Sous forme de pluie ou de neige. Types de précipitations

De nos jours, n’importe quel écolier le sait, mais cela vaut toujours la peine de parfaire ses connaissances. La vapeur d'eau est une composante invisible mais toujours présente de l'air qui entoure la Terre. Dans toutes les masses d'eau de la planète, des océans et mers aux petits étangs, le processus d'évaporation de l'eau se produit constamment. Il passe du liquide à la vapeur gazeuse. Plus l'eau est chaude, plus elle s'évapore rapidement et plus la surface du réservoir est grande, plus l'eau se transforme en vapeur. Les gens ne voient pas cette évaporation ; la vapeur d'eau devient visible là où elle se refroidit, là où se produit la condensation, c'est-à-dire à haute altitude. La condensation est le processus de conversion d'une vapeur invisible en un liquide visible. L’énergie solaire joue un rôle majeur à cet égard. Il soulève de la vapeur haut dans le ciel et se transforme en nuages. Le vent, à son tour, le transporte sur de longues distances, distribuant l'humidité vitale sur toute la terre.

Mécanisme de formation de la pluie

Comment se forment les gouttes de pluie ? Dès que le nuage est complètement saturé et ne peut plus accepter l’humidité, le processus de chute des plus petites gouttelettes commence à l’intérieur. En tombant, elles se lient à d’autres gouttelettes, ce qui crée des gouttelettes encore plus grosses et, par conséquent, on peut observer la formation de pluie.

Lors d'une averse, de grosses gouttelettes sont créées pouvant atteindre 7 mm de diamètre. Une goutte de pluie légère de moins d'un demi-millimètre. Lors de pluies légères, les gouttes ne se séparent pratiquement pas et tout devient mouillé. La pluie est en réalité un nuage qui se dissipe. Ceci s'observe lorsque les gouttes ou les cristaux à partir desquels il est créé deviennent trop lourds et tombent vers la Terre. Les météorologues identifient plusieurs méthodes pour transformer les gouttelettes en pluie. La façon dont la pluie se forme dépend du fait que les nuages ​​traversés par les gouttelettes soient chauds ou froids. Les nuages ​​chauds sont constitués de minuscules particules d’eau. Les gouttes qui tombent se transforment souvent en vapeur lorsqu'elles volent vers le sol. Et certains sont si gros qu’ils tombent au sol sous forme de douche. Une petite gouttelette traverse un nuage, en même temps elle entre en collision avec d'autres gouttelettes et, s'étant déjà unies, elles créent une grosse gouttelette. Une telle goutte en collecte d’autres en descendant. L’air qui se précipite autour de la gouttelette à grande vitesse attire de minuscules gouttelettes, augmentant ainsi son poids. Parfois, elle devient si lourde qu'elle tombe de haut dans une flaque d'eau.

D'où viennent les flocons de neige ?

Pluie, neige, tous ces phénomènes sont étudiés par les météorologues et prévisionnistes afin de les anticiper et d'avertir à temps la population des intempéries. Dans les nuages ​​froids, les gouttelettes se forment sous forme de cristaux de glace. Des nuages ​​froids se forment haut dans le ciel et sont transportés vers des zones où les températures sont toujours au-dessus de zéro (0°C). Ces nuages ​​sont un mélange de gouttelettes d’eau et de cristaux de glace. Lorsque l’eau s’évapore des gouttelettes de liquide, elle adhère aux cristaux, gèle et se transforme en solide. À mesure que les cristaux grandissent et absorbent l’humidité, ils se transforment en flocons de neige et tombent à travers le nuage. Mais à moins qu’il ne fasse trop froid dehors, les flocons de neige ne durent pas longtemps. Ils descendent dans des couches d'air chaud et commencent à fondre, se transformant à nouveau en gouttes de pluie. Comment apparaissent les flocons de neige ? Si un nuage contient des zones de températures et d’humidité différentes, il se transforme en machine à neige. L'air chaud et humide, qui transporte avec lui des gouttelettes d'eau, passe dans les zones sèches et froides du nuage. En raison de la basse température, les gouttelettes gèlent et forment le noyau du futur flocon de neige. Les particules d'eau chaude se rassemblent autour du noyau dans un certain ordre, se transformant en cristal de neige. Chaque flocon de neige est composé de 2 à 200 cristaux individuels. Les cristaux se forment dans des nuages ​​froids au-dessus de la terre, où les températures peuvent descendre jusqu'à -40°C et où la vapeur d'eau se transforme en glace. Le cristal de neige quitte le nuage et tombe au sol. La neige semble limpide lorsqu'elle tombe, mais en réalité, la plupart des flocons de neige sont créés autour de minuscules particules de poussière que le vent a emportées dans le ciel ; la vapeur d'eau peut se cristalliser même autour de petites particules de fumée. Si vous l’observez à travers de puissants microscopes, vous pouvez voir ces particules cachées à l’intérieur des flocons de neige. Les trois quarts des flocons de neige ont poussé autour de minuscules morceaux invisibles d’argile ou de terre.

Forme de flocons de neige

Probablement, tout le monde a eu l'occasion d'admirer la forme complexe des flocons de neige lorsque, tombant doucement du ciel, ils se déposent sur une moufle ou un manteau. Chaque flocon de neige a une forme différente et sa propre structure particulière. La forme de base d'un cristal de neige dépend de la température à laquelle le flocon de neige s'est formé. Plus le nuage est haut, plus il fait froid. À partir de températures élevées, dans lesquelles la température est inférieure à -35 ° C, des prismes hexagonaux sont créés, lorsque la température des nuages ​​​​est comprise entre -3 et 0 ° C, des flocons de neige en forme de plaques se forment. À une température de -5-3 ° C, des flocons de neige en forme d'aiguille se forment et de -8 à 5 ° C sous forme de colonnes. À -12-8°C, les plaques se forment à nouveau. Si la température descend en dessous, les flocons de neige prennent la forme d’étoiles. À mesure que les flocons de neige grossissent, ils deviennent plus lourds et tombent vers le sol, leur forme changeant. Si les flocons de neige tombent en tournant, leur forme sera parfaitement symétrique ; s'ils tombent en se balançant sur les côtés, leur forme deviendra irrégulière.

Si l'air sous un nuage de neige est plus chaud que 0°C, les flocons de neige peuvent fondre en tombant et se transformer en gouttes de pluie, ce qui explique comment se forment la pluie et la neige se transformant en pluie. Mais si l'air est suffisamment froid, les flocons de neige voleront jusqu'au sol, le recouvrant d'une couverture blanche. Une fois au sol, les cristaux de neige perdent progressivement leurs subtils motifs, se compressant sous l'influence d'autres flocons de neige.

Quand tombe le gel ?

Le gel fait référence aux précipitations atmosphériques solides qui tombent sous forme d’une fine couche de cristaux de glace. Apparaît sur le sol et les objets lorsque le sol gèle, qu'il y a un vent calme et un ciel dégagé. À des températures inférieures à zéro, il précipite sous forme de cristaux hexagonaux, à des températures plus basses - sous forme de plaques, en dessous de -15°C, les cristaux de givre prennent la forme d'aiguilles émoussées. Le givre se forme sur tous les objets dont la surface est plus froide que l'air : sur l'herbe, le sol, les toits, le verre.

Pluie acide

(pluie, neige) à forte teneur en acide représentent Comment se forment-ils ? Les sources de pluies acides peuvent être à la fois des processus naturels (activité volcanique, décomposition des résidus végétaux) et des émissions industrielles, principalement du dioxyde de soufre (SO 2) et des oxydes d'azote (NO, NO 2, N 2 O 3), lors de la combustion de divers types de carburant. En se combinant avec l'humidité de l'atmosphère, ils forment des acides sulfurique et nitrique. Si des substances acides, dissoutes dans l'air, pénètrent dans une atmosphère saturée d'humidité, les acides tombent sur le sol. Si l'eau, y compris les acides, tombe sur la végétation et le sol, elle nuit à la flore et à la faune de la terre.

Pluies colorées

Parfois, les gens peuvent observer des phénomènes tels que des pluies colorées. La pluie colorée est rare, mais elle peut effectivement être colorée. Comment se forme la pluie de différentes couleurs ? Par exemple, une pluie rouge a été observée en avril 1970 à Thessalonique, en Grèce. Un vent puissant sur le désert du Sahara a soulevé de nombreuses particules d'argile rouge très haut dans le ciel, puis les a transférées vers les nuages ​​​​du ciel au-dessus de la Grèce. Un jet de pluie a emporté l'argile des nuages, mais la couleur de la pluie est restée rouge pendant un certain temps. En 1959, des pluies jaune-vert sont tombées sur le Massachusetts. Le coupable s’est avéré être le pollen printanier des plantes élevées en hauteur. Et en mars 1972, de la neige bleue tombait dans les Alpes françaises : cette neige était colorée par des minéraux apportés du Sahara.

Habituellement, les ressources naturelles sont comprises uniquement comme des minéraux extraits des profondeurs de la Terre. Cependant, ces dernières années, les scientifiques ont commencé à accorder une grande attention à la « richesse de l’atmosphère », à savoir la pluie et la neige. De plus en plus de rapports faisant état de pénuries d’eau proviennent de différentes régions du monde. Ce phénomène est particulièrement fréquent dans les régions arides et semi-arides. Malheureusement, cela ne se limite pas à ces endroits. En raison de l'augmentation de la population mondiale, l'irrigation est de plus en plus utilisée dans l'agriculture et l'industrie se développe et se répand dans le monde entier. Et cela augmente chaque année les besoins en eau douce. Dans un certain nombre de régions, le manque d’eau bon marché constitue le principal facteur limitant la croissance économique.

Actuellement, il n'existe que deux sources principales d'eau douce : 1) l'eau accumulée dans les lacs et les couches souterraines, 2) l'eau dans l'atmosphère sous forme de pluie et de neige.

Récemment, de gros efforts ont été déployés pour développer des moyens de dessaler l’eau des océans. Cependant, l’eau ainsi obtenue est encore trop coûteuse pour être utilisée à des fins agricoles et industrielles.

Les eaux des lacs sont d'une grande importance pour les agglomérations voisines. Mais si les lacs se trouvent à plusieurs centaines de kilomètres des zones peuplées, leur importance est presque entièrement perdue, car la pose de canalisations, l'installation et le fonctionnement de pompes rendent le coût de l'eau livrée trop élevé. Il peut être surprenant que pendant les périodes de temps chaud prolongé et de faibles précipitations, certaines banlieues de Chicago connaissent de graves pénuries d'eau, alors que le niveau d'eau est inférieur à 80 degrés. kilomètres de l'un des plus grands réservoirs d'eau douce - le lac Michigan.

Dans certaines régions, comme le sud de l’Arizona, une grande partie de l’eau utilisée pour l’irrigation et l’usage urbain provient d’aquifères souterrains. Malheureusement, les aquifères sont très peu rechargés par les infiltrations d’eau de pluie. L'eau qui est actuellement extraite du sous-sol est d'origine très ancienne : elle y est restée depuis l'époque de la glaciation. La quantité de cette eau, appelée eau relique, est limitée. Naturellement, avec une extraction intensive de l'eau à l'aide de pompes, son niveau diminue tout le temps. Il ne fait aucun doute que la quantité totale d’eau souterraine est assez importante. Cependant, plus l’eau est extraite en profondeur, plus elle coûte cher. Par conséquent, pour certaines régions, d’autres sources d’eau douce, plus rentables, doivent être trouvées.

L’une de ces sources est l’atmosphère. En raison de l’évaporation des mers et des océans, l’atmosphère contient une grande quantité d’humidité. Comme on le dit souvent, l’atmosphère est un océan avec de l’eau de faible densité. Si l'on prend une colonne d'air s'étendant de la surface de la terre jusqu'à une hauteur de 10 kilomètres, et condenser toute la vapeur d'eau qu'il contient, alors l'épaisseur de la couche d'eau résultante variera de quelques dixièmes de centimètre à 5 cm. La plus petite couche d'eau donne de l'air froid et sec, la plus grande - chaude et humide. Par exemple, dans le sud de l'Arizona, en juillet et août, l'épaisseur de la couche d'eau contenue dans la colonne atmosphérique est en moyenne supérieure à 2,5. cm. À première vue, cette quantité d’eau semble faible. Cependant, si l’on prend en compte la superficie totale occupée par l’État de l’Arizona, on obtient un chiffre très impressionnant. Il convient également de noter que les réserves de cette eau sont pratiquement inépuisables, car pendant les périodes venteuses, l'air de l'Arizona est constamment saturé d'humidité.

Naturellement, une question essentielle se pose : quelle quantité de vapeur d’eau peut tomber sous forme de pluie ou de neige dans une zone donnée ? Les météorologues formulent cette question un peu différemment. Ils demandent quelle est l’efficacité des processus de production de pluie dans la région. En d’autres termes, quel pourcentage d’eau au-dessus d’une surface donnée sous forme de vapeur atteindra réellement le sol ? L’efficacité des processus de formation des pluies varie selon les régions du globe.

Dans les régions froides et humides, comme la péninsule de l’Alaska, l’efficacité est proche de 100 %. En revanche, pour les zones sèches comme l’Arizona, l’efficacité pendant la saison des pluies estivales n’est que d’environ 5 %. Si l’efficacité pouvait être augmentée ne serait-ce que d’une très petite quantité, disons jusqu’à 6 %, les précipitations augmenteraient de 20 %. Malheureusement, nous ne savons pas encore comment y parvenir. Cette tâche est le problème de la transformation de la nature, que les scientifiques du monde entier tentent de résoudre depuis de nombreuses années. Les tentatives d'interventions actives pour stimuler les processus de formation de pluie ont commencé dès 1946, lorsque Langmuir et Schaefer ont montré qu'il était possible de provoquer artificiellement des précipitations à partir de certains types de nuages ​​en les ensemençant de noyaux de neige carbonique. Depuis lors, certains progrès ont été réalisés dans les méthodes permettant d'influencer les nuages. Cependant, il n’existe pas encore de preuves suffisantes pour croire que la quantité de précipitations provenant d’un système nuageux puisse être artificiellement augmentée.

La principale raison pour laquelle les météorologues ne peuvent actuellement pas modifier le temps est due à une connaissance insuffisante des processus de formation des précipitations. Malheureusement, nous ne connaissons toujours pas toujours la nature de la formation des pluies dans différents cas.

AVERSES ET ORAGES D'ÉTÉ

Il n'y a pas si longtemps, les météorologues pensaient que toutes les précipitations se formaient sous forme de particules solides. Lorsque des cristaux de glace ou des flocons de neige pénètrent dans l’air chaud près de la surface de la terre, ils fondent et se transforment en gouttes de pluie. Cette idée s'inspire des travaux fondamentaux de Bergeron, publiés par lui au début des années 30. Nous sommes actuellement convaincus que le processus de formation de précipitations décrit par Bergeron se produit dans la plupart des cas, mais qu'il n'est pas le seul possible.

Cependant, un autre processus est également possible, appelé coagulation. Au cours de ce processus, les gouttes de pluie grandissent en entrant en collision et en fusionnant avec des particules nuageuses plus petites. Pour que la pluie se forme par coagulation, la présence de cristaux de glace n'est plus nécessaire. Au contraire, dans ce cas, il devrait y avoir de grosses particules qui tombent plus vite que les autres et produisent de nombreuses collisions.

Le radar a joué un rôle important en confirmant le fait que le processus de coagulation dans les nuages ​​​​de développement convectif se déroule de manière très efficace. Les nuages ​​convectifs ressemblant à du chou-fleur se transforment parfois en orages. À l'aide de radars dotés d'antennes à balayage vertical, il est possible d'observer le processus de développement de tels nuages ​​et de noter à quelles altitudes apparaissent les premières particules de précipitation.

L’étude de la croissance d’une région de grosses particules de haut en bas ne peut se faire qu’en observant continuellement le même nuage. Grâce à cette méthode, une série d’observations a été obtenue, dont l’une est présentée sur la figure. 20. La série comprend 11 observations radar différentes, illustrées par des photogrammes à intervalles de 10 à 80 secondes.

Comme le montre la figure présentée. 20 séries d'observations, l'écho radio primaire s'étend jusqu'à une altitude d'environ 3000 m, où la température était de 10° C. Puis l'écho radio s'est rapidement développé de haut en bas. Cependant, même lorsqu'il atteignit sa taille maximale, son pic ne dépassa pas 6 000 m, où la température était d'environ 0°C. Évidemment, il n'y a aucune raison de croire que la pluie dans ce nuage aurait pu se former à partir de cristaux de glace, puisque la zone de précipitations est apparue dans la région des températures positives.

Un grand nombre d’observations radar similaires ont été réalisées dans différentes régions des États-Unis, d’Australie et d’Angleterre. De telles observations suggèrent que le processus de coagulation joue un rôle majeur dans la formation des précipitations orageuses. La question se pose de savoir pourquoi ce fait important n’a pas été établi avant l’utilisation du radar. Un depuis La principale raison expliquant cette situation est qu'il est impossible de déterminer où et quand les premières particules de précipitation apparaissent dans le nuage. Il convient de noter que lorsque la pluie tombe, le sommet du nuage peut s'étendre jusqu'à une hauteur de plusieurs milliers de mètres, atteignant une zone avec des températures de -15°C et moins, où existent de nombreux cristaux de glace. Cette circonstance conduisait auparavant à la conclusion erronée selon laquelle les cristaux de glace sont des sources de précipitations.

Malheureusement, à l’heure actuelle, nous ne connaissons pas encore le rôle relatif des deux mécanismes de formation des pluies. Une étude plus détaillée de cette question aidera les météorologues à développer avec plus de succès des méthodes d'influence artificielle sur les nuages.

QUELQUES PROPRIÉTÉS DES NUAGES CONVECTIFS

Les observations radar ont permis d'étudier plus en détail les nuages ​​convectifs. En utilisant différents types de radars, les chercheurs ont découvert que, dans certains cas, des « tours » d'écho radio individuelles se développaient à de très hautes altitudes. Ainsi, par exemple, dans certains cas, des nuages ​​​​ayant un diamètre de 2-3 kilomètres, s'étend jusqu'au 12-13 km.

Les orages violents se développent généralement par étapes. Initialement, l'une des tours d'écho radio grandit, atteignant une hauteur d'environ 8 000 mètres. m, puis diminue. Quelques minutes plus tard, à côté de cette tour, une autre commence à s'étendre vers le haut, qui atteint une plus grande hauteur - environ 12 kilomètres. La croissance progressive de l'écho radio se poursuit jusqu'à ce que le nuage d'orage atteigne la stratosphère.

Ainsi, chaque tour d'écho radio peut être considérée comme une brique distincte dans un bâtiment général ou comme une cellule unique de l'ensemble du système - un nuage d'orage. L'existence de telles cellules dans un nuage d'orage a été postulée à un moment donné par Byers et Braham sur la base des résultats d'une analyse d'un grand nombre d'observations météorologiques réalisées sur diverses caractéristiques des orages. Byers et Braham ont suggéré qu'un nuage d'orage est constitué d'une ou plusieurs de ces cellules, dont le cycle de vie est très court. Parallèlement, un groupe de chercheurs anglais dirigé par Scorer et Ludlam avancent leur théorie de la formation des orages. Ils croyaient que dans chaque nuage d’orage se trouvaient de grosses bulles d’air s’élevant du sol vers les couches supérieures. Malgré les différences entre les théories sur la formation des orages, les deux théories supposent toujours que le développement d’un nuage d’orage se produit par étapes.

Des études ont montré que les taux de croissance moyens des tours d'écho radio dans les nuages ​​convectifs varient de 5 à 10 m/sec, et dans certains types de nuages ​​orageux, ils peuvent être deux à trois fois plus gros. Il est clair que dans ce cas, les avions entrant dans de tels nuages ​​subissent des secousses et des surcharges importantes sous l'influence de forts courants ascendants et de turbulences intenses.

Quiconque a attendu la fin d’un orage sait que celui-ci peut durer une heure ou plus. Dans le même temps, la durée de vie d'une tourelle ou d'une cellule individuelle est très courte : comme le montrent les observations radar, environ 23 minutes. Évidemment, dans un grand nuage d’orage, de nombreuses cellules peuvent se développer séquentiellement les unes après les autres. Dans ce cas, à partir du moment où la pluie apparaît jusqu'à ce qu'elle s'arrête, un temps bien plus long que 23 minutes peut s'écouler. Lors d’un orage, qui peut durer plusieurs heures, l’intensité de la pluie ne reste pas constante. Au contraire, soit elle atteint un maximum, soit elle diminue jusqu'à ce que la pluie disparaisse presque complètement. Chacune de ces augmentations de l’intensité des pluies correspond au développement d’une autre cellule ou tour. Il n'est pas difficile de vérifier ce qui précède par vous-même si vous observez, une montre à la main, l'alternance des maximums et des minimums de l'intensité des fortes pluies.

PRÉCIPITATIONS HIVERNALES

Pendant la saison chaude, une part importante des précipitations tombe sous forme d’averses et de nuages ​​orageux. Les nuages ​​isolés s'étendant jusqu'aux hautes altitudes produisent des précipitations sous forme d'averses localisées. Le processus de coagulation joue un rôle important dans la formation des précipitations provenant de ces nuages. En règle générale, les nuages ​​​​individuels ont de petites zones de section transversale, de puissants courants ascendants et descendants s'y développent et leur durée d'existence ne dépasse pas une heure.

La plupart des précipitations qui tombent. saison froide, ils produisent des nuages ​​d’un type différent. Au lieu de nuages ​​​​locals en hiver, des systèmes nuageux apparaissent s'étendant sur une vaste zone, existant non pas pendant des heures, mais pendant des jours. De tels systèmes nuageux se forment en raison d'un mouvement vertical très lent de l'air (à une vitesse inférieure à 1 m/sec, dans certains cas même 10 cm/sec.).

Les nuages ​​​​d'où tombent la plupart des précipitations sont appelés nimbostratus. Leur forme est déterminée par les mouvements ascendants lents mais prolongés de l’air dans les cyclones qui surviennent aux latitudes moyennes et se déplacent avec les courants d’ouest. Les précipitations provenant de tels systèmes nuageux sont généralement appelées fortes précipitations. Leur structure est plus uniforme que la pluie provenant de nuages ​​convectifs. Cependant, lors de l'observation de tels systèmes avec un radar, des zones d'intensité de précipitations plus élevée se trouvent dans des zones où les précipitations devraient être uniformément réparties. De telles zones sont observées où les vitesses des flux ascendants dépassent largement les valeurs moyennes.

En figue. La figure 21 montre un photogramme d'un diagramme radar typique de précipitations hivernales. Le photogramme a été obtenu à l'Université McGill (Canada) à l'aide d'un radar doté d'une antenne verticale fixe. Cette méthode d'observation a fourni une coupe transversale de l'ensemble du système nuageux qui passait au-dessus de la station. Le photogramme ci-dessus a été obtenu en exposant le film en se déplaçant lentement devant l'écran indicateur panoramique, sur lequel seule une ligne de balayage verticale avec une luminosité variable en hauteur était visible aux endroits où un écho radio était noté. Ainsi, le motif d’écho radio résultant dans un photogramme peut être considéré comme une somme de motifs instantanés constitués de nombreuses lignes verticales rapprochées.

Sur le photogramme, vous pouvez voir qu'à une altitude de plus de 2500 m on observe des banderoles obliques, se transformant en cellules lumineuses verticales et régulièrement localisées. Une équipe de chercheurs de l'Université McGill, dirigée par Marshall, a suggéré que les cellules brillantes représentent des zones dans lesquelles se forment des cristaux de glace et que les banderoles inclinées représentent des bandes de précipitations qui tombent.

Si la vitesse du vent ne change pas avec l’altitude, alors la vitesse de chute des particules de précipitations est également constante. Dans ce cas, il n’est pas difficile de dériver une relation simple décrivant la trajectoire des particules qui tombent. Pour calculer les taux de chute des particules, Marshall a utilisé une méthode d'observation consistant à enregistrer un motif d'écho radio sur un film se déplaçant lentement. Après avoir analysé l'un des cas les plus clairement enregistrés et déterminé que la vitesse moyenne de chute des particules était d'environ 1,3 m/sec, Marshall a suggéré que les particules étaient des conglomérats de cristaux de glace.

Lors de l'étude d'une ligne lumineuse d'écho radio (sur le photogramme, il s'agit d'une bande à une altitude d'environ 2000 m) il devient évident que les particules nucléées des sédiments, du moins pour la plupart, sont solides. La bande brillante apparaît légèrement en dessous du niveau de fusion, près de l'isotherme 0°C. Le phénomène d'une bande d'écho radio brillante dans les photogrammes de précipitations hivernales a été noté par de nombreux chercheurs et a été étudié en détail récemment.

Le premier à donner une explication satisfaisante à ce phénomène fut Ride. Son hypothèse, développée en 1946, est toujours considérée comme correcte ; Plus tard, d’autres chercheurs y ont apporté quelques précisions.

Ride a été le premier à montrer que lorsque la taille des particules réfléchissantes est bien inférieure à la longueur d'onde, leur réflectivité à l'état liquide est environ cinq fois supérieure à celle à l'état solide. Une forte augmentation de l'intensité de l'écho radio en dessous du niveau de l'isotherme zéro se produit en raison de la fusion rapide des particules solides qui tombent. Une fois fondues, les particules se transforment rapidement en gouttelettes d’eau sphériques qui tombent plus vite que les flocons de neige. Une augmentation de la vitesse de chute des particules en dessous de l'isotherme 0°C et la diminution associée de leur nombre par unité de volume d'air, et par conséquent, à l'intérieur du volume éclairé par le faisceau radar, entraînent une diminution de l'intensité de la radio. écho sous la couche de fusion. En figue. 21, on peut voir que les bandes d'écho radio situées en dessous de la ligne lumineuse sont un peu plus raides que les bandes d'écho radio situées au-dessus d'elle. La plus grande inclinaison des bandes de chute dans la région située en dessous du niveau de fusion indique que les particules tombent plus rapidement ici.

Sur la base de l’analyse de ces observations, on peut conclure que la pluie tombant de certaines formes de nuages ​​hivernaux se produit à des températures très basses. Même dans des nuages ​​complètement isolés, des cristaux de glace se forment et peuvent croître et grossir jusqu'à tomber. Lorsqu’ils entrent en collision, les cristaux se combinent pour former des flocons de neige qui se déplacent le long d’une trajectoire déterminée par leur vitesse de chute et par le vent. En pénétrant dans les couches inférieures, les flocons de neige peuvent pénétrer dans des nuages ​​​​constitués de petites gouttes surfondues et continuer à croître en raison de collisions avec elles. De tels nuages ​​eux-mêmes ne peuvent pas être détectés par la plupart des radars modernes en raison de la petite taille des gouttelettes. Dès que les particules solides dépassent le niveau de l’isotherme zéro, elles fondent rapidement et accélèrent leur chute. Lorsque ces particules pénètrent dans les nuages ​​inférieurs, elles continuent de croître en raison des collisions et des fusions avec les gouttes de nuages. Si la température à la surface de la Terre est inférieure à 0°C, les particules de précipitations resteront sous forme de flocons de neige.

Cependant, tous les systèmes nuageux répandus ne présentent pas de streamers distincts au-dessus du point de congélation, comme ceux illustrés sur la figure. 22. Dans certains cas, les nuages ​​ne créent que des bandes d’écho radio distinctes et brillantes, au-dessus desquelles il n’y a aucune réflexion perceptible. Cette tendance se produit probablement parce que les cristaux de glace au-dessus de la bande lumineuse sont trop petits pour produire un écho radio détectable. Lorsque de tels cristaux entrent dans la région de fusion, leur réflectivité augmente en raison à la fois d'un changement d'état de phase et d'une nouvelle augmentation de leur taille due à la fusion avec des gouttelettes plus petites.

Les observations radar ont conduit à un certain nombre de conclusions importantes. Il est bien établi que la pluie qui tombe de la plupart des nuages ​​hivernaux et atteint la surface de la terre se forme à haute altitude sous forme de cristaux de glace. En revanche, les précipitations provenant de nuages ​​convectifs se produisent souvent en l’absence de cristaux de glace.

Lorsque les chercheurs réussiront à établir le rôle de la phase solide et du processus de coagulation dans la formation des précipitations à partir de ce type de nuages, il y aura une réelle opportunité de les influencer activement afin d'induire artificiellement des précipitations. Il ne fait aucun doute que tôt ou tard, une personne apprendra à contrôler les nuages. Les météorologues du monde entier unissent leurs forces pour accélérer cette tâche. En apprenant à contrôler le processus de sédimentation, ils pourront contribuer à résoudre le problème des ressources en eau mondiales. On peut espérer que lorsque la possibilité de réguler artificiellement les précipitations deviendra possible, on trouvera les moyens de les utiliser plus efficacement.

De nombreux phénomènes physiques et géographiques se produisent dans la nature et s'expliquent par diverses raisons. Ces phénomènes incluent les processus naturels décrits ci-dessous. Tous sont liés à l’évaporation continue de l’eau de la surface des mers, des lacs, des rivières, des océans et d’autres plans d’eau. Vous pouvez en apprendre davantage sur la formation de la rosée, du gel, de la pluie et de la neige en lisant cet article.

Informations générales : facteurs influençant la météo

Dans différents endroits de la planète Terre, l'humidité de l'air n'est pas la même en raison des différences climatiques et de la répartition des volumes d'eau internes. Par exemple, au-dessus de la surface des mers équatoriales, l’humidité est la plus élevée et au-dessus des déserts arides, elle est très faible. Bien que la teneur en vapeur d'eau dans l'air soit faible (elle n'est même pas visible), c'est elle qui détermine les conditions météorologiques.

Avant de découvrir comment se forme la pluie, il convient de noter qu'en plus de l'évaporation, un autre processus joue un rôle important : la condensation. Cela se produit dans la nature de différentes manières : formation de rosée ou de gel, de pluie ou de neige.

La neige, comme la pluie, est le résultat final de la chaîne décrite de processus naturels. Et pour comprendre ce qui se passe dans la nature lors de tels phénomènes, il faut d'abord se tourner vers les lois physiques.

Rosée

Comment se forment la rosée, le gel et la pluie ? Leur apparition est un processus interconnecté. Voyons d’abord comment se forme la rosée. Vous ne pouvez le voir que tôt le matin. D'où est ce que ça vient?

L'eau s'évapore de la surface des réservoirs, des rivières, des lacs et même des plantes lors d'une chaude journée d'été. Lorsque la température baisse (la nuit), elle peut atteindre des valeurs auxquelles la vapeur d'eau devient saturée. C'est le point de rosée. A ce moment, la vapeur saturée se condense et se dépose sur le sol et sur les feuilles des plantes. La rosée n'est visible que tôt le matin, puis elle s'évapore à nouveau sous l'influence du soleil.

Origine du gel

Le processus de formation du gel est similaire à celui de la rosée, mais il existe une différence. Les gelées ne surviennent que pendant la saison froide (fin de l'automne et hiver).

Le givre est une couche inégale et très fine de cristaux de glace formée lors de la sublimation de la vapeur d'eau de l'air sur l'herbe, le sol et d'autres objets au sol à des températures négatives (inférieures à la température de l'air).

De plus, selon la température, les cristaux ont des formes différentes : lors de gelées légères, les cristaux se présentent généralement sous forme de prismes hexagonaux, lors de gelées modérées - sous forme de plaques, et lors de gelées sévères - sous forme de prismes à extrémités émoussées. aiguilles. Les conditions les plus favorables à l'apparition de ce processus sont des nuits calmes et calmes et des surfaces rugueuses à faible conductivité thermique. Un vent fort est un obstacle à la formation du givre, et un vent faible, au contraire, contribue à sa formation, puisqu'il augmente le contact de masses croissantes d'air humide avec la surface froide.

Souvent dans la fiction et parmi les gens, le givre cristallin est appelé gel. Et pour ne pas nous tromper, nous devons nous rappeler que le givre ne se forme généralement pas sur les surfaces filiformes.

Comme la rosée, elle ne peut être observée que le matin car la nuit est généralement beaucoup plus froide que le jour.

Les précipitations ont une importance non négligeable dans la nature (dans le cycle de l'eau) et dans la vie de nombreux animaux et plantes. Ils sont constitués de la manière suivante. L'eau s'évapore en quantités énormes à la surface de nombreux réservoirs naturels et monte plusieurs milliers de mètres vers le haut, là où la température est plus basse. Là, la vapeur se condense et se transforme en minuscules gouttelettes, qui volent ensuite de manière chaotique dans l’atmosphère. D'énormes volumes de ces gouttelettes représentent des nuages ​​​​qui, sous l'influence des masses d'air, sont transportés sur des distances incroyablement longues (jusqu'à plusieurs milliers de kilomètres).

En se heurtant les unes aux autres au cours d'un si long mouvement, elles se transforment en gouttes plus grosses, qui tombent ensuite au sol sous forme de pluie. Nous comprenons maintenant comment se forme la pluie.

Et la neige se produit de la même manière, mais seulement pendant la saison froide, lorsqu'en altitude il y a une température (inférieure à zéro) à laquelle la vapeur se condense. En conséquence, ce ne sont pas des gouttes d’eau qui se forment, mais des cristaux de glace.

À propos de l'intensité de la pluie

La façon dont la pluie se forme est claire et compréhensible. Parlons maintenant des gouttes. Les gouttes de pluie de même forme peuvent changer leur taille de 0,5 millimètres à 6 millimètres de diamètre. Ils volent d'une grande hauteur et se brisent au sol en de nombreuses petites gouttes.

S'ils ne correspondent pas aux paramètres ci-dessus, les gouttes sont de la bruine.

Dans une large mesure, l'intensité des pluies dépend des régions, car dans les climats plus chauds, la surface de la Terre se réchauffe plus fortement et plus rapidement, ce qui contribue à l'émergence d'un flux de vapeur d'eau plus puissant, qui monte ensuite dans l'atmosphère.

Conclusion

Le processus le plus curieux dans tous ces phénomènes décrits est la manière dont la pluie se forme. Il est surprenant que sous l'influence des courants d'air, ces petites gouttes soient transportées sur des distances considérables, couvrant des milliers et des milliers de kilomètres. Il s'avère que le début de cette chaîne continue et sa fin peuvent être situés à des distances assez grandes l'un de l'autre.

La formation du gel et de la rosée, ainsi que de la neige et de la pluie, sont de curieux phénomènes géographiques et physiques qui peuvent s'expliquer différemment selon chaque point de vue.

L'essentiel est que toute précipitation joue un rôle important dans le cycle sans fin de l'eau et dans la vie de tous les êtres vivants qui existent sur la planète.

Les modèles et types de précipitations sont étroitement liés à la forme et à la structure des nuages. En fonction de la nature des précipitations, les précipitations sont divisées en averses, fortes et bruines.

Très intense, mais de courte durée. La soudaineté du début et de la fin de la perte leur est très caractéristique. Observé sur une petite zone. Ils tombent des cumulonimbus sous forme de grosses gouttes ou de gros flocons de neige. Les précipitations peuvent également tomber sous forme de grésil, de grêle, de neige ou de grésil.

Les précipitations couvrantes sont modérées et durent de plusieurs heures à plusieurs jours. Tombent généralement des nuages ​​​​nimbostratus, parfois des altostratus, des stratocumulus, des stratus et d'autres nuages ​​avant le passage d'un front chaud ou d'un front d'occlusion chaud ; ils capturent de vastes espaces le long du front, jusqu'à 400 km de large ou plus.

Bruine- il s'agit soit de précipitations sous forme de très petites gouttelettes, quasiment invisibles à l'œil (bruine), soit de très petits flocons de neige ; tombent généralement de nuages ​​de stratus denses ou de brouillard.

Pluie et neige

Si par temps nuageux avec précipitations, de la pluie ou de la neige tombe de temps en temps et est assez abondante, c'est le signe d'une amélioration du temps.

L'affaiblissement de la pluie ou de la neige le soir laisse présager une amélioration du temps.

De fortes pluies ou de la neige la nuit ou tôt le matin avec peu de vent ou du calme préfigurent le plus souvent une journée ensoleillée (le dégagement se produit généralement vers midi).

Une pluie ou une neige intense le matin accompagnée de vents forts ou orageux est le signe d'un mauvais temps pour toute la journée.

Si la pluie ou la neige s'arrêtent dans l'après-midi ou le soir sans que le ciel soit dégagé, attendez-vous à ce que davantage de pluie ou de neige tombe le lendemain.

La pluie chaude tombe le plus souvent lorsque la pression atmosphérique diminue, et la pluie froide tombe le plus souvent lorsque la pression atmosphérique augmente.

Les chutes de neige les plus importantes et les blizzards violents se produisent généralement à des températures proches de 0°C. Plus le gel est fort, moins les chutes de neige et les blizzards sont probables.

S'il pleut avant le vent, il faudra attendre que le vent augmente encore.

Une averse de soleil signifie qu'il pleuvra encore demain.

Le plus souvent, la grêle tombe pendant une courte période et sur une zone limitée, généralement sous la forme d’une bande étroite ou de deux bandes parallèles. La grêle n'est observée qu'à des températures positives provenant des cumulonimbus.

Les chutes de grêle sont presque toujours associées au passage d'un front froid ou d'un front d'occlusion de type froid et s'accompagnent d'orages, d'averses et de grains, qui se produisent principalement dans les hémisphères nord et sud du côté ouest de l'horizon.

Rosée et gel

Par une nuit claire, avec peu de vent ou calme, la surface de la Terre et la couche d'air adjacente sont considérablement refroidies en raison de la perte de chaleur par rayonnement. Lorsque la température de la surface sous-jacente et la température de la couche d'air superficielle tombent en dessous du point de rosée, une condensation de vapeur d'eau se produira si le point de rosée est supérieur à 0°, ou une sublimation si le point de rosée est inférieur à 0°. Dans le premier cas, des gouttelettes d'eau - rosée - se forment à la surface de la terre et sur les objets, y compris sur le pont supérieur des navires, dans le second - des cristaux de glace - du givre.

L’apparition de rosée et de gel est favorisée par un temps calme et sans nuages, de longues nuits et une humidité relative et absolue élevée de l’air.

Une forte rosée ou du gel qui se forme après le coucher du soleil et ne disparaît qu'après le lever du soleil est le signe d'un temps anticyclonique. De plus, s'il y a un vent calme ou léger après le lever du soleil, on peut s'attendre à ce que le temps anticyclonique dure 12 heures ou plus, mais si un vent modéré est observé, ce temps s'arrêtera pendant 6 heures ou plus.

La rosée ou le gel qui se forme après le coucher du soleil et disparaît avant le lever du soleil est le signe d'une transition vers un temps cyclonique, souvent dans les 12 heures suivantes.

Une forte rosée du soir (ou gel) est un signe de beau temps, mais si elle se forme pendant le brouillard, elle indique un changement imminent vers un temps cyclonique.

Une nuit calme et claire sans rosée ni gel est le signe d'une transition vers un temps cyclonique avec des précipitations dans les 6 à 12 prochaines heures.

Plaque liquide et solide

La formation de dépôts liquides ou solides sur des objets verticaux, observée le plus souvent pendant la saison froide, est le signe de la propagation d'une masse d'air chaud et stable dans la région ; temps nuageux prolongé avec des stratus bas, du brouillard, des précipitations bruines et de faibles des vents peuvent être attendus.

La formation de dépôts liquides pendant la saison chaude, ce qui n'arrive pas souvent, est le signe de fortes précipitations, parfois d'orages.

Brouillards

Le brouillard est la condensation de vapeur d'eau dans la couche d'air souterraine, dans laquelle la visibilité horizontale des objets devient inférieure à 0,6 kbt. Un brouillard fin, dans lequel la visibilité horizontale est de 0,6 kbt à 6 milles, est appelé brume.
Selon les conditions de formation, les brouillards sont divisés en trois types : le rayonnement, formé à la suite du refroidissement nocturne de la surface terrestre, l'advective, se produisant lorsqu'une masse d'air chaud se déplace sur une surface sous-jacente froide ; brouillards d'évaporation qui se forment sur une surface d'eau chaude pendant la saison froide.

Des brouillards radiatifs se produisent dans la bande côtière de la mer et sur le rivage dans les endroits bas et humides, s'étendant comme un voile blanc ; Après le lever du soleil, ces brouillards se dissipent.

Les brouillards d'advection et d'évaporation se distinguent des brouillards de rayonnement par leur longue durée d'existence et leur énorme étendue de répartition. Au-dessus des océans et des mers, ils sont observés aussi bien dans les zones côtières que dans les zones ouvertes.

Les brouillards radiatifs sont de la plus haute importance pour prévoir les conditions météorologiques à venir.

1. Le brouillard de rayonnement au sol (faible brouillard - jusqu'à 2 m), formé après le coucher du soleil et se dissipant seulement après le lever du soleil, est le signe que le temps anticyclonique avec des vents calmes et faibles durera 12 heures ou plus.
2. Le brouillard de rayonnement terrestre, qui se forme après le coucher du soleil et se dissipe avant son lever, est le signe d'une transition vers un temps cyclonique dans les 6 à 12 heures suivantes.
3. Le brouillard de rayonnement continu (brouillard dans lequel le ciel n'est pas visible), se formant après le coucher du soleil par vent calme ou léger et se dissipant le matin ou avant midi, est le signe que le temps anticyclonique durera 12 heures ou plus.
4. Un brouillard continu qui se forme à tout moment de la journée avec un vent modéré en mer, apparaissant souvent sous la forme d'un mur se déplaçant avec le vent, est le signe qu'un tel temps durera 6 heures ou plus.
5. Souvent pendant la nuit, les vallées sont remplies d'une épaisse couche de brouillard dense, qui se lève le matin, se transforme en stratus bas et se dissipe progressivement, parfois le matin une bruine tombe des nuages. Un tel brouillard est le signe que le temps anticyclonique calme persistera pendant un jour ou plus.

Bonjour chers amis! Dans cet article, je veux vous expliquer comment divers sédiments se forment, de quel type de processus il s'agit et où ils se forment.

Nous avons tous vu diverses précipitations au cours de notre vie, mais nous n'avons probablement jamais pensé à l'endroit d'où elles se forment, aux types de précipitations qui existent et aux processus impliqués dans tout cela, comment déterminer le temps qu'il fera demain. ... Considérons les précipitations et leurs types.

Précipitation- c'est l'humidité contenue qui tombe sur la Terre sous différentes formes : neige, pluie, grêle, etc. Les précipitations sont mesurées par l'épaisseur de la boule d'eau tombée en millimètres. En moyenne, le globe reçoit environ 1 000 mm de précipitations par an, tandis qu'aux hautes latitudes et dans les déserts, il tombe moins de 250 mm par an.

De minuscules gouttelettes de vapeur d’eau dans un nuage montent et descendent plutôt que de pendre. Lorsqu’elles tombent, elles fusionnent avec d’autres gouttelettes d’eau, mais leur poids ne leur permet pas de traverser l’air ascendant qui les a créées. Ce processus est appelé « coalescence » (fusion). Discutons avec vous des principaux types de précipitations.

Selon la théorie du météorologue suédois Bergeron, avancée dans les années 1930, la neige et la pluie sont causées par des gouttelettes d'eau surfondues qui forment des cristaux de glace dans les nuages. Selon que ces cristaux fondent ou non au cours de l'automne, ils tombent sur Terre sous forme de pluie ou de neige.

À mesure que les cristaux montent et descendent dans les nuages, de nouvelles couches se forment dessus, la grêle se forme. Ce processus est appelé « accrétion » (croissance).

Lorsque la vapeur d'eau à des températures comprises entre -4°C et -15°C se condense dans un nuage, les cristaux de glace se collent les uns aux autres et forment des flocons de neige, la neige se forme.

La forme et la taille des flocons de neige dépendent de la température de l'air et de la force des vents dans lesquels ils tombent. En surface, les flocons de neige forment une couverture neigeuse qui reflète plus de la moitié de l'énergie des rayons du soleil, et la neige la plus pure et la plus sèche reflète jusqu'à 90 % des rayons du soleil.

Cela refroidit les zones enneigées. La couverture neigeuse est capable de rayonner de l'énergie thermique et, par conséquent, même la légère chaleur qu'elle dégage est rapidement rejetée dans l'atmosphère.

L’eau résultant de la condensation de la vapeur d’eau est de la pluie. Il tombe des nuages ​​et atteint la surface de la Terre sous forme de gouttelettes liquides. Les pluies fortes, légères et modérées (tempête) se distinguent en fonction du volume de précipitations tombées au cours d'une certaine période de temps.

L'intensité des pluies légères varie de très faible à 2,5 mm/h ; pluie modérée - de 2,8 à 8 mm/h et avec de fortes pluies plus de 8 mm/h ou plus de 0,8 mm en 6 minutes. Lorsqu'il y a une couverture nuageuse continue sur une vaste zone, il y a des pluies continues, généralement faibles et constituées de petites gouttelettes.

Dans les zones plus petites, les précipitations ont tendance à être plus intenses et constituées de gouttelettes plus grosses. Les précipitations atmosphériques sous forme de très petites gouttelettes tombant très lentement du brouillard ou des nuages ​​sont de la bruine.

On distingue également d'autres précipitations : pluie verglaçante, grésil, grains de neige, granules de neige, etc. Mais je n'écrirai pas sur cela, car à partir de l'exemple de précipitations basiques écrit ci-dessus, vous pouvez maintenant comprendre clairement toutes ces significations. Toutes ces précipitations ont les conséquences suivantes : glace, arbres gelés… et elles se ressemblent beaucoup.

Nébulosité.

Son peut être déterminé à l’œil nu. Il varie en octas sur une échelle de 8 points. Par exemple, 0 octas – ciel sans nuages, 4 octas – la moitié du ciel est couvert de nuages, 8 octas – complètement nuageux. La météo peut être déterminée sans prévisions météorologiques.

Il a un caractère local : quelque part il pleut, et à quelques kilomètres le temps est clair. Parfois, ce ne sont peut-être pas des kilomètres, mais des mètres (c'est clair d'un côté de la rue, mais il pleut de l'autre), j'ai moi-même été témoin à plusieurs reprises d'une telle pluie.

De nombreux pêcheurs et résidents ruraux, ainsi que des personnes âgées, sont en mesure de mieux prédire le temps qu'il fera dans leur région grâce à l'étude des nuages.

Au coucher du soleil, des nuages ​​rouges dans le ciel garantissent souvent un temps clair le lendemain. Les orages en été et la grêle en hiver transportent des nuages ​​cuivrés aux bords argentés brillants. La tempête est annoncée par le ciel de l'aube couvert de taches rouge sang.

La fin d’une période de temps stable est souvent annoncée par un ciel couvert de « lamblets » de cirrocumulus. Les changements de temps sont souvent indiqués par des cirrus (« queues de cheval ») haut dans le ciel. Les orages accompagnés de pluie, de neige ou de grêle apportent généralement des cumulonimbus.

Vous pouvez en savoir plus sur tous les types de nuages

Eh bien, maintenant nous avons examiné toutes les précipitations qui sont importantes pour nous et nous connaissons les principaux signes météorologiques. 🙂