Chmury
advertisement
Meteorologia i Klimatologia Ćwiczenie V Poznań, 27.10.2008 Chmury - widzialny zbiór bardzo małych kropelek wody lub kryształków lodu zawieszonych w swobodnej atmosferze. Ze względu dzielimy na na budowę fizyczną jednorodne chmury (zbudowane wyłącznie z kropelek wody lub kryształków lodu) i mieszane (zbudowane zarówno z kropelek wody, jak i kryształków lodu). Nefologia – nauka o chmurach, ważna dla przewidywania pogody – chmury są odzwierciedleniem procesów fizycznych zachodzących w atmosferze, np. rozbudowa chmury w pionie oznacza, że powietrze unosi się → ochłodza → opad Chmury można podzielić na cztery grupy. Pierwsze trzy grupy wyróżnia się na podstawie wysokości na jakiej występuje ich podstawa ponad poziomem gruntu: - chmury piętra wysokiego – na wysokości 5-13km na zdj. Cirrus fibratus intortus i Cirrus spissatus. (1.1) Cirrus (Cs) – (na wys. 6-12km) – zbudowane z kryształków lodu, temp. od -10°C do -40°C; wyst. w górnych warstwach troposfery (1.2.) Cirrocumulus (Cc) – - chmura kłębiasto-pierzasta; - wys. występowania 6-12km - złożona z kryształków lodu - brak opadów. (1.3.) Cirrostratus (Cs) – - chmura warstwowo-pierzasta; - wys. występowania 6-12km - złożona z kryształków lodu - brak opadów. - tworzy zjawisko halo - chmury średnie – (wys. wyst. 2-6km) (2.1) Altocumulus (Ac) - zbudowane prawie wyłącznie z kropelek wody (tylko przy b. niskich temp. Mogą się wytworzyć kryształki lodu) - wyraźne cienie, wyraźny zarys płatów brzegowych - brak opadów (2.2) Altostratus (As), - zbudowane z kropelek wody i kryształków lodu, może zawierać takżę krople deszczu i płatki śniegu - często kilka warstw horyzontalnych (jedna nad drugą) - mogą wystąpić mało intensywne opady deszczu/śniegu Altocumulus perlucidus Altocumulus floccus perlucidus Altostratus pannus Altostratus undulatus - chmury niskie – (wys. wyst. < 2km) (3.1) Nimbostratus (Ns) - zbudowane z kropelek wody i kryształków lodu - brak wyraźnego zarysu, pojedyncze postrzępione chmury poniżej warstwy Ns - typowa chmura opadowa (!) - grubość może dojść do 4-6km (3.2) Stratocumulus (Sc), - zbudowane z kropelek wody i kryształków lodu oraz kropel deszczu i krup śnieżnych (b. rzadko kryształki lodu i płatki śniegu) - szerokość poszególnych brył większa niż szerokość 3 palców - mogą wystąpić mało intensywne opady lub virga (3.3) Stratus (St) - zbudowane z kropelek wody, przy niskich temp. także słupków lodowych i drobnych płatków śniegu - b. nisko położona podstawa chmur, wyraźnie zaznaczona jednolita podstawa - mogą towarzyszyć opady mżawki, słupków lodowych i śniegu zawsze o małym natężeniu - ze względu na dużą zawartość pary wodnej oraz niskie albedo ogranicza promieniowanie krótkofalowe → obniża temp. Nimbostratus virga Stratocumulus Nimbostratus virga Stratus fractus Nimbostratus virga - chmury o budowie pionowej: (4.1) Cumulus (Cu) - zbudowane z kropelek wody, w najwyższych częściach (temp. < 0°C kryształki lodu i przechłodzone krople wody) - wygląd uzależniony od stadium rozwoju chmury - duża gęstość, ostre zarysy, tendencje rozwoju pionowego, płaska zacieniona podstawa, szybka zmiana kształtu - b. rzadko słabe opady deszczu (przy silnym wypiętrzeniu) (4.2) Cumulonimbus (Cb), - zbudowane w dolnej części z kropelek wody, w górnej cz. z kryształków lodu - charakterystyczny kształt kowadła w przypadku dobrze wykształconej chmury - wyładowania atmosferyczne, silne, ulewne opady atmosferyczne (w tym także gradu) Cumulus humilis Nimbostratus virga Cumulus Nimbostratus virga Cumulonimbus Nimbostratus cumulonimbus virga Po środku, najwyższa - chmura kłębiasta deszczowa burzowa (Cumulonimbus capilatus), sąsiadujące z nią po prawej - chmura kłębiasta deszczowa (Cumulonimbus calvus), po lewej - chmury kłębiaste gatunku 'wypiętrzone' (Cumulus congestus), na prawo od tych wszystkich - chmury kłębiaste średnio wypiętrzone i pięknej pogody. Nimbostratus cumulonimbus virga 3 typy genetyczne chmur: - konwekcyjne (Cu, Cb) – chwiejny typ równowagi atmosfery, silne prądy wstępujące powietrza - falowe (St, Sc, Ac) – masy powietrza o równowadze stałej 2 masy powietrza: chłodniejsze przy powierzchni, cieplejsze nad nią, na granicy tych mas powierzchnia pofalowana - chmury wznoszenia ślizgowego – powstające na powierzchni frontów W strefie międzyzwrotnikowej dominują chmury kłębiaste → silne ruchy wstępujące powietrza W strefach umiarkowanych i wyższych gł. chmury warstwowe Obserwacje zachmurzenia → wizualne (skala 0-8) * 1-3 – małe zachmurzenie * 4-5 – umiarkowane * 6-7 – duże * 8 - całkowite OPADY ATMOSFERYCZNE: - powstają najczęściej z chmur mieszanych Warunki sprzyjające powstawaniu kropli opadowej: - koagulacja grawitacyjna (koalescencyjna) - koagulacja turbulencyjna - koagulacja elektrostatyczna - mechanizm Findeisena – Bergerona (proces 3 fazowy) - koagulacja grawitacyjna – kropla łączy się z innymi kroplami; w chmurach ciepłych rośnie do ok. 5mm, rozpada się, znów łączy z innymi i rośnie, rozpada, itd., w ten sposób wzrasta ilość kropli w chmurze, aż dochodzi do opadu - koagulacja turbulencyjna – łączenie się kropelek chmury przez zderzanie w wyniku ruchów turbulencyjnych powietrza; sam proces nie powoduje opadu, ale go tylko wspomaga (!) - koagulacja elektrostatyczna – łączenie się kropel o innych ładunkach elektrostatycznych, głównie w chmurach typu Cb; sam proces nie powoduje opadu, ale go tylko wspomaga (!) - mechanizm Findeisena – Bergerona – w chmurach mieszanych skraplanie wody szybsze nad kryształkami lodu; opad z chmur chłodnych; proces zachodzi < -12°C; w strefie umiarkowanej generuje 90% opadów Rodzaje opadów atmosferycznych: • Deszcz – opad składający się z pojedynczych kropel wody o średnicy > 0,5mm; spadanie pojedynczych kropel można wyraźnie odróżnić • Mżawka – równomierny, wolny opad, o średnicy kropel poniżej 0,5mm; ruch kropel związany z ruchem powietrza (mogą być także unoszone do góry) • Śnieg – opad złożony z kryształków lodu, z których większość ma kształt gwiazdek o budowie sześciokątnej. Przy temp. > -10°C kryształki łączą się zazwyczaj w płatki • Śnieg ziarnisty – opad bardzo drobnych (średnica <1mm) nieprzezroczystych białych cząstek lodu. Gdy ziarna uderzają w podłoże nie odbijają się • Krupy śnieżne – opad białych, nieprzeświecających ziaren lodu. Gdy uderzają o podłoże twarde odbijają się i rozpryskują. Występują zwykle przy temp. ok. 0°C • Ziarna lodowe – opad małych o średnicy < 5mm nie przeświecających ziarn lodu. Gdy uderzają o podłoże nie rozpryskują się i nie odbijają • Grad – opad kulek lub bryłek lodu (gradziny) o średnicy 550mm (niekiedy większych). Grad nie pada nigdy przy temp. <0°C. Ciekawostka: Największa zmierzona gradzina spadła w Coffeyville w Kansas, we wrześniu 1970 roku. Miała 14 cm średnicy i ważyła 0,76 kg. • Śnieg z deszczem – opad złożony ze śniegu i deszczu lub topniejącego śniegu Obserwacje opadów atmosferycznych: • pokrywa śnieżna – musi zalegać przynajmniej dobę i pokrywać co najmniej połowę terenu obserwacyjnego • zamieć – bez opadu, śnieg leżący poruszany wiatrem • zawieja – przenoszenie leżącego śniegu połączony z opadem śniegu • Pomiar opadu wykonywany raz na dobę o godz. 6. czasu GMT i notowany dla poprzedniego dnia Przyrządy pomiarowe: • Śniegowskaz • Deszczomierz Hellmanna - pow. zbierająca = 200 cm², umieszczany na wysokości 1 m nad gruntem w przypadku gdy przyrząd jest ustawiony do wysokości 500 m n.p.m. i 1,5 m na wysokości powyżej 500 m n.p.m. Zebraną w naczyniu wodę opadową zlewa się do menzurki wyskalowanej odpowiednio do powierzchni recepcyjnej i mierzy jej objętość. Do automatycznych pomiarów ciągłych służą pluwiografy Zadanie: • Podać roczną sumę opadów (1pkt) • Dopasować stacje do odpowiednich histogramów (3,5pkt)
