Конвективные облака. До сих пор нет единого мнения о характере конвективных движений, приводящих к образованию облаков. Наибольшее распространение получила точка зрения, согласно которой над неоднородной земной поверхностью образуются восходящие токи воздуха - термики. Они берут начало от участков земной поверхности, более нагретых по сравнению с соседними. Термики могут иметь форму изолированных приблизительно сферических конвективных «пузырей» с внутренней циркуляцией в виде кольцевых вихрей, или струеобразных (иногда вращающихся) «столбов», или «султанов», передняя часть которых подобна конвективному пузырю, а задняя – струе. Под влиянием ветра столбы и султаны наклоняются и изгибаются. Там, где восходящий воздух достигает уровня конденсации, образуются облака[14]. Горизонтальные размеры термиков могут достигать 10-15 км.
Вертикальные движения внутри облака также имеют вид отдельных струй – восходящие течения чередуются с нисходящими. Так, скорость вертикальных потоков в кучево-дождевых облаках (дающих осадки) может достигать 30-40 м/с. Это обуславливает довольно часто наблюдаемую четко выраженную ячейковую структуру облачных систем, визуализирующую наличие упорядоченных перемежающихся восходящих и нисходящих течений в атмосфере. Аналогичные структуры появляются в ряде экспериментов, моделирующих конвективные движения жидкости в лабораторных условиях.
Кучево-дождевые облака состоят из одной или нескольких конвективных ячеек – областей, занятых динамически взаимосвязанными восходящими и нисходящими мезомасштабными потоками.
Внутри конвективных облаков значения температуры, водности и других физических параметров не совпадают с теми, которые наблюдались бы в случае адиабатичности (это значит без теплообмена с окружающим воздухом) развития облаков. Причиной этого является процесс так называемого вовлечения[15] - проникновения относительно сухого воздуха из окружающей атмосферы внутрь облака. Благодаря вовлечению более сухого окружающего воздуха облачные частицы начинают испаряться, что уменьшает температуру, водность и силу плавучести облака, а значит, и возможную его толщину.
Различают компенсационный и турбулентный механизмы вовлечения. Компенсационное (упорядоченное) вовлечение обусловлено необходимостью сохранения неразрывности поднимающегося ускоренно конвективного потока. В слоях, где наблюдается ускоренное опускание, наоборот, происходит истечение воздуха из облака.
Турбулентное вовлечение происходит во всех частях облака, однако наибольшее значение имеет турбулентное вовлечение через верхнюю кромку конвективного облака. Сухой воздух, попадая в облако, охлаждается из-за испарения в нем капель или кристаллов, становится более плотным и опускается вниз, иногда пронизывая облако насквозь. Толщина слоя, из которого воздух вовлекается в облако благодаря турбулентности через его вершину, составляет 200-300 м.
Вовлеченный воздух постепенно перемешивается с облачным воздухом. Степень перемешивания нарастает по мере приближения к границе облака.
Агрегатное состояние облака. При температурах выше 0оС облака практически всегда состоят из капель воды, и только иногда в них можно обнаружить тающие снежинки или градинки. С понижением температуры до -30оС в облаках встречаются как переохлажденные капли воды, так и кристаллы льда. При температуре ниже -30оС облака состоят исключительно из ледяных кристаллов.
Классификация облаков по способу образования (2 основных типа):
1) формирование облаков восходящими воздушными течениями – высокие и пухлые – «cumulus»;
2) образование облаков за счет охлаждения воздуха в условиях отсутствия вертикального движения - «stratus» – листообразные или слоистые.
Проводится также классификация по высоте облаков. К облакам верхнего яруса (6-18 км) относятся перистые, перисто-слоистые и перисто-кучевые. К облакам среднего яруса (2-6 км) – высоко-слоистые и высоко-кучевые. Облака нижнего яруса (до 2-4 км) это слоисто-дождевые, слоистые и слоисто-кучевые. Однако бывают весьма протяженные по вертикали облака, занимающие несколько ярусов. Это кучевые и кучево-дождевые облака.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.