Хмари. Основні рівні в атмосфері, пов’язані з утворенням і будовою хмар

ЗМІСТ

ВСТУП.. 4

1. Хмари. Основні рівні в атмосфері, пов’язані з утворенням і будовою хмар. 5

2. міжнародна класифікація хмар. 8

2.1. Перисті хмари - Cirrus (Сi) 10

2.2. Перисто-купчасті - Cirrostratus (Сs) 11

2.3. Перисто-шаруваті хмари - Cirrostratus (Сs) 12

2.4. Висококупчасті хмари - Altocumulus (Ас) 13

2.5. Високошаруваті хмари - Altostratus (As) 15

2.6. Шарувато-купчасті хмари - Stratocumulus (Sc) 16

2.7. Шаруваті хмари - Stratus (St) 18

2.8. Шарувато-дощові - Nimbostratus (Ns) 19

2.9. Купчасті хмари - Cumulus (Cu) 19

2.10 Купчасто-дощові - Cumulonimbus (Cb) 21

3. Фізична будова хмар. 23

4. утворення хмар. 278

4.1. Хмари теплової конвекції. 28

4.2. Хвилясті хмари... 31

4.3. Шарові хмари... 33

4.4. Фронтальні хмарні системи... 34

4.5 Видозміна деяких форм хмар.. 39

 

5. Висота і потужність хмар. 40

6. хмарність. Добовий та річний хід хмарності 42

6.1. Хмарність та її визначення.. 42

6.2. Добовий та річний хід хмарность.. 44

7 завдання до практичної роботи.. 45

8. КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ ДО практичної РОБОТИ.. 53

Список використаної літератури.. 56

ВСТУП

 

Дані методичні вказівки розроблені для проведення практичної роботи при вивченні теми „Конденсація водяної пари в атмосфері” з дисципліни „Метеорологія та кліматологія” для студентів спеціальності 7.070801 „Екологія та охорона навколишнього природного середовища”.

Конденсація водяної пари може відбуватися на землі, земних предметах, в нижніх шарах атмосфери та у вільній атмосфері. Саме останній вид конденсації водяної пари спричиняє утворення хмар. Вивченню хмар велику увагу приділяли метеорологи здавна. Хмари мають велике значення в прогнозуванні різних метеорологічних явищ, пов’язаних з ними та погоди, яка в значній мірі впливає на всі сторони практичної діяльності людини та має велике значення для різних галузей народного господарства.

Перша міжнародна класифікація з’явилася ще в ІХ столітті. Вона уточнювалась і доповнювалась різними вченими і в теперішній час користуються класифікацією хмар, що викладена в даних методичних вказівках в достатньому обсязі та з наглядними прикладами. Це дозволить студентам набути як теоретичних так і практичних навичок у визначені різних хмар, процесів, що спричиняють їх утворення та метеорологічних явищ, до яких вони призводять.

Мета роботи: набуття теоретичних знань у визначенні форми, сімейства та роду хмар, їх фізичної будови, основних характеристик і процесів їх утворення та відповідних практичних вмінь на основі індивідуального виконання завдань та спостереженя.

Хмари. Основні рівні в атмосфері, пов’язані з утворенням і будовою хмар

 

Конденсація водяної пари в атмосфері може відбуватися не тільки на земних предметах (роса, іній, паморозь, ожеледиця та ін.) та в нижніх шарах атмосфери (тумани, димки та ін.), а і у вільній атмосфері. Якщо конденсація або сублімація водяної пари відбувається на деякій висоті над земною поверхнею, то утворюються хмари, які мають багато подібного з туманом, але відрізняються від нього більшою висотою, великою різноманітністю зовнішніх форм і фізичною будовою.

Хмари - скупчення продуктів конденсації або сублімації водяної пари на деяких висотах у вільній атмосфері. Утворення хмар відбувається головним чином в результаті адіабатичного охолоджування повітря або його охолоджування випромінюванням.

Висота хмар і їх будова пов'язана з розташуванням деяких основних рівнів в атмосфері, до яких відносяться:

1) рівень конденсації;

2) рівень нульової ізотерми;

3) рівень крижаних ядер;

4) рівень конвекції.

Рівень конденсації практично співпадає з нижньою межею хмарності. Між рівнем конденсації та нульовою ізотермою хмара складається з водяних крапель (в окремих випадках сніжинок, що тануть). Вище за рівень нульової ізотерми складовими елементами хмари є переважно водяні крапельки. Наявність переохолоджених крапель в хмарах спостерігається до рівня льодяних ядер. Рівень льодяних ядер розташовується в середньому на тій висоті, де температура знижується до -12⁰, -15⁰. Вище за цей рівень відбувається вже сублімація водяної пари, і хмара в основному складається з льодяних кристалів.

В хмарі не існує різкої межі між рідинними і твердими елементами води. Перехід з одного агрегатного стану в інший відбувається поступово. В хмарі існують могутні перехідні шари, в яких одночасно можуть бути присутні переохолоджені крапельки і льодяні кристали.

На рис. 1 показана схема будови хмари в загальному вигляді. Ця схема представляє вертикальний розріз потужно розвинутої по вертикалі хмари, основа якої розташована, в області додатних температур, а вершина захоплює зону льодяних кристалів. Положення верхньої межі хмари визначається рівнем конвекції, що частіше всього співпадає із затримуючими шарами. Такими є шари з малим вертикальним температурним градієнтом або інверсійні шари (із стійкою стратифікацією), що перешкоджають розвиток висхідних рухів повітря.

Елементи, з яких складається хмара, не знаходяться постійно в нерухомому підвішаному стані. Під дією висхідних рухів повітря вони можуть підійматися вгору. При ослабленні висхідних струмів під впливом сили тяжіння вони зпускаються вниз. При таких рухах в хмарі відбувається зміна температури і відносної вологості, а отже, змінюється і його агрегатний стан.

Під дією вітру хмари переміщуються в горизонтальному напрямі, і в них часто розвиваються турбулентні рухи. Навколо хмари повітря звичайно не насичене водяною парою, тому з її периферії безперервно відбувається випаровування і перенесення вологи в оточуюче повітря, але під дією висхідних струмів хмара, безперервно одержує додатковий

 

Рис.1 Схема агрегатного стану хмари

а - зона кристалів; b - зона переважання кристалів; в - зона інтенсивного замерзання; г - зона переважання переохолоджених крапель; д - шар танення; е - зона водяних крапель; ж - змішана зона; з - нульова ізотерма; и - нижня межа хмари; к - верхня межа хмари

 

притік вологи. Цим підтримується його існування. Таким чином, в одній частині хмара розвивається, а в іншій тане.

Хмари можуть існувати в тих шарах атмосфери, де створюються для цього сприятливі. За відсутності таких умов хмари розтікаються і випаровуються.