14.Облака и их характеристика

1. Условия образования облаков

Облака представляют собой результат конденсации водяного пара в атмосфере. Они возникают при сложных атмосферных процессах различного масштаба, от молекулярного до макромасштаба (синоптические процессы). Облака связаны динамикой атмосферы. Как и у многих атмосферных процессов, эта связь взаимная. Ещё более существенна в динамике атмосферы роль облаков нижнего и среднего яруса.

Облака - системы капель воды, кристаллов льда или тех и других элементов, взвешенных в атмосфере на некоторой высоте над земной поверхностью. Они возникают в результате термодинамических процессов, приводящих водяной пар к конденсации и сублимации. По форме, горизонтальной и вертикальной протяжённости облаков можно косвенно судить о причинах облакообразования, о процессах, происходящих в облаках, а следовательно, и об условиях полётов в них. Для образования облаков необходимо пересыщение воздуха водяным паром и наличие ядер конденсации. Пересыщение возникает вследствие понижения температуры воздуха ниже точки росы или благодаря дополнительному притоку влаги.

Основными процессами, обусловливающими охлаждение воздуха в свободной атмосфере и приводящими к облакообразованию, являются адиабатическое расширение, турбулентный обмен и излучение.

Главной причиной образования облаков является адиабатическое понижение температуры в поднимающемся влажном воздухе. В зависимости от вида восходящего движения, в результате конденсации и сублимации водяного пара, образуются облака различных форм с различными физическими характеристиками (микроструктурой, водностью). Восходящие движения, в зависимости от причин образования, подразделяются на следующие виды: конвекция (термическая, вынужденная и орографическая), восходящее скольжение, динамическая турбулентность и волновые движения.

Конвекция - это вертикально направленные восходящие и нисходящие потоки воздуха, которые возникают за счёт: неравномерного нагревания подстилающей поверхности (термическая конвекция), вытеснения тёплого воздуха подтекающим под него холодным воздухом на атмосферных фронтах (вынужденная конвекция) и натекания воздуха на крутые склоны гор (орографическая конвекция).

Восходящее скольжение - это наклонное движение больших масс воздуха, которое наблюдается при: натекании тёплого воздуха на холодный воздух (на тёплых фронтах), натекании тёплого воздуха на пологие склоны гор и при медленном подтекании холодного воздуха под тёплый воздух (на холодных фронтах).

Динамическая турбулентность - это беспорядочные вихри, возникающие при горизонтальном перемещении и трении воздуха о подстилающую поверхность. Волновые движения возникают в слоях инверсии и изотермии вследствие разностей плотности и скорости движения воздуха над и под этими слоями. При этом в вершинах волн наблюдаются восходящие потоки, а в Слоисто - кучевые облака, из которых выпадают осадки, зимой в 40% случаев состоят из капель воды, в 54% являются смешанными, в 6% состоят из кристаллов льда. Независимо от осадкообразующих свойств в 73% они состоят из капель воды, в 24 - смешанные, в 3% - ледяные. Летом в 99% они водяные в 1% смешанные. Температура на верхней границе облаков характеризуется сезонным ходом. Зимой она в среднем равна - 12,1С, весной - 8,7, осенью - 5,9С и в течение года имеет значительную изменчивость со средним квадратическим отклонением 5…6С.

Водность облаков изменяется примерно от 0,06 г./м при температуре - 15 С до 0,20 г./м при 10 С. Таким образом в холодное время года облака в основном переохлаждённые и при непродолжительном полёте в них наблюдается слабое обледенение, а при длительном - умеренное. Дальность видимости в облаках в высоких широтах чаще всего (72%) составляет 100…300 м; в средних широтах облака более плотные, видимость в них хуже - в просвечивающих в среднем 70…80 м, в плотных 35…45 м. Турбулентность развита сильнее по сравнению со слоистыми облаками, полёт сопровождается слабой или умеренной болтанкой.

облако полет грозовой метеорологический