5.9. Утворення хмар; хмарність

Якщо конденсація (або сублімація) водяної пари відбувається на деякій висоті над поверхнею, утворяться хмари. Від туману вони відрізняються положенням в атмосфері, фізичною будовою і розмаїтістю форм.

Виникнення хмар пов'язане головним чином з адіабатичним охолодженням повітря, що піднімається.

Відповідно до міжнародної класифікації, хмари поділяються на 4 сімейства і 10 родів (форм). Форми хмар підрозділяються на види і різновиди, що розрізняються по зовнішньому вигляду, умовам утворення, щільності, фарбуванню, характеру випадання опадів, оптичним явищам. При визначенні форм хмарності користаються Атласом хмар.

Сімейства і форми хмар, їх українські, російські та латинські найменування, а також скорочені позначення (у дужках) зазначені в наступній схемі.

А. Сімейство хмар верхнього ярусу. Висота нижньої границі хмар вище 6 км:

1) перисті – перистые — Cirrus (Ci) - окремі ніжні хмари, волокнисті чи нитковидні, без «тіней», звичайно білі, часто блискучі;

2) перисто-купчасті – перисто-кучевые — Cirrocumulus (Cc) - шари і гряди прозорих пластівців і кульок без тіней;

3) перисто-шаруваті – перисто-слоистые — Cirrostratus (Cs) -тонка, біла, просвітчаста завіса.

Хмари верхнього ярусу складаються з крижаних кристалів, через них просвічують блакитне небо, Сонце і Місяць. Внаслідок переломлення і відображення світлових променів у цих хмарах спостерігається гало, основною формою якого є світле коло радіусом 22° (рідше 46°) і інші оптичні явища. Пірчасті хмари мають вид білих тонких волокон. Пірчасто-купчасті схожі на дрібні білі пластівці, що розташовані групами або рядами. Пірчасто-шаруваті хмари являють собою тонку більосувату завісу. Усі хмари верхнього ярусу мають білий колір і не дають тіней на земній поверхні; з них опади не випадають.

Б. Сімейство хмар середнього ярусу. Висота основи від 2 до 6 км:

4) висококупчасті - высококучевые — Altocumulus (Ac) - шари або гряди з білих пластин і куль, вали. Складаються з дрібних крапельок води;

5) високошаруваті – высокослоистые— Altostratus (As) - рівна або злегка хвиляста завіса сірого кольору.

Відносяться до змішаних хмар.

Хмари середнього ярусу відрізняються від хмар верхнього ярусу більшою щільністю; через них лише слабко просвічують, а іноді зовсім не просвічують ні Місяць, ні Сонце. Ці хмари мають сіруватий колір і дають слабкі тіні. Висококупчасті хмари нагадують пластівці, більш великі, ніж Сс. Вони складаються з крапельок води. У результаті переломлення минаючих через них променів Сонця і Місяця в них спостерігаються вінці, що складаються з райдужних кілець. Внутрішня частина вінця блакитнувата, зовнішня — червона. Високошаруваті хмари являють собою однорідну сіру завісу.

В. Сімейство хмар нижнього ярусу. Висота основи нижче 2 км:

6) шаруваті – слоистые — Stratus (St) - завіса хмар сірого кольору. Звичайно це хмари водяні;

7) шарувато-купчасті – слоисто-кучевые — Stratocumulus (Sc) - шари і гряди з брил і валів сірого кольору. Складаються з крапель води;

8) шарувато-дощові – слоисто-дождевые — Nimbostratus (Ns) - безформний сірий шар; змішані.

Хмари нижнього ярусу звичайно щільні, не просвічують, темно-сірого кольору. Шарувато-купчасті являють собою неоднорідний шар у виді хвиль, брил, пластин. Шаруваті (найбільш низькі) хмари мають вид однорідного покриву ясно-сірого кольору. Шарувато-дощові — темно-сіра завіса з розмитою основою, з них випадають облогові тривалі опади.

Г. Сімейство хмар вертикального розвитку. Висота нижньої границі 0,5—1,5 км, вершини можуть досягати верхнього ярусу:

9) купчасті – кучевые — Cumulus (Си) – щільні хмарні клуби і купи з майже горизонтальною підставою; водяні.

10) купчасто-дощові – кучево-дождевые — Cumulonimbus (Cb) - щільні клуби, розвиті по вертикалі, у нижній частині водяні, у верхній — крижані.

Хмари вертикального розвитку утворяться під дією висхідних потоків повітря. Купчасті хмари — окремі щільні маси із сіруватими плоскими підставами й опуклими вершинами. Купчасто-дощові (зливові, грозові) хмари є результатом подальшого розвитку купчастої хмари з вершиною, що досягла верхнього ярусу. З цих хмар випадають зливові дощі, іноді дуже сильні.

Характер і форма хмар обумовлюються процесами, що викликають охолодження повітря, що приводить до хмароутворення.

При змиканні теплих і холодних мас повітря тепле повітря завжди прагне піднятися нагору по холодному. При піднятті його в результаті адіабатичного охолодження формуються хмари. Якщо тепле повітря повільно піднімається по слабонахильній поверхні розділи теплих і холодних мас (процес висхідного ковзання), утворюється суцільний хмарний шар, що простирається на сотні кілометрів (700—900 км. У тому випадку, коли тепле повітря енергійно виштовхується нагору підтікає під нього холодним повітрям виникають купчасто-дощові хмари (Сb)

Хмари, що утворяться при підйомі теплого повітря по холодному, називаються фронтальними. Якщо підйом повітря викликаний його натіканням на схили гір і височини, утворюються хмари, які одержали назву орографічних.

Хмарність: добовий і річний хід, розподіл хмар

Хмарність — ступінь покриття неба хмарами.

У добовому ході хмарності над сушею виявляються два максимуми — раннім ранком і після полудню. Над Океаном добовий хід хмарності зворотній ходу її над сушею: максимум хмарності припадає на ніч, мінімум — на день.

Річний хід хмарності дуже різноманітний. В низьких широтах хмарність протягом року істотно не змінюється. Над континентами максимальний розвиток хмар конвекції приходиться на літо. Літній максимум хмарності відзначається в області розвитку мусонів, а також над Океанами у високих широтах.

Взагалі в розподілі хмарності на Землі помітна зональність. Відмічаються два максимуми — над екватором і над 60—70° півн. та півд.ш.. Над сушею хмарність менша, ніж над Океаном, і зональність її виражена менше. Мінімуми хмарності відмічається у 20—30° півн. і півд. ш. і у полюсів.