облака

Продолжительность и интенсивность осадков

Остановимся еще на некоторых климатических характеристи­ках режима осадков.

Число дней с осадками за месяц или за год наряду с сум­мами осадков является существенным климатическим элементом. Для растительности небезразлично, выпало ли то или иное коли­чество осадков в течение всего нескольких дней месяца или же осадки выпадали часто и распределялись сравнительно равно­мерно от начала до конца месяца. В степной зоне летом даже значительный ливень мало может улучшить засушливое поло­жение, если он оказывается единственным.

На Европейской территории СНГ число дней с осадками в году 200—220 на севере, 180—190 на западе и 120—140 на во­стоке средней полосы, 70—100 на юге Украины и в северном Крыму, 120—140 на Черноморском побережье Кавказа и на Южном берегу Крыма, 50—60 в Прикаспийской низменности. В Москве в году 187 дней с осадками.


Электричество облаков и осадков

Капли облаков и туманов, как и твердые элементы в них, чаще бывают электрически заряженными, чем нейтральными. Наиболее часто встречаются такие туманы, все капли которых несут заряды одного знака; но примерно в 25% случаев капли заряжены разноименно. Средний заряд капелек в туманах имеет порядок величины от десятков до тысяч элементарных зарядов (элементарным зарядом называют заряд электрона). К условиям в туманах, по-видимому, близки и условия в мелкокапельных облаках, не дающих осадков.

В кучево-дождевых облаках, содержащих крупные капли, а также и значительные по размерам кристаллы, возникают осо­бенно сильные электрические заряды. О них можно судить по-зарядам выпадающих осадков. Капли ливневого дождя несут заряды в среднем около 30-4*10-3 абс. эл. ст. ед. Это в 10 мил­лионов раз больше элементарного заряда. Но наибольшие за­ряды капель могут быть еще в десятки раз больше этого сред­него значения. Твердые элементы облаков и осадков заряжены так же, как капли, или еще сильнее.


Искусственное осаждение облаков

Выпадение осадков не находится в прямой связи с мощно­стью и водностью облаков. Конечно, чем больше мощность об­лаков, тем больше вероятность того, что они достигнут уровня оледенения и что начнутся осадки. Чем больше водность облаков, тем сильнее эти осадки окажутся. Однако облака могут получить сильное развитие, водность их также может быть боль­шой, но если уровень оледенения лежит высоко, осадков все-таки не будет. В степной зоне летом и в тропических широтах часто развиваются мощные кучевые облака, которые, однако, не дают осадков из-за слишком высокого положения уровня оледенения.


Образование осадков

Осадки выпадают в том случае, если хотя бы часть элемен­тов, составляющих облако (капелек или кристалликов), по ка­ким-то причинам укрупняется. Когда облачные элементы стано­вятся настолько тяжелыми, что сопротивление воздуха и вос­ходящие его движения больше не могут удерживать их во взвешенном состоянии, они выпадают из облака в виде осадков.

Укрупнение капелек до нужных размеров не может происхо­дить путем конденсации. В результате конденсации получаются только очень мелкие капельки. Для образования более крупных капель процесс конденсации должен был бы продолжаться чрезмерно долго. Более крупные капли, выпадающие из облака в виде дождя или мороси, могут возникнуть другими путями.


.

Осадки, выпадающие из облаков

При определенных условиях из облаков выпадают осадки, т. е. капельки или кристаллы настолько крупных размеров, что они уже не могут удерживаться в атмосфере во взвешенном со­стоянии. Наиболее известны и важны дождь и снег. Однако име­ется еще несколько видов осадков, отличающихся от типичных форм дождя и снега.

Как дождь, так и снег выпадают в основном из облаков вос­ходящего скольжения и из облаков конвекции. В зависимости от этого и характер выпадения осадков будет различным.

Из облаков восходящего скольжения (слоисто-дождевых и высоко- слоистых), связанных с фронтами, выпадают обложные осадки. Это длительные осадки средней интенсивности. Они выпадают сразу на больших площадях, порядка сотен тысяч квадратных километров, сравнительно равномерно и достаточно продолжительно (часами и десятками часов). Осадки отмеча­ются на всех станциях или на большинстве станций на большой территории; при этом суммы осадков на отдельных станциях не слишком сильно отличаются одна от другой. Наибольший про­цент в общем количестве осадков в умеренных широтах состав­ляют именно обложные осадки.


Облачность, ее суточный и годовой ход

Степень покрытия небесного свода облаками называют облачностью. Облачность выражается в десятых долях покрытия неба. При облаках, полностью закрывающих небо, облачность обозначается числом 10, при совершенно ясном небе — числом 0. При выводе средних величин можно давать и десятые доли еди­ницы. Так, например, 5,7 означает, что облака покрывают 57% небосвода.

Для службы погоды существует особый код облачности, где все степени покрытия неба укладываются в рубрики от 0 до 8, а цифрой 9 обозначаются условия, когда облачность нельзя ви­деть из-за темноты, тумана, пыльной бури и т. п.

Облачность обычно определяется наблюдателем на глаз. Но существуют для этого и приборы в виде выпуклого полусфериче­ского зеркала, отражающего весь небосвод и фотографируемого сверху, либо в виде фотокамеры с аналогичным объективом.


.

Облака восходящего скольжения (слоистообразные)

В связи с фронтами возникают облака восходящего сколь­жения. Они представляют собой огромные облачные системы, вытянутые в длину вдоль фронта на тысячи километров и в ши­рину захватывающее сотни километров. В основной своей части они имеют вид мощных облачных слоев, почему и называются слоистообразными (не смешивать со слоистыми облаками по международной классификации). Фронт отделяет пологий клин холодного воздуха от лежащего рядом с ним и над ним более теплого воздуха (рис. 6.10). При этом, как правило, развивается восходящее движение теплого воздуха по холодному клину.

Так как поверхность фронта очень пологая (тангенс ее угла наклона всего 0,01 или меньше), то в основном движение теп­лого воздуха представляет собой горизонтальный перенос. Но все же к этому горизонтальному переносу присоединяется небольшая вертикальная составляющая, порядка сантиметров или долей сантиметра в секунду, и это чрезвычайно важно. Мед­ленное всползание теплого воздуха по холодному клину при­водит к адиабатическому охлаждению мощных его слоев и к конденсации в них водяного пара. В результате и возникает облачная система, расположенная в теплом воздухе над холод­ным клином.


Волнистые облака

В устойчивых воздушных массах (теплых, а зимой над су­шей также и местных) основной процесс развития облаков — это достаточно слабый турбулентный перенос водяного пара вместе с воздухом от земной поверхности вверх и соответствующее его адиабатическое охлаждение. Слои инверсии задерживают этот перенос. Под инверсией происходит накопление водяного пара и его радиационное выхолаживание. Поэтому облака и воз­никают преимущественно под слоем инверсии. По международ­ной классификации это облака слоистые и слоисто-кучевые, в среднем ярусе — высоко-кучевые. Они сравнительно тонки и растянуты в горизонтальном направлении, а кроме того, часто обнаруживают волнистую структуру, почему и называются вол­нистыми.


Облака конвекции (кучевообразные)

Различия в структуре и во внешнем виде облаков объясняются различиями в условиях их возникновения. Поэтому об­лака можно разделить на несколько генетических типов.

Различают облака внутримассовые и фронтальные. Первые обязаны своим происхождением процессам внутри воздушных масс. Вторые — процессам, связанным с фронтами, т. е. проис­ходящим на границах между воздушными массами.

В неустойчивых воздушных массах (холодных, а летом над сушей также и местных) облакообразование связано с сильно развитой конвекцией при неустойчивой стратификации. В ре­зультате адиабатического охлаждения воздуха в восходящих токах и возникают облака конвекции (рис. 6.8). В среднем ско­рость восходящих токов при облакообразовании порядка 3— 6 м/с, но в отдельных случаях выше 10 и даже 20 м/с. Вокруг облака наблюдаются более слабые нисходящие дви­жения.


Световые явления в облаках. Радуга

Всем известно эффектное явление радуги. Радуга наблю­дается на фоне облаков, из которых выпадает дождь, если эти облака освещены солнцем и, стало быть, расположены против него. Это светлая дуга радиусом около 42°, окрашенная в спектральные цвета: по внешнему краю в красный, по внутрен­нему в фиолетовый, а между ними в остальные цвета спектра. Дуга радуги является частью окружности, центр которой лежит на прямой, соединяющей центр солнечного диска с глазом на­блюдателя (изредка наблюдается и лунная радуга). Когда на­блюдатель перемещается, вместе с ним перемещается и видимая им радуга. Если солнце стоит низко над горизонтом, дуга ра­дуги — около полуокружности. Если же солнце стоит высоко, то центр радуги лежит глубоко под горизонтом и над горизон­том видна лишь небольшая низко расположенная дуга. При вы­соте солнца 42° и более радуги не видно вовсе. С самолета иногда удавалось видеть радугу в виде почти полного круга.


Сторінки