčí a teplejší vzduch je vytlačován nahoru – hustší a chladnější. Často taková „fronta“ přináší dlouhodobé deště a vydatné srážky.
Povaha pohybu vzdušných hmot směrem vzhůru určuje tvar mraků. Pomalu stoupající vzdušné proudy (5 - 10 cm/sec) tvoří obvykle stratusovou oblačnost a teplý vzduch - kupovitá oblaka, která stoupá z povrchu minimálně 100x rychleji než vrstevná oblačnost.
Vědci zjistili, že v těchto oblacích mohou vzdušné proudy stoupat rychlostí až 100 km/h a jak vysoko stoupají, závisí do značné míry na „nestabilitě“ či „stabilitě“ vzduchu, kterým procházejí.
Vzduch v oblaku se ochladí o 1 °C na každých 100 m vzestupu „Stabilní“ podmínky jsou, když teplota okolního vzduchu klesá vysokou rychlostí, ale proudění stále stoupá.
"Nestabilní podmínky" - to je, když se okolní vzduch ochlazuje pomaleji a vzestupné proudy brzy dosáhnou stejné teploty a vzestup se zastaví.
Klasifikace oblačnosti.
Mraky, ovlivněné mnoha procesy, které se podílejí na jejich vzniku, mají různé tvary, barvy a velikosti. Starověcí vědci, dlouho předtím, než začali chápat důvody vzniku mraků, se snažili klasifikovat a popsat jejich rozmanitost.
Jean Baptiste Lamarck (1744 - 1829), francouzský zakladatel evoluční teorie a zároveň přírodovědec, byl jedním z prvních mezi nimi.
V roce 1802 navrhl klasifikovat mraky do pěti typů a tří úrovní. Lamarck se domníval, že mraky vznikají v důsledku řady okolností (ačkoli přesně nevěděl jakých), a nikoli náhodou.
Anglický chemik Luke Howard ve stejném roce 1802 vyvinul klasifikaci, která zahrnovala tři hlavní typy mraků, a také jim dal latinské názvy: Stratus – stratus, Cirrus – cirrus a Cumulus – cumulus.
A dnes se používají i tyto základní pojmy. První „mezinárodní atlas mraků“ byl zveřejněn v roce 1896. V té době byly mraky ještě považovány za nevyvíjející se stálé masy. Ale skutečnost, že každý mrak má svůj vlastní životní cyklus, se ukázala ve 30. letech 20. století.
Světová meteorologická organizace (WMO) dnes rozlišuje 10 hlavních typů mraků podle tvaru a výšky. Každý typ má obecně uznávanou zkratku.
Vznášející se ve výšinách.
NA horní mraky zahrnují cirrostratus (Cs), cirrocumulus (Cc) a cirrus (Ci). Skládají se z ledových krystalů, nacházejí se ve výškách 6 až 18 km a nejsou zdrojem srážek, které padají na Zemi.
Cirrusové mraky mají tvar jednotlivých tenkých bílých chloupků. Vlnité desky nebo bílé skvrny připomínají oblaka cirrocumulus. A mraky cirrostratus vypadají jako průhledný závoj hozený na oblohu.
Oblačnost střední úrovně – altostratus (As) a altocumulus (Ac) – sestávají ze směsi ledových krystalků a kapiček vody a nacházejí se v nadmořské výšce 3 – 6 km. Oblaka Altocumulus vypadají jako bílo-šedé roztrhané desky a oblaka altostratus jako šedomodré pevné pláty. Ze střední oblačnosti padá velmi málo srážek.
Nízká oblačnost (do 3 km nadmořské výšky) patří stratocumulus (Cs), cumulus (Cu), nimbostratus (Ns), stratus (St) a cumulonimbus (Cb). Cumulus, stratocumulus a stratus jsou tvořeny kapičkami, zatímco nimbostratus a cumulonimbus jsou tvořeny směsí ledu a vody.
Oblaky Stratus a stratocumulus jsou podobné šedému listu, ale první jsou homogenní vrstvou, zatímco druhé jsou více fragmentované. Mohou padat s mrholením nebo slabým deštěm. Oblaka Nimbostratus vypadají jako tmavě šedá vrstva, nesou sníh nebo nepřetržitý déšť.
Vertikálně stoupající kupovité mraky mají jasné obrysy a hustou strukturu. Mohou být doprovázeny přeháňkami. Cumulonimbus jsou tmavé, velké, husté mraky (někdy s plochým oblakem s kovadlinou) spojené s bouřkami a silným deštěm.
Nyní, když se podíváte na oblohu, můžete pochopit, jaké jsou tam mraky a jaké počasí můžete očekávat...