Какие облака могут стать причиной ливня с грозой
Содержание статьи
Облака, которые предсказывают погоду
Посмотрите на облака над вами, с их помощью можно прогнозировать погоду.
Современные прогнозы погоды опираются на сложные компьютерные модели. Они используют все физические уравнения, описывающие атмосферу, в том числе движение воздуха, атмосферное давление, энергию солнца, образование облаков и дождя.
Постепенное улучшение прогнозов с течением времени означает, что современные пятидневные прогнозы погоды столь же точны, как и трехдневные прогнозы 20 лет назад.
Но вам не нужен суперкомпьютер, чтобы предсказать, как, вероятно, изменится погода в вашей местности в течение последующих нескольких часов — это знали во всех цивилизациях на протяжении тысячелетий. Наблюдая за небом над вами и немного зная о том, как формируются облака, вы можете предсказать, будет ли дождь.
И, кроме того, даже небольшое понимание физики формирования облаков подчеркивает сложность атмосферы и проливает свет на то, почему предсказание погоды на несколько дней вперед является такой сложной проблемой.
Итак, вот типы облаков, за которыми нужно следить, и как они могут помочь вам предсказать погоду.
Кучевые облака
Облака образуются, когда воздух охлаждается до точки росы, — температуры, при которой воздух больше не может держать в себе водяной пар. При этой температуре водяной пар конденсируется, образуя капельки жидкой воды, которые мы наблюдаем как облако. Для этого процесса необходимо, чтобы воздух был вынужден подниматься в атмосферу или чтобы влажный воздух соприкасался с холодной поверхностью.
В солнечный день лучи солнца нагревает землю, которая, в свою очередь, нагревает воздух над ней. Этот нагретый воздух поднимается вверх за счет конвекции и образует кучевые облака. Эти «ясные погодные» облака похожи на вату. Если вы посмотрите на небо, наполненное кучевыми облаками, вы можете заметить, что они имеют плоские основания, которые все лежат на одном уровне. На этой высоте от уровня земли воздух остывает до точки росы. Кучевые облака, как правило, предсказывают хорошую погоду без дождя.
Кучево-дождевые или грозовые облака
Рядом с землей кучево-дождевые облака хорошо выделяются, но выше они начинают выглядеть размытыми по краям. Этот переход показывает, что облако здесь больше состоит не из капель воды, а из кристаллов льда. Когда дуют порывы ветра, капли воды в облаке быстро испаряются в более сухом окружении, придавая водяным облакам четко выраженные края. А кристаллы льда, выносимые вне облака, быстро не испаряются, что дает размытый вид.
Кучево-дождевые облака зачастую плоские. Внутри такого облака теплый воздух поднимается конвекцией. При этом он постепенно остывает до тех пор, пока не будет такой же температуры, как окружающая атмосфера. На этом уровне воздух больше не подвижный, поэтому облако не может расти дальше ввысь. Вместо этого оно распластывается, образуя характерную форму наковальни.
Перистые облака
Перистые формы облаков образуются очень высоко в атмосфере. Они тонкие, состоят только из кристаллов льда, парящих в атмосфере. Если перистые облака переносятся горизонтально ветрами, движущимися с разной скоростью, то они приобретают характерную закрюченную форму. Только на очень больших высотах или широтах перистые облака вызывают дождь.
Но если вы заметили, что начинается перистые облака, охватывающие большую часть неба, и они становятся всё ниже и толще, то это хороший признак того, что приближается теплый фронт. В теплом фронте встречаются теплая и холодная воздушные массы. Более легкий теплый воздух вынужден подниматься над массой холодного воздуха, что приводит к образованию облаков. Опускающиеся облака показывают, что фронт приближается и в течение следующих 12 часов ожидается дождь.
Слоистые облака
Слоистые облака — это сплошной слой облаков, покрывающий небо. Они образуются мягким восходящим потоком воздуха или слабым ветром, приносящим влажный воздух через холодную землю или морскую поверхность. Слоистые облака тонкие, поэтому, хотя могут казаться мрачными, сильный дождь маловероятен, в лучшем случае пойдет легкий дождь. Слоистые облака идентичны туману, поэтому, если вы когда-нибудь гуляли в горах в туманный день, вы шли в слоистых облаках.
Лентикулярные (линзовидные) облака
Последние два типа облаков не помогут вам предсказать предстоящую погоду, но они дают представление о чрезвычайно сложных движениях атмосферы. Гладкие лентикулярные (линзовидные) облака формируются по мере того, как воздух взорван и находится над горным хребтом.
Пройдя мимо горы, воздух опускается на прежний уровень. При этом он нагревается и облако испаряется. Но он может перескочить, и в этом случае воздушная масса позволяет сформировать новое линзовидное облако. Это может привести к череде облаков, простирающихся далеко за пределы горного хребта.
Взаимодействие ветра с горами и другими неровностями земной поверхности является одной из многих деталей, которые учитываются при компьютерном моделировании, чтобы получить точные прогнозы погоды.
Волнистые облака Кельвина-Гельмгольца
Волнистые облака Кельвина-Гельмгольца очень редки. Образование этих облаков основано на неустойчивости Кельвина-Гельмгольтца, когда два слоя воздуха — теплый и холодный — соприкасаются друг с другом и движутся с различной скоростью. Причем, верхний холодный слой движется быстрее нижнего теплого.
Поднимаясь вверх, пары теплого воздуха охлаждаются и конденсируются в капли воды, а двигающийся с большей скоростью верхний холодный поток воздуха относит их в сторону, образуя гребень волнистых облаков. Так повторяется несколько раз, поэтому облако приобретает волнообразную структуру.
Источник
Шесть типов облаков, которые нужно знать – и что они рассказывают о погоде
Современные прогнозы погоды основаны на сложных компьютерных симуляциях. Эти симуляции используют физические уравнения, описывающие атмосферу, включая движение воздуха, солнечное тепло, формирование облаков и дождя. Постепенное улучшение прогнозов со временем означает, что сегодняшние пятидневные прогнозы настолько же точны, насколько 20 лет назад были точны трёхдневные.
Но вам не нужен суперкомпьютер для предсказания того, как изменится погода у вас над головой в ближайшие несколько часов – подобные приметы известны в разных культурах уже много тысяч лет. Следя за небом и обладая некоторыми знаниями по формированию облаков, можно предсказать, будет ли дождь.
Более того, небольшое понимание физики формирования облаков подчёркивает сложность атмосферы и проливает свет на причины того, почему предсказание погоды на срок, больший, чем несколько дней, оказывается такой сложной задачей.
Вот шесть видов облаков, которые можно увидеть, и то, как они могут помочь вам понять погоду.
1) Кучевые облака
Небольшие белые пушистые облака
Облака появляются, когда воздух охлаждается до точки росы, температуры, при которой воздух уже не справляется с содержащимся в нём водяным паром. При этой температуре водяной пар конденсируется и формирует капельки жидкой воды, которые мы видим, как облако. Чтобы это произошло, воздух необходимо заставить подняться в атмосфере, или же влажный воздух должен войти в контакт с холодной поверхностью.
В солнечный день лучи греют землю, которая греет воздух, расположенный прямо над ней. Нагретый воздух благодаря конвекции поднимается вверх и формирует кучевые облака. Эти облака «хорошей погоды» похожи на вату. Если посмотреть на небо, заполненное кучевыми облаками, можно увидеть, что у них плоское дно, расположенное на одном уровне для всех облаков. На этой высоте воздух, поднявшийся с уровня земли, охлаждается до точки росы. Из кучевых облаков дождь обычно не идёт – а значит, погода будет хорошей.
2) Кучево-дождевые облака
Небольшие кучевые облака дождём не проливаются, но если они увеличиваются и растут по высоте, это признак того, что скоро будет сильный дождь. Это часто случается летом, когда утренние кучевые облака днём превращаются в кучево-дождевые.
Недалеко от земли кучево-дождевые облака чётко оформлены, но с высотой они начинают становиться более дымчатыми по краям. Такой переход указывает на то, что облако состоит уже не из капель воды, а из кристаллов льда. Когда порывы ветра выдувают капли воды за пределы облака, те быстро испаряются в более сухом окружении, из-за чего у водяных облаков очень резко очерчены края. Ледяные кристаллы, выносимые за пределы облака, не испаряются так быстро, из-за чего края такого облака выглядят более дымчатыми.
Кучево-дождевые облака часто имеют плоскую верхушку. Внутри такого облака происходит конвекция воздуха, и он постепенно охлаждается, пока не достигнет температуры окружающей атмосферы. В этот момент он теряет плавучесть и уже не может подниматься выше. Вместо этого он распространяется в стороны, образуя характерную форму наковальни.
3) Перистые облака
Перистые облака могут знаменовать приближение тёплого фронта и дождя
Перистые облака формируются в очень высоких слоях атмосферы. Они дымчатые, поскольку полностью состоят из кристаллов льда, падающих в атмосфере. Если перистые облака переносят ветра, движущиеся с разными скоростями, они приобретают характерную загнутую форму. И только на очень больших высотах или на высоких широтах перистые облака выдают дождь, достигающий земли.
Но если вы заметили, что перистые облака начинают покрывать большую площадь неба, становятся ниже и толще, то это верный признак приближения тёплого фронта. В тёплом фронте встречаются тёплые и холодные воздушные массы. Более лёгкий тёплый воздух поднимается над холодным, что приводит к формированию облаков. Опускание облаков говорит о приближении фронта, и о том, что в следующие 12 часов пойдёт дождь.
4) Слоистые облака
Слоистые облака: мрачно
Слоистые облака – низко расположенная, непрерывная облачная простыня, покрывающая небо. Слоистые облака формируются медленно восходящим воздухом или несильным ветром, покрывающим влажным воздухом холодную землю или поверхность моря. Слоистые облака тонкие, поэтому, несмотря на мрачную картину, дождь из них вряд ли пойдёт, максимум небольшая морось. Слоистые облака идентичны туману, поэтому, если вы когда-нибудь шли по горной местности в туманный день, вы находились внутри облака.
5) Лентикулярные облака
Два последних типа облаков не помогут вам предсказывать погоду, но дадут первичное представление о чрезвычайно сложных движениях атмосферы. Гладкие и линзообразные лентикулярные облака формируются, когда воздух выдувается вверх и через горную гряду.
Перевалив через гору, воздух спускается до прежнего уровня. В это время он разогревается и облако испаряется. Но он может проскочить и дальше, в результате чего воздух вновь поднимется вверх и сформирует ещё одно лентикулярное облако. Это может привести к появлению цепочки облаков, простирающихся далеко за границы горной гряды. Взаимодействие ветра с горами и другими особенностями поверхности – одна из множества деталей, которые необходимо учитывать в компьютерных симуляциях для получения точных предсказаний погоды.
6) Кельвина — Гельмгольца
И, наконец, мои любимые. Облака Кельвина – Гельмгольца напоминают ломающуюся океанскую волну. Когда воздушные массы на разных высотах двигаются по горизонтали с разными скоростями, их состояние становится нестабильным. Граница между воздушными массами начинает покрываться рябью и формирует крупные волны.
Такие облака встречаются довольно редко – лично я видела их единственный раз над Ютландией, западной Данией – поскольку мы можем наблюдать этот процесс в атмосфере, только если в нижней воздушной массе есть облако. Тогда оно может обрисовать ломающиеся волны и обнаружить запутанные движения, происходящие у нас над головой, которые обычно не видны.
Источник