21. Класифікація хмар за умовами утворення.Конвективні хмари

Конвективні хмари утворюються при розвинених висхідних конвективних рухах, мають вигляд купчастих ізольованих хмарних мас, сильно розвинені у висоту і мають порівняно малу горизонтальну протяжність. Купчасті хмари виникають внаслідок термічної та динамічної конвекції.

Купчасті хмари термічної конвекції. Термічна конвекція виникає у результаті перегріву окремих мас повітря при нестійкій температурній стратифікації у нижньому шарі атмосфери. Конвективні висхідні рухи термічного походження виникають над суходолом у теплу пору року в областях зниженого атмосферного тиску. Окремі перегріті маси повітря починають прискорено у вигляді струменів переміщуватися вертикально вгору. Спочатку підйом ненасиченого повітря здійснюється сухоадіабатично до рівня конденсації, потім вологоадіабатично і супроводжується конденсацією водяної пари і утворенням хмари.

Основні рівні, що характеризують конвективні хмари: рівень конденсації, що практично співпадає з нижньою межею хмари; рівень нульової ізотерми, що відокремлює переохолоджену верхню частину хмари від теплої нижньої; рівень вирівнювання температур частинки і повітря; рівень вільної конвекції, до якого поширюються висхідні вертикальні рухи.

Вище рівня вирівнювання вертикальна швидкість починає зменшуватися, але частинка ще деякий час піднімається за рахунок інерції до рівня, де її вертикальна швидкість стає рівною нулю.

Механізм утворення конвективних рухів наступний: після сходу Сонця у приземному шарі починається розвинення турбулентного переносу водяної пари окремими вихорами до висоти 50-100 м. З висотою вихори зростають і утворюються струмені більш крупні. Біля рівня конденсації утворюються струмені, порівнянні з розмірами хмар. У хмарах вертикальні висхідні рухи чергуються з компенсаційними низхідними.

Середній діаметр струменя до висоти 3000 м приблизно 60-100 м, середня кількість  40 струменів на 1 кв.км або 750 терміків. Середні розміри радіуса струменя лінійно залежать від висоти.

Вранці відмічаються слабо розвинені хмари Сu hum.  купчасті плоскі, які через кілька годин зростають до Cu med.  купчастих середніх, які можуть продовжувати розвиватися і перетворюватися на Сu cong.  купчасті потужні о 1314 годині за місцевим часом. Всі ці види купчастих хмар є крапельно-водяними, опадів практично ніколи не дають, бо краплі утримуються у хмарі сильними вертикальними висхідними рухами.

При сильній волого-нестійкій стратифікації (термічна конвекції ) Сu cong продовжують зростати досягають висот, де при температурі приблизно 20 ⁰С, частина крапель кристалізується і хмара стає змішаною і перетворюється у Сb  купчасто-дощову хмару. На висотах 8-12 км температури нижчі за -30 ⁰С і верхня частина Сb стає льодяною.

Будова купчасто-дощових хмар. З купчасто-дощовими хмарами пов’язані атмосферні явища, які мають небезпечний характер: зливи, шквали, грози, град.

Життєвий цикл купчасто-дощових хмар поділяють на три стадії в залежності від переважаючих вертикальних струменів: стадія зростання коли більша частина хмари зайнята висхідними рухами;стадія зрілості коли наявні висхідні і низхідні рухи; стадія розпаду коли більша частина зайнята низхідними рухами.

Стадія зростання триває у середньому 10-15хв, стадія зрілості  15-30хв, стадія розпаду  30 хвилин. Максимальна швидкість висхідних потоків складає 15 м/с.

Купчасто-дощова хмара може складатися з одного або декількох осередків. Окремі осередки послідовно розвиваються з правої сторони величезної хмарної системи, що приводить до тривалого існування Сb.

Іноді хмара Cb складається з одного конвективного осередку, тривалість існування якого досягає декількох годин, діаметр складає близько 10-15 км. Суперосередок об’єднує висхідний і низхідний потоки. У таких хмарах швидкість висхідних потоків може бути 30-50 м/с. З цими хмарами пов’язані катастрофічні за інтенсивністю зливи, градобиття, шквали  короткочасні посилення вітру з різкою зміною напряму, смерчі.

Купчасті хмари динамічної конвекції виникають при вимушеному підйомі вологого насиченого повітря на холодному атмосферному фронті, що швидко переміщується і у якого за рахунок тертя біля земної поверхні відбувається гальмування повітря і фронтальна поверхня згинається так, що частина теплого повітря знаходиться нижче холодного.

До купчастих хмар динамічної конвекції відносяться також орографічні хмари, що виникають у горах на навітряному боці при натіканні теплого вологого повітря, вимушеного підніматися вздовж схилу. Дуже часто ці хмари на навітряному боці дають опади, у той самий час на підвітряному боці може спостерігатися малохмарне небо. Повторюваність таких умов призводить до того, що кліматологи фіксують підвищені суми опадів на станціях навітряного схилу.

Питання:.Конвективніхмариутворюються

А) при радіаційному охолодженні. Б) термічної конвекції. В) низхідних рухах