Атлас облаков. Ббк 26. 233Удк 551. 5 А92
 Скачать 3.5 Mb.
|
|
3.4.3 Особые виды облаков и состояний неба Особые виды облаков и состояний неба приводятся в допол- нение к описанным фотографиям видов и разновидностей обла- ков, составляющим основное содержание Атласа. Хаотический вид неба характерен для грозового состояния неба, когда могут наблюдаться облака всех ярусов и почти всех форм, а одни и те же формы, кроме того, могут наблюдаться на разных высотах. С помощью таблиц для кодирования форм, ви- дов и разновидностей облаков это состояние неба передать в пол- ной мере невозможно, и поэтому оно кодируется особо. Особым видом облаков верхнего или среднего яруса являют- ся конденсационные (сублимационные) следы, образующиеся за самолетами. Особый вид неба наблюдается при лесных (торфяных) пожа- рах и при наличии городского смога («неба не видно»). 37 3.5 Облака как местный признак погоды По облакам во многих случаях можно судить не только об общем состоянии погоды в данный момент, но и о возможных ее изменениях в ближайшем будущем. Многие облака служат характерными показателями таких условий в атмосфере, при которых возникают определенные явления. Эти облака могут рассматриваться в качестве предвестников данных явлений по- годы. Так, для фронтальных систем наиболее характерны обла- ка Cs, As, Ns, Ас и Cb, а для внутримассовых — Сu и системы St–Sc. Эти облака позволяют судить и о характере процесса об- лакообразования, и об ожидаемых изменениях погоды при сме- не воздушной массы. Однако облака почти всех форм, которые обычно считаются фронтальными, могут наблюдаться и в однородных воздушных массах. В этих массах в результате мезомасштабных процес- сов возникают линии шквалов, грозовые очаги и зоны осадков. Даже такие облака, как Ns, не всегда могут служить признаком фронтального процесса; облака этой формы иногда возникают в результате радиационного охлаждения. Для оценки возможно- го изменения той или иной формы облаков целесообразно учи- тывать масштаб облачной системы, к которой вероятнее всего относятся облака данной формы. Например, облака, находящиеся на переднем крае облачной системы теплого фронта, могут служить признаком таких явле- ний (дождь, метель и пр.), заблаговременность которых не ме- нее одних суток, а иногда и несколько более. Однако, поскольку эволюция облачной системы может существенно измениться в течение суток, а отдельные участки ее могут оказаться под сильным влиянием мезопроцессов, такие признаки не следует считать достаточно надежными. Ограниченная часть небесного свода, доступная наблюдателю, не всегда позволяет получить верное представление о развитии процесса на огромной терри- тории для уточнения прогноза. Заблаговременность признаков определяется масштабом процесса. Для макропроцессов характерна заблаговременность до суток и более, тогда как облака, связанные с мезосистемами, могут указывать на возможность определенных явлений с за- благовременностью всего лишь несколько часов и позволяют с большей определенностью оценить характер ожидаемых явле- ний (например, предусмотреть возможные явления в связи с приближением грозовых облаков). Таким образом, полное отсутствие облаков верхнего и сред- него ярусов может служить верным признаком удаленности от места наблюдений всяких фронтальных разделов между воз- душными массами, а следовательно, и связанных с фронтами обложных или ливневых осадков. Уверенную оценку масштаба облачной системы можно по- лучить только на основе синоптического анализа (по синоптиче- ским картам). Методика визуального обнаружения мезосистем с поверхности земли пока не разработана. Поэтому использо- вание облаков как местных признаков погоды остается пока традиционным: типичная фронтальная или внутримассовая об- лачность и связанные с ней характерные явления и типичная дальнейшая эволюция процесса облакообразования. Что же ка- сается наиболее частых нетипичных случаев эволюции, указы- вающих обычно на наличие мезопроцессов, то для их подробно- го изложения пока не имеется достаточных данных. 3.5.1 Облака верхнего яруса При натекании с одной стороны горизонта широкого фрон- та перистых или перисто-слоистых облаков и постепенном их уплотнении (особенно, если при этом непрерывно падает давле- 38 ние, усиливается ветер) в большинстве случаев можно с уве- ренностью предсказать появление более низких, плотных и мощных облаков. Они приносят обложные осадки, связанные с прохождением теплого фронта или фронта окклюзии по типу теплого, особенно сильные, если облака надвигаются с западной стороны горизонта. Из разновидностей перистых облаков Ci unc. (когтевидные) с прямолинейными нитями, уплотняющиеся к горизонту, чаще всего служат признаком приближения теплого фронта и бы- строго ухудшения погоды. Быстрое движение Ci unc. указывает на большую скорость перемещения фронта. Быстро надвигающиеся длинные полосы высоких и тонких Ci unc, Ci vert., полосы Cs с четким краем, отдельные пятна тон- ких Сс (движение которых особенно заметно), перистые нако- вальни ряда высоких Cb, сильно растянутые ветром и сливаю- щиеся в одну полосу, и быстрые изменения форм облаков — все это свидетельствует о наличии сильного струйного течения на высоте и о вероятности резкого изменения характера погоды. Нередко на переднем крае облачной системы теплого фрон- та наблюдаются гряды Ci—Cs, отделенные от основного массива полосой ясного неба. Это наиболее частый случай нарушения ти- пичного (непрерывного) распределения облачности в простран- стве. После появления таких гряд можно ожидать типичную последовательность форм облачности системы теплого фронта. Отдельные разбросанные по небу массы плотных облаков Ci sp. и Ci ing, являющиеся остатками наковален Cb, обычно предвещают образование нового грозового очага, если имеет ме- сто значительная неустойчивость атмосферы. 3.5.2 Облака среднего яруса Важным признаком будущих изменений погоды являются высокослоистые облака, которые обычно связаны с фронтами. Они часто образуются в результате снижения и уплотнения об- лаков Cs. При этом высокослоистые облака сначала имеют вид As trans., а затем уплотняются и переходят в As op. Облака As, сменяющие Cs, и их дальнейшее уплотнение слу- жат признаком скорого начала длительных обложных осадков (снега или дождя). Если As не снижаются и становятся похожи- ми на переходную форму от As op. к Ас ор., то обложные осадки обычно бывают слабыми или вообще не наблюдаются. В однородной воздушной массе облака среднего яруса могут предвещать появление такого мезомасштабного объекта, как линия шквала. Предвестниками линии шквала, достигающей полного развития в послеполуденные часы, являются малопод- вижные Ac cast., нередко вместе с Ac lent. Наблюдаются эти предвестники обычно в утренние часы. Для линии шквала, образующейся на холодном фронте, ха- рактерны быстро движущиеся Ac lent, с Сс lent., а также пере- ходные формы облаков от Ас к Sc. 3.5.3 Облака нижнего яруса Признаками облачности теплого фронта служат ее посте- пенное снижение и уплотнение, начавшиеся осадки (сначала слабые, затем постепенно усиливающиеся) и появление Frnb. Признаками, указывающими на наличие облачности хо- лодного фронта (первого рода) в зависимости от сезона, служат: летом – переход Cu в Sc, постепенное уплотнение Sc, переход их в Cb, появление Ns и Frnb, переход ливневых осадков в облож- ные; зимой – уплотнение Sc, переход их в Ns, появление Frnb, осадки. При наличии сплошных слоистых или слоисто-кучевых об- лаков, когда не видно вышележащих слоев, необходимо обра- щать внимание на освещенность и следить за общим изменением характера погоды. При уменьшении освещенности, а также при непрерывном устойчивом понижении давления, постепенном усилении ветра и повороте его влево (от северо-западного через 39 юг к юго-восточному) можно предполагать наличие фронталь- ной облачности и ожидать выпадения обложных осадков. При увеличении освещенности, а также при устойчивом повышении давления можно ожидать уменьшения облачности и общего улучшения погоды. Сплошной равномерный и низкий покров слоистых облаков при слабом ветре всегда является признаком установившейся на длительное время тихой, сравнительно те- плой, влажной и пасмурной погоды. 3.5.4 Облака вертикального развития Полное отсутствие кучевых облаков является признаком или очень слабого развития конвекции, или большой сухости воздуха. Если кучевые облака появляются не с самого утра, а срав- нительно поздно и развиваются слабо, имея вид Сu hum. или Сu med., то это почти всегда является признаком устойчивой, умеренно теплой и умеренно влажной погоды. Конвективные мезосистемы остаются внутримассовыми си- стемами «хорошей» погоды и при относительно позднем разви- тии Cu. В такой мезосистеме облака Сu обычно переходят в Cb. Если же кучевые облака появляются с раннего утра и бы- стро растут вверх и вширь, принимая форму Cu cong., то в даль- нейшем можно ожидать превращения их в кучево-дождевые об- лака и выпадения ливневых осадков. Мощные Сu cong. и Cb почти всегда сопровождаются шква- лами. Шквалы, связанные с Cb, бывают наиболее сильно вы- ражены при штиле, так как при сильном ветре турбулентное перемешивание препятствует образованию упорядоченных вер- тикальных движений, необходимых для возникновения резко выраженного шквала. Устойчивой внутримассовой погоде свойственны почти ис- ключительно облака нижнего яруса – кучевые (преимуществен- но в теплое время года) или слоистые (преимущественно в хо- лодное время года). 4 МЕСТНЫЕ ФОРМЫ ОБЛАКОВ 4.1 Облачность горных территорий Особенности облачности горных территорий обусловлены влиянием рельефа на процессы переноса и трансформации воз- духа. Они заключаются в следующем: • в горах образуются особые, присущие только горным стра- нам формы орографических облаков, а вид и строение других из- вестных форм существенно меняются; • облака в горных странах (областях) располагаются неред- ко ниже наблюдателя или на одном с ним уровне. Из-за этого их форма кажется иной, чем при наблюдениях снизу, с поверхности земли. Особые формы облаков, типичные для горных стран. Во влажной воздушной массе облачность чаще наблюдается над бо- лее высокими горными областями, над хребтами и вершинами, чем над пониженными областями. Подъем влажного воздуха по склонам гор, а также особый радиационный режим высоко расположенных склонов, особенно покрытых снегом, способствуют активной конденсации водяного пара, в результате чего иногда в течение целых месяцев высокие горы бывают закрыты облаками, тогда как в долинах наблюдает- ся ясное небо. Однако в сухой воздушной массе облачность над более высо- кими горными областями располагается примерно на такой же высоте над земной поверхностью, что и в долинах, и даже не- сколько выше. При адвекции влажного воздуха образование облачных си- стем происходит главным образом на наветренных склонах хреб- тов. Облака приобретают форму Cb (нередко в сочетании с Ns–As) и развиваются вверх до больших высот, значительно выше гор. В потоке, перетекающем через хребет, облака в результате нисходящих движений и как следствие адиабатического нагре- 40 вания воздуха на подветренной стороне горы исчезают. Доволь- но часто облачный массив с подветренной стороны приобретает вид длинного, вытянутого вдоль хребта вала, именуемого фёно- вым валому или фёновой стеной. Типичные для теплого сезона года кучевые облака распо- лагаются обычно над склонами, обращенными к солнцу. Над участками местности, где наблюдается особенно активная кон- векция, облака приобретают вид высоких башен с узкими осно- ваниями. Достигая стадии Сu cong., облака начинают сливаться в крупные массы, после чего происходит формирование накова- лен и образование Cb. Мощные слои Ns и других низких облаков в горных стра- нах весьма неоднородны. Внутри таких слоев обнаруживаются участки различной плотности и даже безоблачные слои. Даль- ность видимости в них (горизонтальная и наклонная) быстро меняется. Фронтальные Ns часто сочетаются с Cb, из которых выпадают ливневые осадки. Неоднородность облачных слоев обусловлена, по-видимому, сложным влиянием на проходящие облака различных особен- ностей орографии и подстилающей поверхности горных терри- торий. К местным горным облакам относят Ac lent., образующиеся в воздушных волнах, возникших с подветренной стороны горы. Длина этих волн, т. е. расстояние между отдельными валами или грядами чечевицеобразных облаков, достигает нескольких десятков километров. Облака Ac lent, в отдельных случаях об- разуются в нескольких последовательно чередующихся парал- лельных гребнях волн, и тогда на подветренной стороне горы наблюдаются гряды облаков, вытянутые вдоль хребта. Эти гря- ды, как и отдельные чечевицеобразные облака, возникающие в гребнях волн за одинокими вершинами, длительное время со- храняют свое положение в пространстве, несмотря на сильный ветер. На краях этих облаков иногда бывает видна их волокни- стая структура, указывающая на наличие сильных воздушных потоков внутри облака. Нередко чечевицеобразные облака оказываются многослой- ными, при этом они имеют большую толщину. Кучевые облака, возникающие над вершинами, также сохраняются достаточно долго. Типичными для горных районов облаками являются так на- зываемые облачные флаги – туманные массы, как бы прикре- пленные к вершинам гор или к краям утесов. Во влажном возду- хе облачные флаги принимают кучевообразный вид и достигают в длину 1–2 км. В горах наблюдаются также и другие местные образования в виде облачных взбросов и полос тумана на участках, где встре- чаются теплый долинный ветер и холодный горный ветер. Своеобразие облаков, обусловленное особыми условиями наблюдений в горах. Условия наблюдения за облаками на гор- ных станциях существенно иные, чем на равнинах. Так, облака нередко располагаются ниже наблюдателя горной станции, об- разуя так называемое облачное море. Обычно это облака St или Sc, заполняющие горные долины в вечерние, ночные или утрен- ние часы и разрушающиеся с восходом солнца. Часто они рас- полагаются под слоем инверсии температуры. Слоистые облака группируются вначале в виде горизонталь- ных полос и обрывков вблизи горных склонов, затем они увели- чиваются в размерах и занимают всю долину. Днем эти облака, если не разрушаются, приобретают кучевообразную форму. 4.2 Облачность полярных территорий Территориальные особенности облачности и местные формы облаков характерны для полярных районов. Главными из них являются следующие. 41 1. Относительная влажность нижних слоев воздуха в поляр- ных районах (в Арктике и Антарктике) близка к насыщению в течение всего года, несмотря на малую абсолютную влажность. Большая повторяемость мощных инверсий существенно осла- бляет обмен воздуха, в связи с чем значительное количество влаги накапливается под инверсиями. Все это определяет пре- обладание слоистообразной облачности. 2. Низкое положение уровня конденсации обусловлива- ет меньшую, чем в умеренных широтах, высоту облаков всех форм, а отрицательные температуры воздуха в течение большей части года – наличие смешанных облаков и переохлажденных туманов. 3. Высокая степень устойчивости более теплых воздушных масс, приходящих сюда из прилегающих районов, усиливается благодаря наличию в полярных регионах глубоких инверсий в слое до 1,5–2,5 км и более. Зимой инверсии возникают вслед- ствие радиационного выхолаживания воздуха в антициклонах, летом – в результате таяния снега и льда. Все это определяет большую горизонтальную протяжен- ность облачных полей, достигающую порядка 1000 км, и боль- шую продолжительность их существования. Частое образова- ние нескольких инверсионных слоев в атмосфере обусловливает большую повторяемость многослойной облачности. В Арктике, как и в более низких широтах, наблюдаются две основные группы облаков: фронтальные и внутримассовые. Об- лачные системы фронтов в Западном (Европейском) секторе Ар- ктики формируются во влажных морских воздушных массах. Летом эти облака по размерам облачных элементов и по водно- сти близки к облакам умеренных широт. Толщина облаков мо- жет достигать 6 км и более. Облачные системы теплых фронтов могут существенно от- личаться от аналогичных образований в умеренных широтах. Эти отличия заключаются в том, что фронтальная облачность в Арктике часто бывает замаскирована слоистыми и слоисто- кучевыми облаками. Приближение холодного фронта характеризуется в Аркти- ке появлением не только чечевицеобразных перисто-кучевых и высококучевых облаков, но и чечевицеобразных слоисто-куче- вых. Преобладающими формами внутримассовых облаков в Ар- ктике являются слоисто-кучевые и слоистые. Кучевые облака наблюдаются, хотя и редко, над побережьем или архипелагами. В ночное время на границе лед–вода вследствие термиче- ской конвекции на высотах 200–600 м могут возникать слабо развитые по вертикали кучево-дождевые облака, дающие ино- гда ливневые осадки и сопровождающиеся шквалистым ветром. Кучево-дождевые и мощные кучевые облака фронтального происхождения в арктическом бассейне по внешнему виду и ха- рактеру осадков мало чем отличаются от Cb и Сu cong. умерен- ных широт. Общим для всех фронтальных облаков в Арктике является процесс деградации (вырождения), обусловленный ос- лаблением контраста температуры на фронтах вследствие силь- ного влияния подстилающей поверхности. Наиболее характерные облака теплых (устойчивых) масс (слоистые и слоисто-кучевые) наблюдаются в Арктике очень ча- сто. Высота слоистых облаков здесь часто ниже 100–200 м. Сло- истые облака большей частью плотные, «тяжелые», затягивают большую часть неба и сильно его затемняют. В Арктике крайне трудно отличить слоистые облака от раз- орванно-слоистых и разорванно-кучевых, а также и от разорван- но-дождевых. В арктических районах слоистые облака наблюдаются в фор- ме параллельных полос, низкого сплошного однородного покрова или прозрачной пелены (редко). Однако все они характеризуют- ся малой вертикальной мощностью и, главное, малой водностью. Исключением являются районы Гренландского и Баренцева мо- 42 рей, где слоистые облака более плотные. Особенно типичны оро- графические слоистые облака, возникающие на наветренных склонах гор или холмов на отдельных островах. Они имеют ино- гда вид двух-, трех- и четырехслойного «пирога», кажущегося почти неподвижным. На подветренной стороне гор облачный покров вследствие нисходящего движения воздуха (фёна) ча- стично распадается, а частично сохраняется в форме фёновой стены. При этом наблюдаются чечевицеобразные формы слои- стых, слоисто-кучевых, высококучевых облаков. При больших скоростях ветра, направленного перпендику- лярно к горному хребту или к цепи холмов, на подветренной стороне препятствий возникает бора (сильный холодный и по- рывистый ветер, дующий с низких горных хребтов в сторону от- носительно теплого моря) и чечевицеобразные облака образуют гряды и валы, располагающиеся параллельно хребту. Хлопьевидные, башенковидные и вообще кучевообразные высококучевые облака в Арктике встречаются редко вследствие малой повторяемости неустойчивой стратификации атмосфе- ры, необходимой для их формирования, В Западном секторе Арктики в теплую половину года высо- кокучевые облака преимущественно капельно-жидкие, на что указывает явление иризации в них; в холодную же половину года они чаще всего состоят из ледяных кристаллов. В течение всего года и особенно зимой толщина высококучевых облаков мала. Перистые и перисто-кучевые облака в Арктике, как и в Ан- тарктике, имеют более тонкую структуру вследствие их малой толщины и малой водности. |