Облака. Характеристики облачности презентация

«Облака - не предмет, а процесс» Г. Дове 1817 г.

История создания классификаторов облаков

Облаком называют видимую совокупность взвешенных в атмосфере и находящихся в процессе непрерывной эволюции капель и/или кристаллов, являющихся продуктами конденсации и/или сублимации водяного пара на высотах от нескольких десятков метров до нескольких километров.

Основные характеристики облачности Общее количество облаков, Количество облаков нижнего яруса, Форма облаков, Высота нижней границы облаков нижнего или среднего яруса (при отсутствии облаков нижнего яруса). Количество облаков определяется как суммарная доля небосвода, закрытая облаками, от всей видимой поверхности небосвода и оценивается в баллах: 1 балл – это 0,1 доля (часть) всего небосвода, 6 баллов – 0,6 долей небосвода, 10 баллов – весь небосвод закрыт облаками. Современная 10—балльная шкала облачности принята на первой Морской Международной Метеорологической Конференции (Брюссель, 1853 г.).

Виды и классификация облаков Облака могут располагаться на различных высотах, как в тропосфере, так и в стратосфере и даже в мезосфере. Тропосферные облака обычно наблюдаются в виде отдельных, изолированных облачных масс или в виде сплошного облачного покрова. Их строение может быть волокнистым, хлопьевидным или однородным, они могут иметь сплошную или расчлененную нижнюю поверхность, быть плотными или тонкими. Классификация тропосферных облаков по внешнему виду имеет название - международная морфологическая классификация. Классификация по условиям и причинам возникновения облаков называется – генетическая классификация. Кроме того, облака классифицируются по их микрофизическому строению, т. е. по агрегатному состоянию, виду и размерам облачных частиц, а также по их распределению внутри облака.

Морфологическая классификация облаков

Морфологическая классификация облаков

Морфологическая классификация облаков

Морфологическая классификация облаков

Морфологическая классификация облаков Отличительные особенности облаков Как правило, из облаков определенных форм выпадают следующие виды осадков: ливневые – из кучево-дождевых облаков (Cb); обложные – из слоисто-дождевых (Ns) во все сезоны, из высокослоистых (As) – зимой и иногда слабые – из слоистокучевых (Sc); моросящие – из слоистых облаков (St).

Морфологическая классификация облаков

Морфологическая классификация облаков Облака верхнего яруса Перистые (Cirrus - Ci) Наиболее высокие облака верхнего яруса, обычно наблюдаются в небольших количествах, но зачастую могут занимать и значительную часть неба. Высота нижней границы облаков в умеренных широтах составляет 7–10 км, изредка менее 6 км (в арктической и субарктической зонах, где очень низкие температуры) или более 12 км; в тропиках высота облаков достигает 17–18 км. Толщина слоя облаков колеблется в широких пределах – от сотен метров до нескольких километров. Связь с другими формами. При увеличении количества перистых облаков они могут сменяться пеленой Cs, иногда существуют одновременно с Сс. Характерные особенности по наблюдениям с поверхности земли. Большая высота и характерное волокнистое строение при наличии просветов голубого неба обычно позволяют легко отличить перистые облака от облаков других форм. Перистые облака можно спутать с перисто-слоистыми, которые отличаются от Ci тем, что образуют пелену, достаточно однородную и обширную. В перистых облаках выделяют 2 вида: - перистые волокнистые - перистые плотные, каждый из которых имеет несколько разновидностей.

Морфологическая классификация облаков Облака верхнего яруса

Морфологическая классификация облаков Облака верхнего яруса

Морфологическая классификация облаков Облака верхнего яруса

Морфологическая классификация облаков Облака верхнего яруса Перисто-кучевые (Cirrocumulus - Cc) Высота нижней границы этих облаков в умеренных широтах колеблется в пределах от 6 до 8 км, толщина слоя не превышает 200–400 м. Связь с другими формами. Облака Сс обычно наблюдаются вместе с облаками Ci или Cs. Возможны промежуточные переходные формы между низкими облаками Сс и высокими Ас, однако отличить их от Ас нетрудно, хотя тонкие края слоя Ас по внешнему виду и напоминают Сс. Одновременно могут наблюдаться слой Сс и похожий на них нижележащий слой Ас (или даже несколько слоев Ас на различных высотах). Характерные особенности по наблюдениям с поверхности земли. Облака Сс можно спутать только с высокими Ас, в отличие от которых Сс частично (особенно по краям) имеют волокнистое строение. Кроме того, Сс часто переходят в слой Ci или Cs. Если волокнистое или хлопьевидное строение перисто-кучевых облаков плохо выражено и облака постепенно приобретают отчетливую волокнистую структуру, то их следует отнести уже к Ci fib. Сс образуются при возникновении волновых и конвективных движений в верхней тропосфере. В перисто-кучевых облаках выделяют 2 вида: - перисто-кучевые волнистообразные - перисто-кучевые кучевообразные, в которых выделяют по одной разновидности.

Морфологическая классификация облаков Облака верхнего яруса

Морфологическая классификация облаков Облака верхнего яруса

Морфологическая классификация облаков Облака верхнего яруса Перисто-слоистые (Cirrostratus – Cs). Высота нижней границы Cs в умеренных широтах в среднем около 6–8 км, в арктических и субарктических районах вследствие низких температур воздуха существенно меньше. Толщина слоя колеблется от 100 м до нескольких километров. Верхняя и нижняя границы слоя Cs выражены нерезко. Связь с другими формами. Перисто-слоистые облака могут наблюдаться в сочетании с перистыми и перисто-кучевыми. При надвижении фронтальной облачной системы количество облаков Ci увеличивается и они, постепенно закрывая все небо, сменяются Cs; в свою очередь, Cs, уплотняясь и снижаясь, сменяются As. Иногда слой As надвигается на фоне Cs самостоятельно, без видимой связи с ними. Характерные особенности по наблюдениям с поверхности земли. Некоторые затруднения могут возникнуть лишь при различении облаков Ci и Cs, а также Cs и As. Перисто-слоистые облака отличаются от перистых тем, что их пелена однородна, непрерывна и не распадается на отдельные участки, разделенные промежутками голубого неба. От высокослоистых облаков (As) перисто-слоистые (Cs) отличаются тем, что они почти прозрачны, в то время как сквозь As солнце и луна просвечивают тускло, как сквозь матовое стекло, и при этом в дневное время тени от предметов становятся нерезкими или исчезают вовсе. Перисто-слоистые облака образуются вследствие адиабатического охлаждения воздуха при его восходящем движении в верхней тропосфере в зонах атмосферных фронтов. В перисто-слоистых облаках выделяют 2 вида (без разновидностей): - перисто-слоистые волокнистые и - перисто-слоистые туманообразные.

Морфологическая классификация облаков Облака верхнего яруса

Морфологическая классификация облаков Облака среднего яруса Высококучевые (Altocumulus – Ас). Высота их нижней границы может меняться в пределах от 2 до 6 км, а толщина слоя не превышает 200–700 м. Связь с другими формами. В некоторых случаях наблюдаются переходные формы между высокими Ас и Сс, от которых Ас отличаются большими видимыми размерами отдельных элементов и более тусклой сероватой окраской. Ас могут наблюдаться одновременно с As. Уплотняясь и опускаясь, Ас переходят в облака Sc, с которыми они имеют много общего. Характерные особенности по наблюдениям с поверхности земли. В большинстве случаев облака Ас легко определяются по характерным очертаниям и светлой окраске. В отличие от высокослоистых, они не образуют сплошного однородного серого покрова и не имеют волокнистого строения. Иногда возникают трудности в различении форм Ас и Sc, Ас и Сс. Процессы образования высококучевых облаков различны. Главными из них являются следующие: волновые движения воздуха на границах высоко расположенных слоев инверсии; адвекция фронтальных слоистообразных облаков из областей циклонов и последующая их трансформация; волновые движения над горными препятствиями; растекание мощных кучевых и кучево-дождевых облаков; конвективные движения воздуха в слое выше 2 км. В высококучевых облаках выделяют 2 вида: - волнистообразные - кучевообразные.

Морфологическая классификация облаков Облака среднего яруса

Морфологическая классификация облаков Облака среднего яруса

Морфологическая классификация облаков Облака среднего яруса

Морфологическая классификация облаков Облака среднего яруса

Морфологическая классификация облаков Облака среднего яруса

Морфологическая классификация облаков Облака среднего яруса Высокослоистые (Altostratus – As). Высота нижней границы As находится в пределах от 2 до 6 км, толщина слоя составляет обычно 1–2 км, иногда и более. Связь с другими формами. Высокослоистые облака при уплотнении и снижении переходят в слоисто-дождевые облака (Ns). Облака As являются как бы промежуточными между облаками Cs и Ns. Облака As могут быть отмечены в сочетании с Ас, причем возможны взаимные переходы (As в Ас и Ас в As), а также с мощными кучево-дождевыми облаками фронтального происхождения. Характерные особенности по наблюдениям с поверхности земли. В некоторых случаях бывает трудно отличить As от Cs, Ns и даже St. Высокослоистые облака по сравнению с облаками Cs более плотные и низкие. Днем As имеют сероватый цвет и значительно сильнее затеняют солнце. По сравнению с Ас облака As выглядят как более однородная сплошная пелена без просветов. Даже если пелена As и обрывается в той или иной части неба (это бывает на краю облачной системы), то в той части их покрова, которая доступна обозрению, нет ни просветов, ни расчленения на отдельные пластины. Если же такое расчленение можно обнаружить, но по остальным признакам облака должны быть отнесены к As, то они отмечаются как переходная форма между As и Ас. Облака As отличаются от облаков Ns большей высотой расположения, меньшей плотностью и светлым тоном. Осадки из As не всегда достигают поверхности земли, особенно летом. Плотный облачный покров с основанием на уровне около 2 км при отсутствии осадков может отмечаться как As op., но при наличии осадков он должен уже отмечаться как Ns. Однако наличие осадков само по себе не должно быть единственным определяющим признаком: если облака светлые, тонкие, находятся на большей высоте, чем Ns, и дают осадки (что особенно часто наблюдается зимой), то они отмечаются как As. As образуются вследствие охлаждения воздуха при медленном, скользящем восхождении теплого воздуха вдоль фронтальной поверхности. В форме As различают 2 вида облаков: - туманообразные - волнистообразные.

Морфологическая классификация облаков Облака среднего яруса

Морфологическая классификация облаков Облака среднего яруса

Генетическая классификация облаков По условиям образования различают: фронтальные облака (облака восходящего скольжения) при теплом фронте: перисто-слоистые, высокослоистые, слоисто-дождевые. при холодном фронте первого рода: слоисто-дождевые , высокослоистые, перисто-слоистые. при холодном фронте второго рода: кучево-дождевые, высококучевые, перисто-кучевые. и внутримассовые конвективные (кучевообразные) при h/L>1 - термической конвекции (скорость восходящих потоков от 0,1 до 20 м/с или больше) - динамической конвекции облака турбулентности (облака устойчивой воздушной массы) при h/L<<1 волнистообразные при h/L

Микрофизическая классификация облаков Верхний ярус Облака верхнего яруса характеризуются наиболее низкими температурами и состоят из кристаллов льда в форме игл, шестигранных столбиков или пластинок, которые образуются путем сублимации водяного пара на ядрах конденсации (сублимации). Поэтому эти облака имеют ярко-белый цвет без темных и серых оттенков. Перистые облака состоят главным образом из ледяных кристаллов в виде столбиков высотой до 0,1 мм. Перисто-кучевые облака состоят из мелких ледяных кристаллов, имеющих форму столбиков или пустотелых призм (отдельных или соединенных по нескольку кристаллов в комплексы). Перисто-слоистые облака состоят из ледяных кристаллов в форме игл или шестигранных столбиков, иногда соединенных по нескольку штук вместе. Реже встречаются в этих облаках толстые пластинки.

Микрофизическая классификация облаков Средний ярус Облака среднего яруса состоят из переохлажденных капель воды или переохлажденных капель в смеси с ледяными кристаллами и снежинками. При этом кристаллы в облаках среднего яруса значительно более развиты, чем в облаках верхнего яруса: в облаках среднего яруса содержатся в основном развитые снежинки полной шестилучевой формы. Ледяные иглы, пластинки и столбики содержатся на краях облачных элементов, что вызывает особый вид свечения — иризацию (появление радужной окраски) на краях капельных облаков. При наличии в облачных элементах снежинок и капель переохлажденной воды происходит быстрый рост снежинок и выпадение их в виде осадков. Наличие же переохлажденных капель воды в облачных элементах придает им серый цвет. Сквозь облака среднего яруса солнце просвечивает слабо или вообще не просвечивает. Ас состоят преимущественно из переохлажденных капель воды радиусом 3–6 мкм, а также из ледяных кристаллов. Такой размер капель обеспечивает возможность сосуществования капель с кристаллами льда. В отдельных более плотных элементах облаков радиус капель может доходить до 10–25 мкм, что ведет к быстрому росту кристаллов, образованию и выпадению осадков, хотя и достаточно слабых по интенсивности (часто не достигающих поверхности земли). Тонкие As и верхние части более плотных As состоят преимущественно из ледяных кристаллов (пластинок), низкие As – из ледяных кристаллов (столбиков) в смеси с переохлажденными каплями воды. Нижние части этих облаков состоят из более крупных снежинок или мелких капель дождя (обычно ниже уровня, где температура воздуха равна 0 °С).