Облака. 
Облака и атмосферные осадки

облако атмосферный осадок.

Облако — это видимое скопление продуктов конденсации или сублимации водяного пара на некоторой высоте. Из облаков выпадают осадки, в них возникают грозы, они влияют на приток лучистой энергии к подстилающей поверхности и, следовательно, на температурный режим почвы, водоемов и воздуха.

Облака образуются только в случае подъёма воздуха и его адиабатического охлаждения. При опускании воздуха, в результате адиабатического разогрева, облака исчезают.

К процессам, порождающим облака, относятся:

• а) наклонно восходящие движения тёплого воздуха поверх более холодного потока. При этом образуются слоистообразные облака (перистые, перисто-слоистые, высокослоистые и слоисто-дождевые);
• б) волнообразные движения воздуха, приводящие к образованию волнистообразных облаков (перисто-кучевые, высококучевые и слоисто-кучевые);
• в) вертикально восходящее движение воздуха, порождающее кучевообразные облака (кучевые и кучево-дождевые).

Высота облаков и их строение зависят от положений уровней конденсации, нулевой изотермы, замерзания и конвекции. Уровень конденсации совпадает с нижней границей облаков. Между уровнем конденсации и уровнем нулевой изотермы облако состоит из водяных капель, а в отдельных случаях — из тающих снежинок. Выше уровня нулевой изотермы облака состоят преимущественно из переохлажденных водяных капель, которые наблюдаются до уровня замерзания. Уровень замерзания располагается на высоте, где температура составляет от -12 до -17° С. Выше этого уровня происходит сублимация водяного пара, а также замерзание переохлажденных капель воды. В отдельных случаях вода в виде капель может находиться при температуре до -40° С. Выше уровня замерзания облака состоят в основном из ледяных кристаллов.

Международная классификация облаков:

• 1) Облака верхнего яруса (h>6 км), состоят из мельчайших кристалликов льда:
  • а) перистые (cirrus, Ci) — отдельные белые волокнистые облака, обычно прозрачные. Сквозь них просвечивают Солнце и Луна, яркие звезды. Осадков не дают. Разновидность — перистые когтевидные — cirrus uncinus (Ci imc);
  • б) перисто-кучевые (cirrocumulus, Сс) — белые тонкие облака в виде мелких волн, ряби, без серых оттенков. Осадков не дают;
  • в) перисто-слоистые (cirrostratus, Cs) — беловатая или голубоватая пелена слегка волокнистого строения, сквозь которую просвечивают Солнце и Луна. Вокруг светил образуется гало. В Арктике могут давать осадки в виде мелкого снега. Как правило пелена, надвигаясь, постепенно закрывает все небо.
• 2) Облака среднего яруса (h=2−6 км):
  • а) высококучевые (altocumulus, Ас) — белые, иногда сероватые облака в виде волн или гряд, состоящие из отдельных пластин или хлопьев, иногда сливающихся в сплошной покров. Состоят преимущественно из переохлажденных капель воды.

Высококучевые облака бывают:

• — просвечивающие (Altocumulus translucidus, Ac trans);
• — плотные (Altocumulus opacus, Ac op), в виде сплошного покрова, на нижней поверхности которого рельефно выступают темные волны, гряды или пластины;
• б) высокослоистые (altostratus, As) — серая или синеватая однородная пелена слегка волокнистого строения. Как правило, постепенно закрывают все небо. Большей частью состоят из переохлажденных капель воды и ледяных кристаллов. Могут выпадать слабые осадки, достигающие поверхности земли в виде редких капель или снежинок. Эти облака могут быть:
  • — просвечивающие (Altostratus translucidus, As trans) — Солнце и Луна просвечивают, как через матовое стекло, с образованием венцов вокруг светил;
  • — плотные (Altostratus opacus, As op) — Солнце и Луна не просвечивают, но их местоположение на небе можно определить по расплывчатому пятну.
  • 3) Облака нижнего яруса (h<2 км):
    • а) слоисто-кучевые (stratocumulus, Sc) — серые облака, состоящие из крупных гряд, волн, пластин, разделенных просветами или сливающихся в сплошной серый волнистый покров. Состоят преимущественно из капель воды. В зимнее время состоят из переохлажденных капель воды, иногда встречается некоторое количество ледяных кристаллов и снежинок. Зимой из облаков могут выпадать осадки в виде снега;
  • б) слоистые (stratus, St) — однородный слой серого цвета, сходный с туманом, но расположенный на некоторой высоте. Состоят из капель воды, при температуре ниже 0° С капли в переохлажденном состоянии. Из облаков могут выпадать осадки в виде мороси;
  • в) слоисто-дождевые (nimbostratus, Ns) — тёмно-серый облачный покров, иногда с синеватым оттенком. Обычно закрывает всё небо сплошным слоем без просветов. Из облаков выпадают осадки в виде обложного дождя или снега.
• 4) Облака вертикального развития (конвективные облака):

a) кучевые (cumulus, Сu) — плотные, развитые по вертикали облака с белыми куполообразными вершинами и плоским сероватым основанием. Могут представлять собой отдельные, редко расположенные облака или образовывать скопления, закрывающие почти все небо. Облака состоят в основном из капель воды, при температуре ниже 0 °C капли воды находятся в переохлажденном состоянии.

Кучевые облака подразделяются на:

• — плоские кучевые (cumulus humilis, Сu hum) — толщина меньше горизонтальной протяжённости;
• — кучевые средние (cumulus mediocrlsi, Сu med);
• — мощные кучевые (cumulus congesftis, Сu cong) — сильно развиты по высоте. Изредка из них могут выпадать отдельные капли дождя. В тропиках могут давать ливни;
• б) кучево-дождевые (cumulonimbus, Сb) — мощные белые облачные массы с тёмным основанием. Поднимаются в виде гор или башен, верхние части которых имеют волокнистую структуру. Верхняя часть облака состоит из кристаллов льда (наковальня — incus). Из облаков выпадают ливневые осадки, летом часто с грозами.

Рис 1. Стадии развития конвективных облаков: уровни:

1-конденсации, 2-конвекции, 3-нулевой изотермы, 4-кристаллизации Облака вертикального развития образуются при вертикальном подъёме воздуха (конвекции) и связанного с этим адиабатического охлаждения воздуха до стадии конденсации и сублимации водяного пара. Конвекция может быть термическая в неустойчивом слое воздуха и динамическая при натекании воздуха на горный хребет или при прохождении атмосферного фронта (холодного), когда холодный воздух клином подтекает под тёплый, вынуждая его к бурному восходящему движению.

Внутримассовые конвективные облака на суше летом имеют суточный ход, появляются вскоре после восхода Солнца, наибольшего развития достигают в полуденные часы и с заходом Солнца растекаются. В тропиках над океанами кучевые облака имеют обратный суточный ход, т. е. развиваются в ночное время (рис.).

При прохождении атмосферного фронта эти облака могут быть в любое время суток.

Если уровень температурной инверсии находится ниже уровня конденсации, то облака не образуются.

Рис 2. Шквал при прохождении кучево-дождевого облака

Прохождение крупных кучево-дождевых облаков летом часто сопровождается шквалом, сильным, продолжительностью в несколько минут, ветром со скоростью до 20−30 м/с. Шквалы возникают в результате образования вихревого движения воздуха с горизонтальной осью в передней по ходу движения части облака (рис.).

При изменении условий образования облаков (вертикальная температурная стратификация, влажность, уровень конденсации, уровень замерзания) облака могут видоизменяться.

Перистые облака могут преобразоваться в перисто-слоистые. Перисто-слоистые облака при значительном уплотнении и снижении переходят в высокослоистые, которые при уплотнении и опускании нижней границы переходят в слоисто-дождевые. Высококучевые часто переходят в слоисто-кучевые. Слоисто-кучевые при снижении могут перейти в слоистые и в слоисто-дождевые. Также возможен обратный переход облаков.