4.3. Облака

В результате конденсации водяного пара в атмосфере образуются облака. Элементы, из которых состоят облака, представляют собой капли воды или кристаллы льда. Они имеют очень маленькие размеры и поэтому уравновешиваются в воздухе силой трения. При наличии турбулентных процессов они длительное время могут оставаться во взвешенном состоянии, перемещаясь при этом вверх и вниз.

Облака переносятся ветром на большие расстояния. При уменьшении относительной влажности они испаряются. При укрупнении капель и кристаллов выше определенного предела они выпадают на земную поверхность в виде осадков.

Облако может существовать всего несколько минут. Если оно существует в течение длительного времени, то в нем непрерывно и одновременно происходят процессы испарения и конденсации. Если облако в течении длительного времени находится на одной и той же высоте, то образовавшиеся в нем более крупные капли могут опускаться до его нижней кромки, где они будут испаряться, поскольку воздух там находится в ненасыщенном состоянии. По фазовому состоянию облака делятся на три класса.

1. Водяные (капельные) облака, состоящие только из капель. Они могут существовать при температуре воздуха до -10ºС, при этом капли воды будут находиться в переохлажденном состоянии. Подобное состояние воды является нормальным для термодинамических условий в атмосфере.

2. Смешанные облака, состоящие из капель и ледяных кристаллов. Они существуют при температуре воздуха от -10 до -40ºС.

3. Ледяные (кристаллические) облака, состоящие только из ледяных

кристаллов. Они существуют при температуре воздуха ниже -40ºС. Летом водяные облака формируются в нижних слоях тропосферы, смешанные – в средних, а ледяные – в верхних. В холодное время ледяные и смешанные облака могут образовываться и в нижних слоях атмосферы, вблизи от земной поверхности.

Водностью облаков называется масса капель воды и ледяных кристаллов льда, находящаяся в единичном объеме облачного воздуха. В водяных облаках содержится от 0,01 до 3 граммов воды в 1 м³ воздуха. В кристаллических облаках водность составляет сотые и тысячные доли грамма на 1 м³. При конденсации не весь пар, находящийся в воздухе, переходит в жидкое состояние, поэтому водность облаков всегда меньше абсолютной влажности.

В соответствии с Международной классификацией облака делятся на 10 основных форм. Поскольку информация о состоянии облачности передается в Международный Центр Погоды, описание форм и количества различного типа облаков в соответствии с существующими правилами излагается на латыни, кроме того, для сокращения объема передаваемой информации, латинизированные наименования облаков передаются в зашифрованных индексах, определяющих состояние облачности в момент ее определения на метеорологической станции. В соответствии с приведенными выше правилами таблица, служащая для описания форм имеет следующий вид.

Таблица 4.2

Основные формы облаков

№, № п.п.	Форма описания облаков
	русский	латынь	код
1	Перистые	Cirrus	Ci
2	Перисто-кучевые	Cirrocumulus	Cc
3	Перисто-слоистые	Cirrostratus	Cs
4	Высоко-кучевые	Altocumulus	Ac
5	Высоко-слоистые	Altostratus	As
6	Слоисто-кучевые	Stratocumulus	Sc
7	Слоистые	Stratus	St
8	Слоисто-дождевые	Nimbostratus	Ns
9	Кучевые	Cumulus	Cu
10	Кучево-дождевые	Cumulonimbus	Cb

Облака всех форм располагаются в пределах тропосферы между земной поверхностью и тропопаузой. Принято делить все формы облаков в соответствии их расположением по высоте на три яруса.

К верхнему ярусу относятся самые высокие облака в тропосфере. Их основание находится на высоте от 5 до 13 км в умеренном поясе. К этому ярусу относятся перистые, перисто-кучевые и перисто-слоистые облака. Эта группа облаков состоит исключительно из ледяных кристаллов. Они окрашены в белый цвет и практически не оставляют тени на земной поверхности.

Облака среднего яруса располагаются на высоте от 2 до 7 км. К ним относятся высоко-кучевые и высоко-слоистые облака. Они относятся к облакам смешанного типа, т.е состоят из ледяных кристаллов и водяных капель. В теплое время года осадки, выпадающие из них, испаряются, не достигнув земной поверхности. Зимой из этого типа облаков выпадает мелкий снег.

Облака нижнего яруса занимают высоту от 0 до 2 км от земной поверхности. В состав этого яруса входят, слоисто-кучевые, слоистые и слоисто-дождевые облака. Все они относятся к капельному типу облаков. Слоисто-кучевые облака, как правило, не дают осадков. Из слоисто-дождевых и слоистых облаков летом выпадают осадки в виде мороси, а зимой – в виде ледяных игл, мелкого снега и ледяных зерен.

Кроме перечисленных выше ярусов, существуют еще и, облака вертикального развития. К этому типу относятся все виды кучевых облаков. Кучевые облака состоят только из капель воды и обычно из них не выпадают осадки. Кучево-дождевые облака, как правило, развиваются на базе кучевых и занимают все три яруса по высоте. В верхней своей части они состоят из ледяных кристаллов, средняя часть содержит как капли воды, так и кристаллы льда, а в самой нижней части сосредоточены водяные капли. Осадки, выпадающие из этого типа облаков, чаще всего выпадают в виде ливней, сопровождающихся грозами, поэтому их часто называют ливневыми или грозовыми.

По генетическому признаку различают кучевообразные, волнистообразные и слоистообразные облака.

Кучевообразные облака образуются в неустойчивых воздушных массах с сильно развитой конвекцией, достигающей 10–20 м/с (в обычных условиях скорость движения восходящих потоков составляет 3–6 м/с). К этому типу относятся кучевые и кучево-дождевые облака.

Волнистообразные облака в основном образуются при переносе других форм облаков из области пониженного атмосферного давления в область повышенного. По Международной классификации облаков таким образом формируются слоистые, слоисто-кучевые и высоко-кучевые облака.

Слоистообразные облака, как правило, имеют фронтальное происхождение. В теплом фронте образуются высоко-слоистые и перистые облака, а в холодном могут сформироваться и кучево-дождевые.

Степень покрытия небесного свода облаками называется облачностью. При чистом небе облачность составляет 0 баллов, а при полностью закрытом облаками небе – 10 баллов. Суточный и годовой ход облачности достаточно сложен и зависит от местных и климатических условий. Осредненные величины облачности в баллах для различных широт и полушарий приведены в табл. 4.3.

Таблица 4.3

Средние годовые значения облачности в различных широтах

Территория	φº
	90-80	80-70	70-60	60-50	50-40	40-30	30-20	20-10	10-0
Северное полушарие
Суша	–	6,5	6,8	6,6	5,5	4,3	3,7	4,5	6,2
Море	7,0	7,1	7,4	7,8	7,4	6,3	5,4	5,6	5,9
Южное полушарие
Суша	5,0	5,7	6,3	–	5,6	4,1	3,8	4,8	6,4
Море	–	7,2	8,1	8,0	7,1	6,1	5,7	5,5	5,5

Средняя облачность в Северном полушарии над сушей составляет 5,4 балла, а над морем – 6,2. В южном полушарии (без Антарктиды) над сушей облачность равна 5,2, а над морем 6,4 балла. Для Северного полушария средняя облачность составляет 5,9, а для Южного 6,2 балла. Для всего земного шара средняя облачность равна 6,0 балла.