15

Облачность. Типы облаков. Суточный и годовой ход, распределения облаков

Облачность – это степень покрытия небосвода облаками. Она определяется в баллах от 0 до 10: 0 – чистое небо, 10 – сплошная облачность, 5 – половина неба покрыта облаками.

Типы облаков по происхождению

По происхождению облака бывают нескольких генетических типов. Различают облака внутримассовые, образующиеся внутри однородных воздушных масс и фронтальные – на границах взаимодействия двух отличных по свойствам воздушных масс.

А. Облака внутримассового происхождения. В результате конвекции, развивающейся при нагревании неоднородной поверхности в неустойчивых воздушных массах, возникают облака конвекции – кучевые облака. Чем интенсивнее конвекция, тем больше мощность кучевых облаков. Из них могут образовываться кучево-дождевые облака. По бокам облаков наблюдаются нисходящие токи. Наиболее развиты эти облака после полудня, а ночью исчезают.

В устойчивых воздушных массах (теплых) ведущим является турбулентный перенос водяного пара вверх и его адиабатическое охлаждение.

Б. Облака фронтального типа. Возникают при встрече теплых и холодных воздушных масс на атмосферном фронте. Теплый воздух поднимается по клину холодного. Медленное поднятие теплого воздуха приводит к его адиабатическому охлаждению и конденсации водяного пара. В результате возникает сложная облачная система, захватывающая все облачные ярусы. Самая мощная часть системы (высотой 5-6 км) находится вблизи фронта (слоисто-дождевые Ns).

Далее они сменяются высокослоистыми As, еще дальше – перисто-слоистыми Cs, перед которыми наблюдаются гряды перистых облаков Ci уже на расстоянии сотен км от фронта.

Слой инверсии задерживает этот перенос. Под инверсионным слоем происходит накопление водяного пара и его радиационное выхолаживание. Возникают облака волнистой структуры (слоистые, слоисто-кучевые, высоко-кучевые).

Суточный и годовой ход, распределения облаков

В суточном ходе на суше обнаруживается два максимума – ранним утром и после полудня. Утром понижение температуры увеличивает относительную влажность, появляются слоистые облака. После полудня в связи с развитием конвекции появляются кучевые облака. Летний дневной максимум сильнее утреннего. Зимой преобладают слоистые облака, максимум облачности приходится на утренние и ночные часы. Над океаном суточный ход облачности обратен её ходу над сушей: максимум облачности приходится на ночь, минимум – на день (над водной поверхностью конвекция сильнее развивается ночью).

Годовой ход облачности очень разнообразен. В низких широтах облачность в течение года существенно не изменяется. Над континентами максимальное развитие облаков приходится на лето. Летний максимум облачности отмечается в области развития муссонов, а также над океаном в высоких широтах. Зональность в распределении облаков лучше выражена над океанами и в меньшей мере на суше. Минимумы облачности к 30º с. и ю.ш., и на полюсах, они связаны с областями опускания воздуха.

Облака играют важную роль в географической оболочке. Они переносят влагу, с ними связаны осадки. Облачный покров регулирует температуру нижних слоев воздуха.

16

Общая циркуляция атмосферы (атмосферная циркуляция) — планетарная система воздушных течений над земной поверхностью (в тропосфере сюда относятсяпассаты, муссоны и воздушные течения, связанные с циклонами и антициклонами) . Создает в основном режим ^{ветраHYPERLINK "http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B1%D1%89%D0%B0%D1%8F_%D1%86%D0%B8%D1%80%D0%BA%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%B0%D1%82%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D1%8B"[1]HYPERLINK "http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B1%D1%89%D0%B0%D1%8F_%D1%86%D0%B8%D1%80%D0%BA%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%B0%D1%82%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D1%8B"[2]}. С переносом воздушных масс общей циркуляцией связан глобальный перенос тепла и влаги. Существование циркуляции атмосферы обусловлено неоднородным распределением атмосферного давления, вызванным влиянием неодинакового нагревания земной поверхности на разных широтах, а также над материками и ^{океанамиHYPERLINK "http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B1%D1%89%D0%B0%D1%8F_%D1%86%D0%B8%D1%80%D0%BA%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%B0%D1%82%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D1%8B"[1]}.

Неравномерное распределение тепла в атмосфере приводит к неравномерному распределению атмосферного давления, а от распределения давления зависит движение воздуха, или воздушные течения^[2].

На характер движения воздуха относительно земной поверхности важное влияние оказывает тот факт, что движение это происходит на вращающейся Земле. В нижних слоях атмосферы на движение воздуха также влияет трение. Движение воздуха относительно земной поверхности называют ветром, всю систему воздушных течений на Земле - общей циркуляцией атмосферы. Вихревые движения крупного масштаба - циклоны и антициклоны, постоянно возникающие в атмосфере, делают эту систему особенно сложной^[2].

С перемещениями воздуха в процессе общей циркуляции связаны основные изменения погоды: воздушные массы, перемещаясь из одних областей Земли в другие, приносят с собой новые условия температуры, влажности, облачности и пр^[2].

Кроме общей циркуляции атмосферы, существуют местные циркуляции: бризы, горно-долинные ветры и др.; возникают также сильные вихри малого масштаба - смерчи, тромбы^[2].

Ветер вызывает волнение водных поверхностей, многие океанические течения, дрейф льдов; он является важным фактором эрозии и рельефообразования

17

Тропические муссоны

Режимы атмосферной циркуляции типа муссона в некоторых регионах внутри тропиков и отчасти за их пределами. В таких областях характерный для тропиков режим пассатов заменяется зимним муссоном, в общем совпадающим по направлению с пассатом, и летним муссоном, более или менее противоположным по направлению (обычно с западной составляющей). В странах Южной Азии название муссона в обыденной жизни дается только летнему муссону. Общей причиной Т. М. является сезонное перемещение зон давления — экваториальной депрессии и субтропических антициклонов — к северу летом северного полушария и к югу летом южного полушария. В связи с этим сезонное изменение преобладающего направления ветра в приэкваториальных широтах происходит и над Атлантическим и Тихим океанами. Но особенно типичны и устойчивы Т. М. в бассейне северного Индийского океана, включая Индию и сопредельные с нею тропические районы. Развитие Т. М. здесь усиливается вследствие сезонной смены режима атмосферного давления над Азиатским материком. С южноазиатскими муссонами связаны коренные особенности климата этого региона. В менее характерном виде Т. М. наблюдаются также в тропической Африке, в северной Австралии и в приэкваториальных районах Южной Америки. Некоторые авторы предлагают называть муссонами лишь азиатские Т. М., квалифицируя муссоны в остальных тропических и внетропических районах, как псевдомуссоны; но для этого нет достаточных оснований.

Пасса́тный кли́мат или Тропи́ческий вла́жный кли́мат — один из типов тропического климата, типично выраженный надокеанами в тех широтах, до которых

внутритропическая зона конвергенции в своём годовом перемещении, как правило, не доходит, а также частично в Центральной Америке и восточном побережье Австралии.

По обращённой к экватору периферии субтропических антициклонов здесь круглый год господствует устойчивый режим пассатов с характерными условиями погоды иклимата. Сюда же можно отнести и внутренние части субтропических антициклонов, близкие к пассатным по условиям температуры и осадков. Для пассатного климат характерны умеренно высокие температуры, возрастающие по направлению к экватору. В восточных частях океанов, где пассат течёт из наиболее высоких широт с большими составляющими скорости, направленными к экватору, температуры наиболее низкие.

Средние температуры летних месяцев меняются с широтой в пассатной зоне от +20 до +25 – +27˚. Зимой в высокоширотных частях зоны пассатов температуры снижается до +10 – +15˚; следственно, меридиональный градиент в пассатах зимой выше, чем летом.

Но больших осадков в пассатной зоне не бывает, за исключением тех островов, где им способствуют орографические условия

Одна из основных опасностей такого климата - повышенная влажность, что дает благотворные условия для развития некоторых видов бактерий, которые опасны для человеческого организма. Например, большинство опасных инфекций (холера, малярия, желтая лихорадка, лихорадка Западного Нила, болезнь Лайма, сонная болезнь) наиболее часто проявляются в неразвитых тропических странах третьего мира.

18

Тропический циклон — циклон, образовавшийся в тропических широтах — атмосферный вихрь с пониженным атмосферным давлением в центре. В отличие отвнетропическихHYPERLINK "http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BD%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%86%D0%B8%D0%BA%D0%BB%D0%BE%D0%BD" циклонов, часто сопряжён со штормовыми скоростями ветра. В мире ежегодно наблюдается около 80 тропических циклонов. Для формирования тропического циклона необходима высокая температура воды, сила тропических циклонов намного больше, чем внетропических.

Тропические циклоны выделены в отдельную группу, так как они отличаются от прочих внетропических циклонов своим возникновением, развитием и некоторыми особенностями структуры.

Обычно тропические циклоны имеют небольшой (по сравнению с другими циклонами) размер, составляющий около 200—300 километров в диаметре, в то же время давление в центре циклона опускается до 0,95 (а иногда и до 0,9)атмосфер, оба эти фактора обеспечивают очень большие барические градиенты. Ветры достигают силы шторма и урагана. Сила Кориолиса (отклоняющая сила вращения Земли) является причиной возникновения вращения циклона, следовательно ветры в тропических циклонах северного полушария дуют против часовой стрелки, а южного полушария — по часовой стрелке.

Центральная часть циклонов

Основная статья: Глаз бури

Скорость ветра в спиральных завихрениях воздуха достигает 240—320 км/ч. В штилевом центре, «глазе» циклона находится тёплый воздух, который опускается к поверхности земли (или воды). Размеры такого глаза в поперечнике могут быть от 6,5 до 48 км. Наличие в центре тёплого воздуха способствует понижению атмосферного давления у поверхности. Тёплый влажный воздух закручивается спиралью вокруг «глаза». Конденсация вызывает образование кучево-дождевых облаков, сопровождаемое выделением тепла, что в свою очередь усиливает спиральное восхождение воздуха вокруг центра циклона.

В нижних слоях воздушные массы втекают внутрь циклона, в высоких слоях эта конвергенция (сходимость) поля ветра перекрывается ещё более сильной дивергенцией (расходимостью). Это приводит к сильному восходящему движению воздуха во всей области циклона и к развитию мощной облачной системы с обильными ливневыми осадками и грозами.

От мощных облаков свободна только небольшая (диаметром от 8 километров) внутренняя часть циклона, называемая глазом бури или глазом тайфуна.

Развитие циклонов

Тропические циклоны возникают главным образом во внутритропической зоне конвергенции над перегретыми океаническими площадями. При этом такая зона конвергенции должна находиться не менее чем в 5° от экватора (в подавляющем большинстве случаев не менее чем в 10° от экватора), чтобы отклоняющая сила вращения Земли (сила Кориолиса) была достаточно велика.

19

Бриз (франц. brise — легкий ветер) — местный ветер небольшой скорости, меняющий направление дважды в сутки. Возникает на берегах морей, озер, иногда больших рек. Днем суша нагревается быстрее, чем вода, и над ней устанавливается более низкое атмосферное давление. Поэтому дневной бриз дует с акватории на нагретое побережье. Ночной (береговой) — с охлажденного побережья на прогретую воду. Бризы хорошо выражены летом во время устойчивой антициклональной погоды, когда разница в температуре суши и воды наиболее значительная. Бризы охватывает слой воздуха в несколько сот метров и на морях действует в пределах нескольких десятков километров. В эпоху парусного судоходства бризами пользовались для начала плавания.

Основная статья: Горно-долинные ветры

Горно-долинные ветры формируются в горных районах и меняют своё направление два раза в сутки. Воздух по-разному нагревается над гребнями горных хребтов, склонами и дном долины. Днём ветер дует вверх по долине и склонам, а ночью, наоборот, — с гор в долину и вниз в сторону равнины. Скорость горно-долинных ветров невысока - около 10 м/с.

Основная статья: Бора (ветер)

Бора (итал. bora от греч. boreas— северный ветер) - сильный порывистый холодный ветер, дующий на побережье морей или крупных озер с горных хребтов, разделяющих сильно охлажденную и более теплую (особенно приморскую) поверхность у их подножий. Он образуется, если невысокие горные хребты отделяют холодный воздух над сушей от тёплого воздуха над водой. Этот ветер наиболее опасен в морозную погоду, когда с большой скоростью (до 40-60 м/с) скатывается с горных хребтов к ещё не замёрзшему морю или озеру. Над тёплой водной поверхностью контраст температур между потоком холодного воздуха и тёплым морем значительно увеличивается, и скорость боры возрастает. Шквалистый ветер приносит сильное похолодание, поднимает высокие волны, а брызги воды намерзают на корпуса кораблей. Иногда с наветренной стороны на судне нарастает слой льда толщиной до 4 метров, под тяжестью которого корабль может перевернуться и затонуть. Бора продолжается от нескольких суток до недели. Особенно типична бора на югославском побережье Адриатического моря, у Новороссийска (северо-восточный ветер), на западном склоне Урала — восточная Кизеловская бора и другие. Особый тип боры — стоковый ветер в Антарктиде и на северном острове Новой Земли.

Основная статья: Фён

Фён (нем. Fohn, от лат. Favonius — теплый западный ветер) – сухой, тёплый сильный ветер, порывисто дующий с высоких гор в долины. Он наблюдается во всех горных странах. Воздух перетекает через гребень хребта, устремляется по подветренному склону в долину, и при опускании его температура повышается, а влажность уменьшается в результате адиабатического нагревания — на один градус на каждые 100 м спуска. Чем больше высота, с которой спускается фён, тем выше поднимается температура принесённого им воздуха. Скорость фёна может достигать 20-25 м/с. Зимой и весной он вызывает бурное таяние снегов, сход лавин, повышается испарение с почвенно-растительного покрова, уровень горных рек. Летом его иссушающее дыхание губительно для растений; иногда в Закавказье летний фён приводит к тому, что листва на деревьях высыхает и опадает. Обычно длится менее суток, изредка до 5 или больше. Фён хорошо выражен в Альпах, на Кавказе, в горах Средней Америки

Го́рно-доли́нные ветры́ – ветра с суточной периодичностью, схожие с бризами, что наблюдаются в горных системах.

[править]Описание

Днём долинный ветер дует из горла долины вверх по долине, а также вверх по горным склонам. Ночью горный ветер дует вниз по долине, в сторону равнины.

Горно-долинные ветры хорошо выражены во многих долинах и котловинах Альп, Кавказа, Памира и в горах, главным образом в тёплое полугодие. Эти ветры являются одной из особенностей горного климата. Вертикальная мощность их значительна и измеряется километрами: ветры заполняют всё поперечное сечениедолины, вплоть до гребней её боковых хребтов. Как правило, они не сильны, но иногда достигают 10 м/сек и более.

Можно различать, по крайней мере, две независимо действующие причины возникновения горно-долинных ветров. Одна из этих причин создаёт дневной подъём или ночное опускание воздуха по горным склонам – ветры склонов. Другая – создаёт общий перенос воздуха вверх по долине днём и вниз ночью – горно-долинные ветры в тесном смысле слова.

20