Види купчасто-дощових хмар

1. Купчасто-дощові „лисі” - Cb calvus (Cb cal). Cb цього вигляду не мають перистоподібної верхньої частини і звичайно є першою стадією утворення. Від Сu cong хмари відрізняються волокнистою, згладженою поверхнею своїх вершин (клуби, типові для Сu, пропадають), а також по ознаках грози і початку зливи, смугам падіння (virga).

2. Купчасто-дощові „волохаті” - Cb capillatus (Cb cap). Ці хмари мають добре виражену перистоподібну (волокнисту) структуру верхньої частини. Перистоподібні волокна поступово розповсюджуються по горизонталі і в хмарі, що насувається, мають вид широкого віяла, а при спостереженні з боку - ковадла. В таких випадках хмару визначають як Cb incuc (Cb inc). При розпаді найдовше зберігається ковадло (incuc), яке дає початок щільним перистим хмарам Ci sp та Ci inc.

Рис.11 Купчасто-дощові хмари Cumulonimbus

 

Фізична будова хмар

 

Елементи, що складають хмари, діляться на рідкі (водяні краплі) і тверді (льдяні кристали, сніжинки).

Розміри водяних крапель в хмарах спочатку визначали непрямими методами, зокрема, по оптичних явищах, пов’язаних з хмарами. Про величину крапель можна судити за розмірами кольорових кілець (вінців) навкруги світил, за наявності серпанкових хмар. Зараз розміри крапель в хмарах визначають безпосередньо мікрофотографуванням. На рис. 12 представлена мікрофотографія елементів водяної хмари.

Дослідниками встановлено, що розміри водяних крапельок в хмарах різні і коливаються в широких межах. Найдрібніші крапельки, з яких складається хмари в період їх утворення, мають діаметр 0,005-0,05 мм (як і крапельки туману). В процесі розвитку хмари в ній утворюються крапельки, що повільно падають, діаметр яких складає близько 0,05-0,5 мм (крапельки мряки). Надалі діаметр водяних крапель може збільшитися до 0,5 -5 мм (дощові краплі).

Рис.12 Мікрофотографія хмарних крапель

Крижані кристали, які входять до складу хмари, відрізняються як своїми розмірами, так і різноманітністю форм. Форми і розміри крижаних кристалів в значній мірі залежать від температури і відносної вологості повітря.

Основною формою твердого елемента хмари є шестигранна призма. Такі елементи називаються повними кристалами. Вони зберігаються лише в тому випадку, якщо процес аблімації відбувається повільно і спокійно. Шестигранні призми, що мають малу висоту в порівнянні з площею основи, називаються льодяними пластинками (рис.13 а). Кристали, сильно розвинуті у висоту, але з малою площею основи, мають вигляд витягнутих призм, які називаються льодяними голками (рис. 13 б).

Рис.13 Основні форми кристалів льоду

а –льодяні пластинки; б - льодяні голки

При інтенсивному процесі аблімації відбувається значне зростання крижаних пластинок на виступаючих кутах. Внаслідок цього виходять різноманітні форми шестипроменевих зірочок, що називають скелетами або сніжинками. На рис. 14 представлені фотографії сніжинок різної форми.

Рис.14 Різні форми сніжинок

В деяких хмарах, сильно розвинутих по вертикалі, окрім вказаних твердих елементів, спостерігаються більш крупні утворення: сніжна крупа, град і сніжні пластівці. Такі елементи відносяться вже до опадів, що випадають з хмар. Всі хмари за елементами, що їх складають, розділяються на льодяні, водяні і змішані.

Хмари верхнього ярусу, тобто перисті (Сі), перисто-купчасті (Сс) і перисто-шаруваті (Cs), відносяться до льодяних. Складаються вони переважно з повних кристалів або сніжинок. В зимову пору року до льодяних хмар можуть відноситися хмари середнього і нижнього ярусів. В Арктиці при лютих морозах льодяні голки можуть спостерігатися біля земної поверхні при безхмарному небі.

До водяних хмар відносяться висококупчасті (Ас), купчасті (Сu), шарувато-купчасті (Sc) і шаруваті (St). Висококупчасті хмари частіше за все складаються з найдрібніших переохолоджених крапельок, але взимку при дуже низьких температурах в них можуть з’являтися льодяні кристали. Шаруваті і шарувато-купчасті хмари складаються з крапельок, які можуть збільшуватися в діаметрі до 0,05-0,5 мм,в зимовий час ці хмари складаються з переохолоджених крапель, а в деяких випадках, при низьких температурах, з кристалів. Купчасті хмари (Сu), зазвичай, складаються з крапельок однакового розміру.

Змішані хмари складаються з твердих і рідких елементів, тобто зі всіх видів льодяних кристалів і крапельок води різних розмірів. До змішаних хмар відносяться високошаруваті (As), шарувато-дощові (Ns) і купчасто-дощові (Сb).

Високошаруваті хмари складаються з сніжинок в суміші з найдрібнішими крапельками. Шарувато-дощові хмари в нижній частині складаються, зазвичай, з водяних крапель, а у верхній - з суміші водяних крапель і льодяних кристалів. Купчасто-дощові хмари в нижній частині складаються з крупних крапель з діаметром 0,5-5 мм, уверхній - з льодяних кристалів або суміші водяних крапель з льодяними кристалами. В зимову пору року, при лютих морозах, купчасто-дощові хмари можуть складатися тільки з кристалів. В тропічних країнах купчасто-дощові хмари часто складаються тільки з водяних крапельок.

Водянистістю хмари називається кількість води в грамах, що міститься в 1 м³ хмари. Визначення водянистості хмар раніше проводилося непрямими методами. Зараз розроблений спосіб безпосереднього визначення водянистості хмар, що застосовують при польотах на літаку. На підставі спостережень встановлено, що в хмарах, які складаються з дрібних крапель, водянистість не перевищує 1 г/м³ і частіше за все складає 0,2-0,4 г/м³. В центральній частині розвинутих купчастих хмар водянистість досягає 2 г/м³, а в купчасто-дощових хмарах вона може складати 4-5 г/м³. В льодяних хмарах водянистість значно менше - 0,01-0,1 г/м³.

Знаючи водянистість хмари і розміри крапельок, можна визначити кількість крапель, що містяться в одиниці об’єму. З розрахунків знайдено, що кількість крапельок в 1 см³ водяної хмари може коливатися від декількох сотень до тисячі. В суто льодяних хмарах кількість цих часточок значно менше і складає приблизно від 0,01 до 1,0 в 1 см³.

Бачення в хмарах залежить від роду часточок, їх величини і кількості в одиниці об’єму. У водяних хмарах дальність бачення не перевищує 50 м, а в деяких випадках знижується до 5 м, в льодяних хмарах - 300-1000 мі більше.