Кучевые облака

редактировать
Род облаков, низкоуровневые облака

Кучевые облака
GoldenMedows.jpg Маленькие кучевые облака, которые могут иметь заметное вертикальное развитие и четко определенные края.
АббревиатураCu
Род Cumulus (куча)
Виды
  • Fractus
  • Humilis
  • Mediocris
  • Congestus
Разновидность
  • Radiatus
Высота200–2000 м. (1000–7000 футов)
Классификация Семейство C (низкоуровневое)
Облако осадков ?Необычные

Кучевые облака - это облака с плоскими основаниями, которые часто описываются как «пухлые», «хлопковые» или «пушистые». Их название происходит от латинского cumulo-, что означает куча или куча. Кучевые облака - это облака низкого уровня, обычно менее 2000 м (6600 футов) по высоте, если только они не имеют более вертикальную форму кучевых облаков. Кучевые облака могут появляться сами по себе, линиями или группами.

Кучевые облака часто являются предшественниками других типов облаков, таких как кучево-дождевые, когда на них влияют погодные факторы, такие как нестабильность, влажность и температурный градиент. Обычно кучевые облака производят мало осадков или не производят их совсем, но они могут перерасти в несущие осадки скопления или кучево-дождевые облака. Кучевые облака могут образовываться из водяного пара, капель переохлажденной воды или кристаллов льда, в зависимости от температуры окружающей среды. Они бывают разных субформ и обычно охлаждают Землю, отражая приходящую солнечную радиацию. Кучевые облака являются частью более крупной категории свободно-конвективных кучевых облаков, в которую входят кучево-дождевые облака. Последний родовой тип иногда классифицируют отдельно как кучево-дождевидные из-за его более сложной структуры, которая часто включает усиковую форму или вершину наковальни. Существуют также кучевые облака с ограниченной конвекцией, которые включают слоисто-кучевые (низкий- этаж ), высококучевые (среднеэтапные) и перисто-кучевые ( высотный). Эти последние три родовых типа иногда классифицируются отдельно как слоисто-кучевые.

Содержание

  • 1 Формация
  • 2 Описание
    • 2.1 Субформы
  • 3 Прогноз
  • 4 Воздействие на климат
  • 5 Связь с другие облака
    • 5.1 Кучевые облака
    • 5.2 Высококучевые облака
    • 5.3 Слоисто-кучевые облака
    • 5.4 Кучево-дождевые облака
    • 5.5 Подковообразные облака
  • 6 Внеземные
  • 7 См. также
  • 8 Примечания
  • 9 Ссылки
    • 9.1 Сноски
    • 9.2 Библиография
  • 10 Внешние ссылки

Формирование

Файл: Пузыри в небе.ogv Воспроизвести медиа Кучевые облака, формирующиеся над бассейном реки Конго

Кучевые облака образуются через атмосферная конвекция, когда воздух, нагретый поверхностью, начинает подниматься. По мере того, как воздух поднимается, температура падает (после градиента ), вызывая повышение относительной влажности (RH). Если конвекция достигает определенного уровня, относительная влажность достигает ста процентов, и начинается фаза «влажно-адиабатическая». В этот момент следует положительная обратная связь: поскольку относительная влажность превышает 100%, водяной пар конденсируется, выделяя скрытое тепло, нагревая воздух и стимулируя дальнейшую конвекцию.

На этом этапе водяной пар конденсируется на различных ядрах, присутствующих в воздухе, образуя кучевое облако. Это создает характерную пухлую форму с плоским дном, связанную с кучевыми облаками. Высота облака (от его основания до вершины) зависит от температурного профиля атмосферы и наличия любых инверсий. Во время конвекции окружающий воздух увлекается (смешивается) с термиком, и общая масса восходящего воздуха увеличивается. Дождь образуется в кучевом облаке в результате процесса, включающего две недискретные стадии. Первая стадия происходит после слияния капель на различных ядрах. Ленгмюр пишет, что поверхностное натяжение в каплях воды обеспечивает немного более высокое давление на каплю, повышая давление пара на небольшую величину. Повышенное давление приводит к испарению этих капель и конденсации водяного пара на более крупных каплях. Из-за чрезвычайно малого размера испаряющихся капель воды этот процесс становится в значительной степени бессмысленным после того, как более крупные капли вырастут примерно до 20-30 микрометров и вступит в действие вторая стадия. В фазе аккреции капля дождя начинает падать, а другие капли сталкиваются и объединяются с ней, увеличивая размер капли. Ленгмюру удалось разработать формулу, которая предсказывала, что радиус капли будет неограниченно расти в течение дискретного периода времени.

Описание

Кучевые облака, видимые сверху

Плотность жидкой воды в кучевом облаке была Было обнаружено, что она изменяется с высотой над нижней границей облака, а не является приблизительно постоянной по всему облаку. В основании облака концентрация составляла 0 граммов жидкой воды на килограмм воздуха. По мере увеличения высоты концентрация быстро возрастала до максимальной около середины облака. Максимальная концентрация составила до 1,25 грамма воды на килограмм воздуха. Концентрация медленно снижалась по мере увеличения высоты до высоты верхней границы облака, где она сразу же снова упала до нуля.

Линии кучевых облаков над Бретанью

Кучевые облака могут формироваться линиями протяженностью более 480 километров (300 миль) называются облачными улицами. Эти облачные улицы покрывают обширные территории и могут быть прерывистыми или непрерывными. Они образуются, когда сдвиг ветра вызывает горизонтальную циркуляцию в атмосфере, образуя длинные трубчатые облачные улицы. Обычно они образуются во время систем высокого давления, например, после холодного фронта.

Высота, на которой образуется облако, зависит от количества влаги в тепловом потоке, который формирует облако. Влажный воздух обычно приводит к более низкой нижней границе облаков. В областях с умеренным климатом основание кучевых облаков обычно находится ниже 550 метров (1800 футов) над уровнем земли, но может достигать 2400 метров (7900 футов) по высоте. В засушливых и горных районах нижняя граница облаков может превышать 6 100 метров (20 000 футов).

Некоторые кучевые средние облака

Кучевые облака могут состоять из кристаллов льда, капель воды, переохлажденной воды капель или их смеси. Капли воды образуются, когда водяной пар конденсируется на ядрах, и затем они могут сливаться в все более крупные капли. В регионах с умеренным климатом изученные основания облаков находились на высоте от 500 до 1500 метров (от 1600 до 4900 футов) над уровнем земли. Эти облака обычно были выше 25 ° C (77 ° F), а концентрация капель варьировалась от 23 до 1300 капель на кубический сантиметр (от 380 до 21 300 на кубический дюйм). Эти данные были взяты из растущих изолированных кучевых облаков, которые не выпадали. Капли были очень маленькими, до 5 микрометров в диаметре. Хотя могли присутствовать более мелкие капли, измерения были недостаточно чувствительны, чтобы их обнаружить. Самые маленькие капли были обнаружены в нижних частях облаков, при этом процент крупных капель (около 20–30 микрометров) резко поднимается в верхних частях облака. Распределение капель по размерам было слегка бимодальным по своей природе, с пиками при малых и больших размерах капель и небольшим впадиной в диапазоне промежуточных размеров. перекос был примерно нейтральным. Кроме того, крупный размер капель примерно обратно пропорционален концентрации капель в единице объема воздуха. Местами кучевые облака могут иметь «дыры», где нет капель воды. Это может произойти, когда ветер разрывает облако и поглощает окружающий воздух, или когда сильные нисходящие потоки испаряют воду.

Субформы

Символы на карте погоды с низкой облачностью: включает в себя низкую мощность и восходящую вертикаль.

Кучевые облака бывают четырех разных видов: cumulis humilis, mediocris, congestus и фрактус. Эти виды могут быть объединены в разновидность cumulus radiatus; и может сопровождаться до семи дополнительных признаков, кумулюсом pileus, velum, virga, praecipitatio, arcus, pannus и tuba.

Вид Cumulus фрактус имеет рваный вид и может образовываться на ясном воздухе в качестве предшественника к кучевым облакам и более крупным видам кучевых облаков; или он может образовываться в осадках как дополнительный элемент pannus (также называемый scud ), который также может включать в себя разлом слоистого слоя при плохой погоде. Облака Cumulus humilis выглядят как пухлые, приплюснутые формы. Кумулюс посредственные облака похожи на них, за исключением того, что они имеют некоторое вертикальное развитие. Густые кучевые облака имеют структуру, похожую на цветную капусту, и возвышаются высоко в атмосфере, отсюда их альтернативное название «возвышающиеся кучевые облака». Разнообразие кучевых облаков образуется в радиальных полосах, называемых облачными улицами, и может включать любой из четырех видов кучевых облаков.

Облака кучевых облаков

Дополнительные особенности кучевых облаков чаще всего встречаются у вида congestus. Кучевые облака virga - это кучевые облака, производящие virga (осадки, которые испаряются в воздухе), а кучевые praecipitatio производят осадки, которые достигают поверхности Земли. Кучевые паннусы состоят из измельченных облаков, которые обычно появляются под родительским кучевым облаком во время осадков. Кучевые дуговые облака имеют фронт порыва, а кучевые облака туба имеют воронкообразные облака или торнадо. Кучевые облака pileus относятся к кучевым облакам, которые разрастаются так быстро, что вызывают образование pileus над верхней частью облака. Кучевые velum-облака покрыты ледяной завесой над растущей вершиной облака.

Прогноз

Кучево-дождевые облака в сравнении с кучево-дождевым облаком на заднем плане

Кучевые облака обычно указывают на хорошую погоду. Кучевые средние облака похожи, за исключением того, что они имеют некоторое вертикальное развитие, что означает, что они могут перерасти в кучевые облака или даже кучево-дождевые облака, которые могут вызывать сильный дождь, молнию и сильный ветер., град и даже торнадо. Снежные кучевые облака, которые выглядят как башни, часто превращаются в кучево-дождевые грозовые облака. Они могут вызывать осадки. Пилоты планеров часто обращают пристальное внимание на кучевые облака, так как они могут быть индикаторами восходящих сквозняков или термиков под ними, которые могут унести самолет высоко в небо - a явление, известное как засасывание облаков.

Воздействие на климат

Из-за отражательной способности облака охлаждают землю примерно на 12 ° C (22 ° F), и этот эффект в значительной степени вызван слоисто-кучевыми облаками. Однако в то же время они нагревают Землю примерно на 7 ° C (13 ° F), отражая испускаемое излучение, эффект в значительной степени вызван перистыми облаками. В среднем чистая потеря составляет 5 ° C (9,0 ° F). Кучевые облака, с другой стороны, по-разному влияют на нагрев поверхности земли. Более вертикальные виды кучевых облаков и род кучево-дождевых облаков растут высоко в атмосферу, унося с собой влагу, что может привести к образованию перистых облаков. Исследователи предположили, что это может даже вызвать положительную обратную связь, когда увеличение влажности в верхних слоях атмосферы еще больше нагревает землю, в результате чего увеличивается количество скопившихся кучевых облаков, переносящих больше влаги в верхние слои атмосферы.

Связь с другими облаками.

Кучевые облака - это род свободно-конвективных облаков низкого уровня вместе со связанными с ними слоисто-кучевыми облаками с ограниченной конвекцией. Эти облака образуются от уровня земли до 2000 метров (6600 футов) на всех широтах. Слоистые облака также находятся на низком уровне. На среднем уровне находятся альтоблака, которые состоят из слоисто-кучевых облаков с ограниченной конвекцией и высокослоистых облаков. Облака среднего уровня образуются на высоте от 2000 метров (6600 футов) до 7000 метров (23000 футов) в полярных областях, 7000 метров (23000 футов) в зонах с умеренным климатом и 7600 метров (24 900 футов) в тропических областях. Облако высокого уровня, перисто-кучевые, представляет собой слоисто-кучевое облако с ограниченной конвекцией. Другие облака на этом уровне - перистые и перисто-слоистые. Высокая облачность составляет от 3000 до 7600 метров (от 9800 до 24900 футов) в высоких широтах, от 5000 до 12000 метров (от 16000 до 39000 футов) в умеренных широтах и ​​от 6100 до 18000 метров (от 20 000 до 59 100 футов) в низких тропических широтах. Кучево-дождевые облака, как кучевые облака, простираются вертикально, а не остаются ограниченными одним уровнем.

Перисто-кучевые облака

Большое поле перисто-кучевых облаков в голубом небе, начинающее сливаться в верхнем левом углу. Большое поле перисто-кучевых облаков

Перисто-кучевые облака образуются пятнами и не могут отбрасывать тени. Обычно они появляются в виде регулярных волнистых узоров или рядов облаков с чистыми областями между ними. Перисто-кучевые облака, как и другие представители кучево-кучевой и слоисто-кучевой категорий, образуются в результате конвективных процессов. Значительный рост этих пятен указывает на нестабильность на высоте и может сигнализировать о приближении более плохой погоды. Кристаллы льда в нижней части перисто-кучевых облаков имеют форму шестиугольных цилиндров. Они не сплошные, а скорее имеют ступенчатые воронки, входящие с концов. Ближе к верху облака эти кристаллы имеют тенденцию слипаться. Эти облака длятся недолго и имеют тенденцию превращаться в перистые облака, потому что по мере того, как водяной пар продолжает осаждаться на кристаллах льда, они в конечном итоге начинают падать, разрушая восходящую конвекцию. Затем облако превращается в перистые облака. Перисто-кучевые облака бывают четырех видов, общих для всех трех родовых типов, обладающих ограниченно-конвективными или слоисто-кучевыми характеристиками: стратиформные, лентикулярные, кастеллановые и флоккулярные. Они радужные, когда все составляющие капельки переохлажденной воды имеют примерно одинаковый размер.

Высококучевые облака

Высококучевые облака - это облака среднего уровня, которые образуются с высоты 2000 метров ( 6 600 футов) в высоту до 4 000 метров (13 000 футов) в полярных областях, 7 000 метров (23 000 футов) в зонах с умеренным климатом и 7600 метров (24 900 футов) в тропических регионах. В них могут выпадать осадки, и они обычно состоят из смеси кристаллов льда, капель переохлажденной воды и капель воды в умеренных широтах. Однако концентрация жидкой воды почти всегда была значительно выше, чем концентрация кристаллов льда, и максимальная концентрация жидкой воды имела тенденцию быть в верхней части облака, в то время как лед концентрировался внизу. Ледяные кристаллы в основании высококучевых облаков и вирги оказались дендритами или скоплениями дендритов, в то время как иглы и пластинки располагались ближе к вершине. Высококучевые облака могут образовываться за счет конвекции или принудительного подъема, вызванного теплым фронтом. Поскольку высококучевые облака относятся к роду ограниченной конвекции, они делятся на те же четыре вида, что и перисто-кучевые.

Слоисто-кучевые облака

Слоисто-кучевые облака - это еще один тип слоисто-кучевых облаков. Подобно кучевым облакам, они образуются на низких уровнях за счет конвекции. Однако, в отличие от кучевых облаков, их рост почти полностью замедляется из-за сильной инверсии . В результате они сглаживаются, как слоистые облака, придавая им многослойный вид. Эти облака чрезвычайно распространены и покрывают в среднем около двадцати трех процентов земных океанов и двенадцать процентов земных континентов. Они реже встречаются в тропических регионах и обычно образуются после холодных фронтов. Кроме того, слоисто-кучевые облака отражают большое количество поступающего солнечного света, создавая чистый охлаждающий эффект. Слоисто-кучевые облака могут вызывать изморось, который стабилизирует облако, нагревая его и уменьшая турбулентное перемешивание. Слоисто-кучевые облака, являющиеся облаком ограниченной конвекции, делятся на три вида; stratiformis, lenticularis и castellanus, которые являются общими для высших слоисто-кучевых родовых типов.

Кучево-дождевые облака

Кучево-дождевые облака - последняя форма растущих кучевых облаков. Они образуются, когда кучевые облака создают сильный восходящий поток, который поднимает их вершины все выше и выше в атмосферу, пока они не достигнут тропопаузы на высоте 18000 метров (59000 футов). Кучево-дождевые облака, обычно называемые грозовыми облаками, могут вызывать сильный ветер, проливной дождь, молнии, порывы ветра, смерчи, воронкообразные облака и торнадо. У них обычно наковальни.

Подковообразные облака

Кратковременное подковообразное облако может возникнуть, когда подковообразный вихрь деформирует кучевое облако.

Внеземные

Некоторые кучевые и слоисто-кучевые облака были обнаружены на большинстве других планет Солнечной системы. На Марсе аппарат Viking Orbiter обнаружил перисто-кучевые и слоисто-кучевые облака, образующиеся в результате конвекции, в основном около полярных ледяных шапок. Космический зонд Galileo обнаружил массивные кучево-дождевые облака около Большого красного пятна на Юпитере. Кучевые облака также были обнаружены на Сатурне. В 2008 году космический аппарат Кассини определил, что кучевые облака около южного полюса Сатурна были частью циклона диаметром более 4000 километров (2500 миль). Обсерватория Кека обнаружила беловатые кучевые облака на Уране. Как и Уран, Нептун имеет метановые кучевые облака. Однако на Венере, похоже, нет кучевых облаков.

См. Также

  • icon Портал погоды

Примечания

Ссылки

Сноски

Библиография

Внешние ссылки

Викискладе есть материалы, связанные с кучевыми облаками.
Последняя правка сделана 2021-05-16 11:23:52
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте