V podobě deště nebo sněhu. Druhy srážek
Každý školák dnes ví, ale stále stojí za to oprášit své znalosti. Vodní pára je neviditelná, ale vždy přítomná složka vzduchu obklopujícího Zemi. Ve všech vodních plochách na Zemi, od oceánů a moří až po malé rybníky, neustále dochází k procesu odpařování vody. Přechází z kapalné na plynnou páru. Čím je voda teplejší, tím rychleji se odpařuje a čím větší je plocha nádrže, tím více vody se mění na páru. Lidé toto odpařování nevidí; Kondenzace je proces přeměny neviditelné páry na viditelnou kapalinu. Velkou roli v tom hraje solární energie. Zvedá páru vysoko k nebi a mění se v mraky. Vítr jej zase unáší na velké vzdálenosti a roznáší životně důležitou vlhkost po celé zemi.
Mechanismus tvorby deště
Jak vznikají dešťové kapky? Jakmile je oblak zcela nasycený a nemůže přijímat vlhkost, začíná v něm proces padání nejmenších kapiček. Při pádu se vážou s dalšími kapkami, které vytvářejí ještě větší kapky a v důsledku toho lze pozorovat tvorbu deště.
Během lijáku se vytvářejí velké kapky, které mohou dosáhnout průměru 7 mm. Kapka slabého deště necelého půl milimetru. Při mírném dešti se kapky prakticky nerozdělí na samostatné a vše se namočí. Déšť je vlastně mrak, který se sám svléká. To je pozorováno, když kapky nebo krystaly, ze kterých je vytvořen, příliš ztěžknou a padají směrem k Zemi. Meteorologové identifikují několik způsobů, jak proměnit kapky v déšť. Jak se tvoří déšť, závisí na tom, zda jsou mraky, kterými kapky procházejí, teplé nebo studené. Teplé mraky jsou vyrobeny z malých částeček vody. Padající kapky se často mění v páru, když letí k zemi. A některé jsou tak velké, že padají na zem v podobě sprchy. Malá kapička prochází mrakem, zároveň se sráží s jinými kapičkami, a když se již spojí, vytvoří velkou kapku. Taková kapka na své cestě dolů sbírá další kapky. Vzduch, který se řítí kolem vysokorychlostní kapky, přitahuje drobné kapičky a zvyšuje její hmotnost. Někdy ztěžkne tak, že spadne z výšky do louže.
Odkud pocházejí sněhové vločky?
Déšť, sníh – všechny tyto jevy zkoumají meteorologové a meteorologové, aby je mohli předvídat a včas varovat obyvatelstvo před nepřízní počasí. Ve studených mracích se kapičky tvoří jako ledové krystalky. Studené mraky se tvoří vysoko na obloze a jsou transportovány do oblastí, kde jsou teploty vždy nad bodem mrazu (0°C). Takové mraky jsou směsí vodních kapiček a ledových krystalků. Když se voda odpaří z kapiček kapaliny, přilne ke krystalům, zamrzne a změní se v pevnou látku. Jak krystaly rostou a přijímají vlhkost, mění se ve sněhové vločky a padají skrz mrak. Pokud ale není venku příliš chladno, sněhové vločky dlouho nevydrží. Sestupují do vrstev teplého vzduchu a začínají tát a mění se zpět v kapky deště. Jak se objevují sněhové vločky? Pokud oblak obsahuje zóny různých teplot a vlhkosti, promění se ve sněžný stroj. Vlhký teplý vzduch, který s sebou nese kapky vody, přechází do suchých chladných oblastí oblaku. Vlivem nízké teploty kapky zmrznou a tvoří jádro budoucí sněhové vločky. Částice teplé vody se shromažďují kolem jádra v určitém pořadí a mění se ve sněhový krystal. Každá sněhová vločka se skládá z 2-200 jednotlivých krystalů. Krystaly se tvoří ve studených mracích vysoko nad zemí, kde mohou teploty klesnout až k -40°C a vodní pára zamrzá na led. Sněhový krystal opouští mrak a padá na zem. Sníh se při pádu jeví jako křišťálově čistý, ale ve skutečnosti se většina sněhových vloček vytváří kolem drobných částeček prachu, které vítr odnesl na oblohu, může krystalizovat i kolem malých částeček kouře. Pokud se na to podíváte výkonnými mikroskopy, můžete vidět tyto částice skrývající se uvnitř sněhových vloček. Tři čtvrtiny sněhových vloček rostly kolem drobných, neviditelných kousků hlíny nebo zeminy.
Tvar sněhových vloček
Pravděpodobně každý člověk měl příležitost obdivovat složitý tvar sněhových vloček, když se hladce spadl z nebe a usadil se na rukavice nebo kabát. Každá sněhová vločka má jiný tvar a svou speciální strukturu. Základní tvar sněhového krystalu závisí na teplotě, při které se vločka vytvořila. Čím je mrak výše, tím je chladněji. Z vysokých teplot, ve kterých je teplota pod -35 o C, vznikají šestiboké hranoly, kdy se teplota mraků pohybuje v rozmezí -3-0 o C, vznikají sněhové vločky v podobě desek. Při teplotě -5-3°C se tvoří jehlicovité sněhové vločky a od -8-5°C ve formě sloupců. Při -12-8 o C se opět tvoří desky. Pokud teplota klesne pod, sněhové vločky získají tvar hvězd. Jak se sněhové vločky zvětšují, stávají se těžšími a padají k zemi, přičemž se mění jejich tvar. Padnou-li sněhové vločky při rotaci, jejich tvar bude dokonale symetrický, budou-li padat a kývat se do stran, jejich tvar se stane nepravidelným.
Pokud je vzduch pod sněhovým mrakem teplejší než 0 o C, mohou sněhové vločky při pádu tát a měnit se v dešťové kapky, což vysvětluje, jak se tvoří déšť a sníh přecházející v déšť. Ale pokud je vzduch dostatečně studený, sněhové vločky budou létat k zemi a zakryjí ji bílou přikrývkou. Jakmile jsou sněhové krystaly na zemi, postupně ztrácejí své jemné vzory a jsou stlačovány pod vlivem jiných sněhových vloček.
Kdy padá mráz?
Mráz označuje pevné atmosférické srážky, které padají do tenké vrstvy ledových krystalků. Objevuje se na zemi a předmětech, když půda mrzne, je klidný vítr a jasná obloha. Při teplotách pod nulou se sráží ve formě šestihranných krystalů, při nižších teplotách - ve formě desek, pod -15 ° C mají mrazové krystaly podobu tupých jehlic. Námraza se tvoří na všech předmětech, jejichž povrch je chladnější než vzduch: na trávě, zemi, střechách, skle.
Kyselý déšť
(déšť, sníh) s vysokým obsahem kyselin představují Jak vznikají? Zdrojem kyselých dešťů mohou být jak přírodní procesy (sopečná činnost, rozklad rostlinných zbytků), tak průmyslové emise, především oxid siřičitý (SO 2) a oxidy dusíku (NO, NO 2, N 2 O 3), při spalování různých druhů palivo. Ve spojení s vlhkostí v atmosféře tvoří kyseliny sírové a dusičné. Pokud se kyselé látky, které se rozpustily ve vzduchu, dostanou do atmosféry nasycené vlhkostí, pak kyseliny spadnou na zem, pokud voda, včetně kyselin, dopadne na vegetaci a zem, poškodí to flóru a faunu Země.
Barevné deště
Někdy mohou lidé pozorovat jevy, jako je barevný déšť. Barevný déšť je vzácný, ale ve skutečnosti může být barevný. Jak vzniká déšť s různými barvami? Například červený déšť byl viděn v dubnu 1970 v řecké Soluni. Silný vítr nad saharskou pouští zvedl mnoho částeček červené hlíny vysoko k obloze a poté je přenesl do mraků na obloze nad Řeckem. Proud deště smyl hlínu z mraků, ale barva deště byla nějakou dobu červená. V roce 1959 se v Massachusetts spustil žlutozelený déšť. Na vině se ukázal být jarní pyl rostlin, vyvýšených vysoko. A v březnu 1972 napadl ve francouzských Alpách modrý sníh: tento sníh byl zbarven minerály přivezenými ze Sahary.
Obvykle jsou přírodní zdroje chápány pouze jako nerosty vytěžené z hlubin Země. V posledních letech však vědci začali věnovat velkou pozornost „bohatosti atmosféry“, konkrétně dešti a sněhu. Zprávy o nedostatku vody přicházejí stále častěji z různých částí světa. Tento jev je zvláště běžný v suchých a polosuchých oblastech. Bohužel se neomezuje pouze na tato místa. Díky nárůstu světové populace se v zemědělství více využívá zavlažování a roste průmysl, který se šíří po celé zeměkouli. A to každým rokem zvyšuje potřebu čerstvé vody. V řadě oblastí je nedostatek levné vody nejdůležitějším faktorem omezujícím ekonomický růst.
V současnosti existují pouze dva hlavní zdroje sladké vody: 1) nahromaděná voda v jezerech a podzemních vrstvách, 2) voda v atmosféře ve formě deště a sněhu.
V poslední době bylo vynaloženo velké úsilí na vývoj prostředků pro odsolování vody v oceánech. Voda získaná tímto způsobem je však stále příliš drahá na to, aby mohla být použita pro zemědělské a průmyslové účely.
Vody jezer mají velký význam pro okolní osady. Pokud jsou však jezera vzdálena několik set kilometrů od obydlených oblastí, jejich význam se téměř úplně ztrácí, protože pokládka potrubí, instalace a provoz čerpadel příliš prodražuje cenu dodávané vody. Může být překvapivé, že v období dlouhotrvajícího horkého počasí s malým množstvím srážek pociťují některá předměstí Chicaga vážný nedostatek vody, přestože mají méně než 80 km z jedné z největších nádrží sladké vody - jezera Michigan.
V některých oblastech, jako je jižní Arizona, velká část vody používané pro zavlažování a městské využití pochází z podzemních akviferů. Bohužel, vodonosné vrstvy jsou velmi málo dobíjeny infiltrací dešťové vody. Voda, která se v současnosti získává z podzemí, je velmi starověkého původu: zůstala tam od dob zalednění. Množství takové vody, nazývané reliktní voda, je omezené. Při intenzivním odběru vody pomocí čerpadel přirozeně její hladina neustále klesá. Není pochyb o tom, že celkové množství podzemní vody je poměrně velké. Čím větší je však hloubka, ze které se voda čerpá, tím je dražší. Pro některé oblasti je proto nutné najít jiné, cenově výhodnější zdroje sladké vody.
Jedním z takových zdrojů je atmosféra. Vlivem výparu z moří a oceánů je v atmosféře velké množství vlhkosti. Jak se často říká, atmosféra je oceán s nízkou hustotou vody. Vezmeme-li sloupec vzduchu sahající od povrchu země do výšky 10 km, a kondenzovat veškerou vodní páru v něm obsaženou, pak se tloušťka výsledné vodní vrstvy bude pohybovat od několika desetin centimetru do 5 cm. Nejmenší vrstva vody dává studený a suchý vzduch, největší - teplý a vlhký. Například v jižní Arizoně v červenci a srpnu je tloušťka vrstvy vody obsažené v atmosférickém sloupci v průměru více než 2,5 cm. Na první pohled se toto množství vody zdá malé. Pokud však vezmete v úvahu celkovou plochu, kterou zabírá stát Arizona, dostanete velmi působivé číslo. Je třeba také poznamenat, že zásoby této vody jsou prakticky nevyčerpatelné, protože během větrných časů je vzduch v Arizoně neustále nasycen vlhkostí.
Přirozeně vyvstává zásadní otázka: kolik vodní páry může spadnout jako déšť nebo sníh v dané oblasti? Meteorologové formulují tuto otázku poněkud jinak. Ptají se, jak efektivní jsou procesy tvorby deště v oblasti. Jinými slovy, jaké procento vody nad daným povrchem ve formě páry skutečně dosáhne země? Účinnost procesů tvorby deště se v různých částech zeměkoule liší.
V chladných a vlhkých oblastech, jako je poloostrov Aljaška, se účinnost blíží 100 %. Na druhou stranu v suchých oblastech, jako je Arizona, je účinnost během letního období dešťů pouze asi 5 %. Pokud by se podařilo zvýšit účinnost i o velmi malé množství, řekněme na 6 %, srážky by se zvýšily o 20 %. Bohužel zatím nevíme, jak toho dosáhnout. Tímto úkolem je problém přeměny přírody, který se vědci po celém světě snaží vyřešit už mnoho let. Pokusy o aktivní zásahy ke stimulaci procesů tvorby deště začaly již v roce 1946, kdy Langmuir a Schaefer ukázali, že je možné uměle vyvolat srážky z určitých typů mraků tím, že je nasadíme jádry suchého ledu. Od té doby došlo v metodách ovlivňování oblačnosti k určitému pokroku. Zatím však neexistuje dostatek důkazů, které by věřily, že množství srážek z jakéhokoli oblačného systému lze uměle zvýšit.
Hlavním důvodem, proč meteorologové aktuálně nemohou měnit počasí, je nedostatečná znalost procesů tvorby srážek. Bohužel stále ještě neznáme povahu tvorby deště v různých případech.
LETNÍ PŘEDEŠKY A BOUŘKY
Není to tak dávno, co meteorologové věřili, že všechny srážky se tvoří ve formě pevných částic. Když se ledové krystaly nebo sněhové vločky dostanou do teplého vzduchu blízko zemského povrchu, roztají a změní se v kapky deště. Tato myšlenka vycházela ze základního Bergeronova díla, které vydal na počátku 30. let. V tuto chvíli jsme přesvědčeni, že proces tvorby srážek popsaný Bergeronem ve většině případů nastává, ale není jediný možný.
Je však také možný jiný proces, známý jako koagulace. V tomto procesu dešťové kapky rostou tak, že se srážejí a spojují s menšími částicemi mraků. Aby se déšť vytvořil koagulací, přítomnost ledových krystalků již není nutná. Naopak, v tomto případě by měly existovat velké částice, které padají rychleji než ostatní a způsobují mnoho srážek.
Radar sehrál důležitou roli v potvrzení skutečnosti, že proces koagulace v oblacích konvektivního vývoje probíhá velmi efektivně. Konvektivní mraky, které připomínají květák, se někdy rozvinou v bouřky. Pomocí radarů s vertikálně snímajícími anténami je možné pozorovat proces vývoje takové oblačnosti a zaznamenat, v jakých výškách se objevují první srážkové částice.
Studium růstu oblasti velkých částic nahoru a dolů lze provést pouze nepřetržitým pozorováním stejného mraku. Pomocí této metody byla získána řada pozorování, z nichž jedno je znázorněno na Obr. 20. Série sestává z 11 různých radarových pozorování, ilustrovaných fotogramy v intervalech 10 až 80 sekund.
Jak je vidět z vyobrazeného obrázku. Po 20 sériích pozorování se primární rádiové echo rozšířilo do výšky asi 3000 m, kde byla teplota 10° C. Pak se ozvěna rádia rychle rozvinula nahoru i dolů. Nicméně, i když dosáhl své maximální velikosti, jeho vrchol nepřesáhl 6000 m, kde byla teplota kolem 0°C. Je zřejmé, že není důvod se domnívat, že déšť v tomto oblaku mohl vzniknout z ledových krystalků, protože srážková zóna vznikla v oblasti kladných teplot.
Velké množství podobných radarových pozorování bylo provedeno v různých oblastech USA, Austrálie a Anglie. Taková pozorování naznačují, že proces koagulace hraje hlavní roli při tvorbě bouřkových srážek. Nabízí se otázka, proč tato důležitá skutečnost nebyla zjištěna před použitím radaru. Jeden z Hlavními důvody vysvětlujícími tuto okolnost je, že není možné určit, kde a kdy se v oblaku objeví první částice srážek. Je třeba poznamenat, že když prší, může se vrchol mraku roztáhnout do výšky několika tisíc metrů a dosáhnout oblasti s teplotami -15 °C a níže, kde existuje mnoho ledových krystalů. Tato okolnost dříve vedla k mylnému závěru, že ledové krystaly jsou zdrojem srážek.
V současné době bohužel ještě neznáme relativní roli obou mechanismů tvorby deště. Podrobnější studium této problematiky pomůže meteorologům úspěšněji rozvíjet metody umělého ovlivňování oblačnosti.
NĚKTERÉ VLASTNOSTI KONVEKČNÍCH OBLAKŮ
Radarová pozorování umožnila podrobněji studovat konvektivní mraky. Pomocí různých typů radarů výzkumníci zjistili, že v některých případech se jednotlivé rádiové echo „věže“ vyvíjejí do velmi vysokých nadmořských výšek. Takže například v některých případech mraky o průměru 2-3 km, prodlouží do 12-13 km.
Silné bouřky se obvykle vyvíjejí ve fázích. Zpočátku jedna z rádiových echo věží roste a dosahuje výšky asi 8000 m, pak klesá. O několik minut později se vedle této věže začíná táhnout nahoru další, která dosahuje větší výšky - asi 12 km. Postupný růst rádiového echa pokračuje, dokud bouřkový mrak nedosáhne stratosféry.
Každou rádiovou echo věž lze tedy považovat za samostatnou cihlu v obecné budově nebo za jedinou buňku celého systému – bouřkový mrak. Existenci takových buněk v bouřkovém mračnu svého času předpokládali Byers a Braham na základě výsledků analýzy velkého počtu meteorologických pozorování různých charakteristik bouřek. Byers a Braham navrhli, že bouřkový mrak se skládá z jedné nebo více takových buněk, jejichž životní cyklus je velmi krátký. Ve stejné době skupina anglických výzkumníků vedená Scorerem a Ludlamem předložila svou teorii vzniku bouřek. Věřili, že v každém bouřkovém mraku jsou velké bubliny vzduchu stoupající ze země do horních vrstev. Navzdory rozdílům v teoriích vzniku bouřek obě tyto teorie stále předpokládají, že vývoj bouřkového mraku probíhá v krocích.
Studie ukázaly, že průměrná rychlost růstu rádiových echo věží v konvektivních oblacích se pohybuje od 5 do 10 m/sec, a v některých typech bouřkových mraků mohou být dvakrát až třikrát větší. Je zřejmé, že v tomto případě letadla vstupující do takové oblačnosti zažívají výrazné nárazy a přetížení pod vlivem silných vzestupných proudů a intenzivní turbulence.
Každý, kdo čekal na bouřku, ví, že může trvat hodinu i déle. Životnost jednotlivé věže nebo buňky je přitom velmi krátká: jak ukazují radarová pozorování, přibližně 23 minut. Je zřejmé, že ve velkém bouřkovém mraku může být mnoho buněk, které se vyvíjejí postupně jedna po druhé. V tomto případě od okamžiku, kdy se objeví déšť, až do okamžiku, kdy ustane, může uplynout mnohem více času než 23 minut. Během bouřky, která může trvat několik hodin, nezůstává intenzita deště konstantní. Naopak buď dosahuje maxima, nebo klesá, až déšť téměř úplně zmizí. Každé takové zvýšení intenzity deště odpovídá rozvoji další buňky nebo věže. Výše uvedené není těžké si sami ověřit, pokud budete s hodinkami v ruce sledovat střídání maxim a minim v intenzitě prudkého deště.
ZIMNÍ SRÁŽKY
Během teplého období padá významná část srážek z přeháněk a bouřkových mraků. Jednotlivé mraky zasahující do vysokých nadmořských výšek produkují srážky ve formě lokalizovaných přeháněk. Při tvorbě srážek z takových mraků hraje důležitou roli proces koagulace. Jednotlivé mraky mají zpravidla malé průřezové plochy, vyvíjejí se v nich mohutné vzestupné a sestupné proudy a doba jejich existence nepřesahuje hodinu.
Většina srážek, které spadnou. chladné období, produkují mraky jiného typu. Místo lokálních mraků v zimě se objevují cloudové systémy rozprostírající se na obrovské ploše, které neexistují hodiny, ale dny. Takové oblačné systémy vznikají díky velmi pomalému vertikálnímu pohybu vzduchu (při rychlosti menší než 1 m/s, v některých případech i 10 cm/s).
Mraky, ze kterých padá většina srážek, se nazývají nimbostratus. Jejich tvar je určen pomalými, ale dlouhotrvajícími vzestupnými pohyby vzduchu v cyklonech, které vznikají ve středních zeměpisných šířkách a pohybují se západními proudy. Dešťové srážky z takových oblačných systémů se obvykle nazývají silné srážky. Mají jednotnější strukturu než déšť z konvektivních mraků. Při pozorování takových systémů radarem jsou však oblasti s vyšší intenzitou srážek nalezeny v oblastech, kde by se očekávalo rovnoměrné rozložení srážek. Jsou pozorovány takové oblasti, kde rychlosti vzestupných toků výrazně převyšují průměrné hodnoty.
Na Obr. Obrázek 21 ukazuje fotogram typického radarového vzoru zimních srážek. Fotogram byl získán na McGill University (Kanada) pomocí radaru s pevnou vertikální anténou. Tato pozorovací metoda poskytla průřez celým cloudovým systémem, který procházel nad stanicí. Výše uvedený fotogram byl získán expozicí filmu, který se pomalu pohyboval před indikační obrazovkou všestranného displeje, na které byla viditelná pouze vertikální skenovací čára s jasem měnícím se ve výšce v místech, kde byla zaznamenána radiová ozvěna. Výsledný vzor rádiového echa ve fotogramu lze tedy považovat za součet okamžitých vzorů skládajících se z mnoha těsně rozmístěných vertikálních čar.
Na fotogramu je vidět, že ve výšce více než 2500 m jsou pozorovány šikmé streamery, které se mění ve svislé a pravidelně umístěné světlé buňky. Tým výzkumníků z McGill University pod vedením Marshalla navrhl, že světlé buňky představují oblasti, ve kterých se tvoří ledové krystaly, a nakloněné streamery představují pásy padajících srážek.
Pokud se rychlost větru s výškou nemění, pak je rychlost padajících částic srážek také konstantní. V tomto případě není těžké odvodit jednoduchý vztah popisující dráhu padajících částic. K výpočtu rychlosti pádu částic použil Marshall pozorovací metodu záznamu rádiového echa na pomalu se pohybující film. Po analýze jednoho z nejjasněji zaznamenaných případů a zjištění, že průměrná rychlost pádu částic byla asi 1,3 m/sec, Marshall navrhl, že částice byly konglomeráty ledových krystalů.
Při zkoumání světlé čáry rádiového echa (na fotogramu jde o pásmo ve výšce cca 2000 m) je zřejmé, že částice jaderného sedimentu, alespoň z větší části, jsou pevné. Jasný pás se objevuje mírně pod úrovní tání, blízko izotermy 0 °C. Fenomén jasného rádiového ozvěny ve fotogramech zimních srážek zaznamenalo mnoho výzkumníků a nedávno byl podrobně studován.
První, kdo dal uspokojivé vysvětlení tohoto jevu, byla Ride. Jeho hypotéza, vypracovaná v roce 1946, je stále považována za správnou; Později to další badatelé objasnili.
Ride jako první ukázal, že když je velikost odrážejících částic mnohem menší než vlnová délka, jejich odrazivost v kapalném stavu je přibližně pětkrát vyšší než v pevném stavu. Prudký nárůst intenzity radiového echa pod úroveň nulové izotermy nastává v důsledku rychlého tání padajících pevných částic. Po roztavení se částice rychle změní na kulovité vodní kapky, které padají rychleji než sněhové vločky. Zvýšení rychlosti pádu částic pod izotermu 0°C a s tím spojený pokles jejich počtu na jednotku objemu vzduchu a následně i uvnitř objemu osvětleného radarovým paprskem vedou ke snížení intenzity rádiového signálu. echo pod tající vrstvou. Na Obr. 21 je vidět, že pruhy rádiového echa umístěné pod jasnou čarou jsou poněkud strmější než pruhy rádiového echa umístěné nad ní. Větší strmost pádových pásů v oblasti pod úrovní tání naznačuje, že částice zde padají rychleji.
Na základě analýzy takových pozorování lze dojít k závěru, že déšť, který padá z některých forem zimních mraků, se vyskytuje při velmi nízkých teplotách. I ve zcela izolovaných oblacích se tvoří ledové krystaly, které mohou růst a zvětšovat se, dokud nevypadnou. Když se srazí, krystaly se spojí do sněhových vloček, které se pohybují po trajektorii určené jejich rychlostí pádu a větrem. Sněhové vločky, které pronikají do spodních vrstev, mohou vstupovat do mraků složených z malých podchlazených kapek a dále růst v důsledku srážek s nimi. Takové mraky samy o sobě nemohou být detekovány většinou moderních radarů kvůli malé velikosti kapiček. Jakmile pevné částice projdou úrovní nulové izotermy, rychle se roztaví a zvýší rychlost svého pádu. Když takové částice vstoupí do nižších mraků, pokračují v růstu v důsledku srážek a splynutí s kapkami mraků. Pokud je teplota na zemském povrchu nižší než 0°C, částice srážek zůstanou ve formě sněhových vloček.
Ne všechny rozšířené cloudové systémy však vykazují odlišné streamery nad bodem mrazu, jako jsou ty znázorněné na obr. 22. V některých případech mraky vytvářejí pouze zřetelné a jasné pásy rádiové ozvěny, nad kterými nejsou patrné odrazy. K tomuto vzoru pravděpodobně dochází, protože ledové krystaly nad jasným pásem jsou příliš malé na to, aby vytvořily detekovatelné rádiové ozvěny. Když takové krystaly vstoupí do oblasti tání, dojde ke zvýšení jejich odrazivosti jak v důsledku změny fázového stavu, tak v důsledku dalšího zvětšení jejich velikosti v důsledku splynutí s menšími kapičkami.
Radarová pozorování vedla k řadě důležitých závěrů. Bylo pevně stanoveno, že déšť, který padá z většiny zimních mraků a dosahuje povrchu Země, se tvoří ve vysokých nadmořských výškách ve formě ledových krystalů. Na druhou stranu srážky z konvektivních mraků se často vyskytují v nepřítomnosti ledových krystalků.
Když se výzkumníkům podaří prokázat roli pevné fáze a procesu koagulace při tvorbě srážek z tohoto typu mraků, bude reálná příležitost je aktivně ovlivňovat za účelem umělého vyvolání srážek. Není pochyb o tom, že dříve nebo později se člověk naučí ovládat mraky. Meteorologové po celém světě spojují své síly, aby tento úkol urychlili. Tím, že se naučí ovládat proces sedimentace, budou schopni přispět k řešení problému světových vodních zdrojů. Lze doufat, že až bude možná možnost umělé regulace srážek, najdou se prostředky, jak ji efektivněji využít.
V přírodě se vyskytuje mnoho fyzikálních a geografických jevů, které lze vysvětlit různými důvody. Mezi takové jevy patří přírodní procesy popsané níže. Všechny jsou propojeny s neustálým odpařováním vody z hladiny moří, jezer, řek, oceánů a dalších vodních ploch. Více o tom, jak vzniká rosa, mráz, déšť a sníh, se dozvíte v tomto článku.
Obecné informace: faktory ovlivňující počasí
Na různých místech planety Země není vlhkost vzduchu stejná kvůli rozdílům v klimatu a rozložení vnitřních objemů vody. Například nad hladinou rovníkových moří je vlhkost nejvyšší a nad vyprahlými pouštěmi velmi nízká. Obsah vodní páry ve vzduchu je sice malý (není ani vidět), ale právě ona určuje povětrnostní podmínky.
Než zjistíme, jak déšť vzniká, stojí za zmínku, že kromě odpařování hraje důležitou roli ještě jeden proces – kondenzace. V přírodě se vyskytuje různými způsoby: tvorbou rosy nebo námrazy, deštěm nebo sněhem.
Sníh, stejně jako déšť, je konečným výsledkem pod popsaným řetězcem přírodních procesů. A abychom pochopili, co se při takových jevech děje v přírodě, měli bychom se nejprve obrátit na fyzikální zákony.
Rosa
Jak vzniká rosa, mráz a déšť? Jejich výskyt je vzájemně propojený proces. Nejprve zjistíme, jak vzniká rosa. Můžete to vidět jen v časných ranních hodinách. odkud pochází?
Voda se v horkém letním dni odpařuje z hladiny nádrží, řek, jezer a dokonce i rostlin. Při poklesu teploty (v noci) může dosáhnout hodnot, při kterých se vodní pára nasytí. Toto je rosný bod. Nasycená pára v tu chvíli kondenzuje a usazuje se na půdě a na listech rostlin. Rosu je vidět jen v časných ranních hodinách, pak se vlivem slunečního záření opět vypaří.
Původ mrazu
Proces tvorby námrazy je podobný jako tvorba rosy, ale je tu jeden rozdíl. Mráz se vyskytuje pouze v chladném období (pozdní podzim a zima).
Mráz je nerovnoměrná a velmi tenká vrstva ledových krystalků, která vzniká při sublimaci vodní páry ze vzduchu na trávě, půdě a jiných pozemních předmětech při záporných teplotách (nižších než je teplota vzduchu).
Kromě toho mají krystaly v závislosti na teplotě různé tvary: při mírných mrazech mají krystaly obvykle formu šestibokých hranolů, při mírných mrazech - ve formě desek a při silných mrazech - ve formě tupých zakončení. jehly. Nejpříznivějšími podmínkami pro vznik tohoto procesu jsou tiché, klidné noci a drsné povrchy s nízkou teplotní vodivostí. Silný vítr je překážkou pro tvorbu námrazy a slabý vítr naopak přispívá k jeho tvorbě, protože zvyšuje kontakt rostoucích mas vlhkého vzduchu s chladným povrchem.
V beletrii a mezi lidmi se krystalický mráz často nazývá mráz. A abychom se nepletli, musíme pamatovat na to, že námraza se na nitkovitých plochách většinou netvoří.
Stejně jako rosu ji lze pozorovat pouze ráno díky tomu, že noc bývá mnohem chladnější než den.
Srážky mají v přírodě (v koloběhu vody) a v životě mnoha živočichů a rostlin nemalý význam. Jsou tvořeny následovně. Voda se vypařuje ve velkém množství z povrchů četných přírodních nádrží a stoupá několik tisíc metrů nahoru, kde je teplota nižší. Pára tam kondenzuje a přeměňuje se na drobné kapičky, které následně chaoticky poletují v atmosféře. Obrovské objemy takových kapiček představují mraky, které se pod vlivem vzdušných hmot přepravují na neuvěřitelně dlouhé vzdálenosti (až několik tisíc kilometrů).
Při vzájemné srážce se při tak dlouhém pohybu promění ve větší kapky, které pak v podobě deště dopadají na zem. Nyní víme, jak se tvoří déšť.
A sníh se vyskytuje stejným způsobem, ale pouze v chladném období, kdy je ve výšce teplota (méně než nula), při které pára kondenzuje. V důsledku toho nevznikají kapky vody, ale ledové krystalky.
O intenzitě deště
Jak vzniká déšť, je jasné a pochopitelné. Nyní o kapkách. Dešťové kapky stejného tvaru mohou měnit svou velikost od 0,5 milimetru do průměru 6 milimetrů. Létají z velké výšky a lámou se na zem na četné drobné kapky.
Pokud neodpovídají výše uvedeným parametrům, pak jsou kapky mrholení.
Intenzita deště do značné míry závisí na regionech, protože v teplejším klimatu se zemský povrch zahřívá silněji a rychleji, což přispívá ke vzniku silnějšího proudění vodní páry, která následně stoupá do atmosféry.
Závěr
Nejkurióznějším procesem na všech těchto popsaných jevech je to, jak vzniká déšť. Je s podivem, že pod vlivem proudění vzduchu jsou tyto malé kapky transportovány na značné vzdálenosti, pokrývající tisíce a tisíce kilometrů. Ukazuje se, že začátek tohoto souvislého řetězce a jeho konec mohou být umístěny v poměrně velkých vzdálenostech od sebe.
Vznik námrazy a rosy, stejně jako sníh a déšť, jsou kuriózní geografické a fyzikální jevy, které lze z každého úhlu pohledu vysvětlit jinak.
Hlavní věc je, že jakékoli srážky hrají důležitou roli v nekonečném koloběhu vody a v životě všech živých věcí, které na planetě existují.
Vzorce a typy srážek úzce souvisejí s tvarem a strukturou oblačnosti. Podle charakteru srážek se srážky dělí na přeháňky, vydatné a mrholení.
Velmi intenzivní, ale krátkodobé. Velmi charakteristická je pro ně náhlost začátku a konce ztráty. Pozorováno na malé ploše. Padají z kupovitých mraků v podobě velkých kapek nebo velkých vloček sněhu. Dešťové srážky mohou také padat ve formě plískanic, krupobití, sněhu nebo ledových kuliček.
Krycí srážky jsou mírné, trvající několik hodin až několik dní. Obvykle padají z mraků nimbostratus, někdy z altostratus, stratocumulus, stratus a dalších mraků před přechodem teplé fronty nebo teplé okluzní fronty; zachycují velké prostory podél fronty, široké až 400 km nebo více.
Mrholení- jedná se buď o srážky ve formě velmi malých kapiček, téměř neviditelných pro oko (mrholení), nebo velmi malých sněhových vloček; obvykle padají z hustých vrstevnatých mraků nebo mlhy.
Déšť a sníh
Pokud za oblačného počasí se srážkami čas od času padá déšť nebo sníh a je poměrně silný, je to známka zlepšujícího se počasí.
Oslabení deště nebo sněžení ve večerních hodinách předznamenává lepší počasí.
Silný déšť nebo sněžení v noci nebo brzy ráno se slabým větrem nebo klidem předznamenávají nejčastěji slunečný den (vyjasnění nastává většinou kolem poledne).
Intenzivní déšť nebo sněžení po ránu se silným nebo bouřlivým větrem je známkou špatného počasí na celý den.
Pokud odpoledne nebo večer ustane déšť nebo sníh, aniž by se obloha vyčistila, pak počítejte s tím, že další den napadne další déšť nebo sníh.
Teplý déšť nejčastěji padá při poklesu atmosférického tlaku a studený déšť nejčastěji při zvýšení atmosférického tlaku.
Nejsilnější sněžení a silné vánice se obvykle vyskytují při teplotách blízkých 0°. Čím silnější mráz, tím menší pravděpodobnost sněhových srážek a vánic.
Pokud prší před větrem, musíme počkat, až vítr dále zesílí.
Sprchování se sluníčkem znamená, že zítra bude zase pršet.
Nejčastěji padají kroupy krátkodobě a na omezenou plochu, obvykle ve formě úzkého pruhu nebo dvou rovnoběžných pruhů. Kroupy jsou pozorovány pouze při kladných teplotách z oblaků cumulonimbus.
Kroupy jsou téměř vždy spojeny s přechodem studené fronty nebo okluzní fronty studeného typu a jsou doprovázeny bouřkami, přeháňkami a bouřkami, které se vyskytují především na severní a jižní polokouli na západní straně obzoru.
Rosa a mráz
Za jasné noci s malým větrem nebo bezvětří se v důsledku tepelných ztrát zářením zemský povrch a přilehlá vrstva vzduchu silně ochlazují. Když teplota podkladového povrchu a teplota povrchové vrstvy vzduchu klesne pod rosný bod, dojde ke kondenzaci vodní páry, pokud je rosný bod nad 0°, nebo k sublimaci, pokud je rosný bod pod 0°. V prvním případě se na zemském povrchu a předmětech, včetně na horní palubě lodí, tvoří kapky vody - rosa, ve druhém - ledové krystaly - mráz.
Vzniku rosy a námrazy napomáhá bezoblačnost, klidné počasí, dlouhé noci a vysoká absolutní i relativní vlhkost vzduchu.
Silná rosa nebo mráz, který se tvoří po západu slunce a mizí až po východu slunce, je známkou anticyklonálního počasí. Navíc, pokud je po východu slunce klidný nebo slabý vítr, pak lze očekávat, že anticyklonální počasí bude trvat 12 hodin nebo více, ale pokud je pozorován mírný vítr, pak se takové počasí zastaví na 6 hodin nebo déle.
Rosa nebo námraza, která se tvoří po západu slunce a mizí před východem slunce, je známkou přechodu do cyklonálního počasí, často během následujících 12 hodin.
Silná večerní rosa (nebo mráz) je známkou dobrého počasí, ale pokud se tvoří během mlhy, ukazuje to na blížící se změnu na cyklonální počasí.
Klidná jasná noc bez rosy a mrazu je znamením přechodu do cyklonálního počasí se srážkami v následujících 6 - 12 hodinách.
Tekutý a pevný plak
Tvorba kapalných nebo pevných usazenin na vertikálních objektech, pozorovaná nejčastěji v chladném období, je známkou šíření teplé stabilní vzduchové hmoty do oblasti s nízkou vrstevnatou oblačností, mlhami, mrholením a slabými lze očekávat větry.
Tvorba tekutých usazenin v teplé sezóně, která se nestává často, je známkou vydatných srážek, někdy bouřek.
mlhy
Mlha je kondenzace vodní páry v přízemní vrstvě vzduchu, ve které je horizontální viditelnost objektů menší než 0,6 kbt Tenká mlha, ve které je horizontální viditelnost od 0,6 kbt do 6 mil, se nazývá opar.
Podle podmínek vzniku se mlhy dělí na tři typy: radiační, vznikající v důsledku nočního ochlazování zemského povrchu, advektivní, vznikající při pohybu teplé hmoty vzduchu na studený podkladový povrch; odpařovací mlhy se tvořily v chladném období nad teplou vodní hladinou.
Radiační mlhy se vyskytují v pobřežním pásu moře a na pobřeží v nízkých a vlhkých místech, rozprostírají se jako bílý závoj; Po východu slunce se takové mlhy rozptýlí.
Advekční a vypařovací mlhy se liší od radiačních mlh dlouhou dobou existence a obrovským rozsahem rozšíření v oceánech a mořích, jsou pozorovány jak v pobřežních, tak v otevřených oblastech.
Radiační mlhy mají největší význam pro předpověď nadcházejícího počasí.
- Přízemní radiační mlha (nízká mlha - do 2 m), která se tvoří po západu slunce a rozptýlí se až po východu slunce, je známkou toho, že anticyklonální počasí s klidem a slabým větrem bude trvat 12 hodin i déle.
- Přízemní radiační mlha, která se tvoří po západu slunce a před východem se rozplyne, je známkou přechodu do cyklonálního počasí v následujících 6 až 12 hodinách.
- Nepřetržitá radiační mlha (mlha, ve které není vidět obloha), vznikající po západu slunce při klidném nebo slabém větru a rozplývající se ráno nebo před polednem, je známkou toho, že anticyklonální počasí bude trvat 12 hodin nebo déle.
- Stálá mlha, která se tvoří kdykoli během dne s mírným větrem na moři, často se objevující ve formě stěny pohybující se s větrem, je známkou toho, že takové počasí bude trvat 6 hodin nebo více.
- Údolí často v noci vyplňuje silná vrstva husté mlhy, která se ráno zvedá, přechází v nízkou vrstevnatou oblačnost a postupně se z mraků rozplývá Někdy ráno mrholení. Taková mlha je známkou toho, že klidné anticyklonální počasí přetrvá den nebo déle.
Dobrý den drazí přátelé! V tomto článku vám chci povědět o tom, jak různé sedimenty vznikají, o jaký proces se jedná a kde vznikají.
Všichni jsme v životě viděli různé srážky, ale s největší pravděpodobností jsme nikdy nepřemýšleli o tom, odkud se tvoří, jaké typy srážek existují a jaké procesy se toho všeho účastní, jak určit, jaké bude zítra počasí ... Uvažujme srážky a jejich druhy.
Atmosférické srážky- jedná se o obsaženou vlhkost, která dopadá na Zemi v různých formách: sníh, déšť, kroupy atd. Srážky se měří tloušťkou spadlé koule vody v milimetrech. V průměru spadne na zeměkouli asi 1000 mm srážek za rok, zatímco ve vysokých zeměpisných šířkách a pouštích spadne méně než 250 mm za rok.
Drobné kapičky vodní páry v oblaku se pohybují nahoru a dolů, spíše než visí. Když spadnou, splynou s jinými kapkami vody, ale jejich váha jim nedovolí prorazit stoupající vzduch, který je vytvořil. Tento proces se nazývá „koalescence“ (fúze). Pojďme s vámi diskutovat o hlavních typech srážek.
Podle teorie švédského meteorologa Bergerona, která byla předložena ve 30. letech 20. století, jsou sníh a déšť způsobeny podchlazenými kapkami vody, které tvoří ledové krystaly v mracích. V závislosti na tom, zda tyto krystaly během pádu tají nebo ne, padají na Zemi ve formě deště nebo sněhu.
Jak se krystaly pohybují v oblacích nahoru a dolů, narůstají na nich nové vrstvy tvoří se kroupy. Tento proces se nazývá „akrece“ (růst).
Když vodní pára při teplotách od -4°C do -15°C kondenzuje v mraku, ledové krystaly se slepí a vytvoří se sněhové vločky. tvoří se sníh.
Tvar a velikost sněhových vloček závisí na teplotě vzduchu a síle větrů, ve kterých padají. Na povrchu tvoří sněhové vločky sněhovou pokrývku, která odráží více než polovinu energie slunečního paprsku a nejčistší a nejsušší sníh odráží až 90 % slunečních paprsků.
To ochlazuje zasněžené oblasti. Sněhová pokrývka je schopna vyzařovat tepelnou energii, a proto i nepatrné teplo, které má, rychle odchází do atmosféry.
Výsledná voda při kondenzaci vodní páry je déšť.
Padá z mraků a dostává se na zemský povrch ve formě kapiček kapaliny. Silné, slabé a mírné (bouřkové) deště se rozlišují v závislosti na množství srážek, které spadly v určitém časovém období.
Intenzita slabého deště se pohybuje od velmi nízké do 2,5 mm/h; mírný déšť - od 2,8 do 8 mm/h a při silném dešti více než 8 mm/h nebo více než 0,8 mm za 6 minut. Když je na velké ploše souvislá oblačnost, dochází k nepřetržitému silnému dešti, obvykle slabému a skládajícím se z malých kapiček.
V menších oblastech bývají srážky intenzivnější a skládají se z větších kapiček. Atmosférické srážky ve formě velmi malých kapiček, které velmi pomalu padají z mlhy nebo mraků, jsou mrholení. Rozlišují se také další srážky:
mrznoucí déšť, ledové pelety, sněhová zrna, sněhové pelety atd. Ale o tom nebudu psát, protože z výše uvedeného příkladu základních srážek můžete nyní jasně pochopit všechny tyto významy sami. Všechny tyto srážky mají následující důsledky: led, zmrzlé stromy... a jsou si navzájem velmi podobné.
Oblačnost. Jí
lze určit okem. Mění se v oktas na 8bodové stupnici. Například 0 oktas – obloha bez mráčku, 4 oktas – polovina oblohy je pokryta mraky, 8 oktas – zcela zataženo. Počasí lze určit bez předpovědi počasí.
Má lokální charakter: někde prší a o pár kilometrů dál je jasné počasí. Někdy to nemusí být kilometry, ale metry (na jedné straně ulice je jasno, na druhé prší), sám jsem byl opakovaně svědkem takového deště.
Mnoho rybářů a venkovských obyvatel, stejně jako starších lidí, dokáže mnohem lépe předpovídat počasí ve své oblasti studiem mraků.
Konec období stabilního počasí je často ohlašován oblohou pokrytou „jehněčími“ cirrocumulovými mraky. Změny počasí jsou často indikovány cirrovými mraky („koňskými ocasy“) vysoko na obloze. Bouřky s deštěm, sněhem nebo kroupami obvykle přinášejí kupovité mraky.
Můžete se dozvědět více o všech typech mraků
No a teď jsme se podívali na všechny srážky, které jsou pro nás důležité, a známe hlavní znaky počasí 🙂