Підвищена хмарність. Визначення та запис загальної кількості хмар
На деякій висоті над земною поверхнеюі складаються з крапельок води або крижаних кристаликів, або з тих та інших разом. Все різноманіття хмар може бути зведене до кількох типів. В основу загальноприйнятої нині міжнародної класифікаціїхмар покладено дві ознаки: зовнішній вигляд та висота їх нижньої межі.
На вигляд хмари поділяються на три класи: окремі, не пов'язані один з одним хмарні маси, шари з неоднорідною поверхнею і шари у вигляді однорідної пелени. Всі ці форми можуть зустрічатися на різних висотах, відрізняючись за щільністю та розміром зовнішніх елементів (барашків, спученостей, валів, брижів та ін.)
По висоті нижньої основи над земною поверхнею хмари діляться на 4 яруси: верхній (Ci Cc Cs – висота понад 6 км), середній (Ac As – висота від 2 до 6 км), нижній (Sc St Ns – висота менше 2 км), вертикального розвитку (Cu Cb - можуть відноситися до різних ярусів, а у найбільш потужних купо-дощових хмар (Cb) основа розташовується на нижньому ярусі, а вершина може досягати верхнього).
Хмарний покрив значною мірою визначає кількість Землі, що надходить до поверхні. сонячної радіаціїі є джерелом опадів, впливаючи таким чином на формування погоди та клімату.
Кількість хмар біля Росії розподіляється досить нерівномірно. Найбільш похмурими є райони, схильні до активної циклонічної діяльності, що характеризуються розвиненою адвекцією вологих. До них відносяться північний захід Європейської частини Росії, узбережжя Камчатки, Сахаліну, Курильські та . Середня річна кількість загальної хмарності у цих районах становить 7 балів. Значна частина Східного Сибіру характеризується меншою середньорічною кількістю хмар – від 5 до 6 балів. Цей порівняно малохмарний район Азіатської частини Росії знаходиться у сфері дії азіатського.
Розподіл середньої річної кількості нижньої хмарності у загальних рисахслідує за розподілом загальної хмарності. Найбільше хмар нижнього ярусу також посідає північний захід Європейської частини Росії. Тут вони переважають (лише на 1-2 бали менше, ніж кількість загальної хмарності). Мінімальна кількістьхмар нижнього ярусу відзначається, особливо в (не більше 2 балів), що властиво континентальному характеру клімату цих районів.
Річний перебіг кількості як загальної, так і нижньої хмарності на Європейській частині Росії характеризується мінімальними значеннями влітку та максимальними пізньої осеніі взимку, коли особливо проявляється вплив. Прямо протилежний річний хід кількості загальної та нижньої хмарності спостерігається на Далекому Сході, та . Тут найбільше хмар припадає на липень, коли діє літній мусон, що приносить з океану велика кількістьводяної пари. Мінімум хмарності відзначається в січні в період найбільшого розвитку зимового мусону, з яким у ці райони надходить сухе континентальне повітря з материка.
Добовий перебіг загальної кількості хмар по всій території Росії характеризується такими особливостями:
1) його амплітуда на більшій частині території не перевищує 1-2 бали (за винятком центральних районівЄвропейська частина Росії, де вона збільшується до 3 балів);
2) кількість хмар вдень більша, ніж уночі, при цьому в січні максимум припадає на ранковий годинник; у центральні місяці весни та осені добовий перебігзгладжений, а максимум може зміщуватися на різні години доби; у квітні добовий хід ближче до літнього, а у жовтні – до зимового типу;
3) добовий перебіг нижньої хмарності майже повторює добовий перебіг загальної хмарності.
Розподіл хмар за формами характеризується відносною сталістю у часі та просторі. Майже по всій території Росії серед хмар верхнього ярусу переважають Ci середнього ярусу – Ac нижнього – Sc і Ns
У річному ходів літній періодвідзначається переважання купових (Cu) і слоисто-кучовых хмар (Sc), тоді як повторюваність шаруватих (St) і слоисто-дождевых (Ns), є фронтальними, невелика, оскільки влітку порівняно рідко створюються умови активної циклонічної діяльності. Для зимового, весняного та осіннього періодів на більшій частині території Росії характерно зростання повторюваності високошарових (As), високо-купчастих (Ac) та шарувато-кучових (Sc) хмар, при цьому на Європейській частині Росії відзначається деяке збільшення повторюваності шаруватих та шаруватих. -Кучових хмар (St).
Вологість
Вологість повітря - вміст у ньому водяної пари. Її характеристиками є:
абсолютна вологість а - кількість водяної пари (в г) в 1 м3 повітря;
насичуюча (насичена) пара А - кількість пари (в г), необхідне для повного насичення одиниці об'єму (його пружність позначається буквою Е);
відносна вологість R - відношення абсолютної вологості до насичуючої пари, виражене у відсотках ( R=100% × а/А);
точка роси- температура, при якій повітря досягло б стану насичення при даному вмісті вологи і незміненому тиску.
У екваторіальній зоніта субтропіках абсолютна вологість у землі досягає 15 – 20 г/м 3 . У помірних широтахвлітку – 5 – 7 г/м 3 , взимку (а також в Арктичному басейні) вона зменшується до 1 г/м 3 та нижче. З висотою вміст водяної пари у повітрі швидко падає. Вологість впливає зміну температури повітря, і навіть процес утворення хмар, туманів, опадів.
Поряд із процесом випаровування води в атмосфері відбувається і зворотний процес - перехід водяної пари при зниженні температури в рідкий або безпосередньо в твердий стан. Перший процес називається конденсацією,другий - сублімацією.
Зниження температури відбувається адіабатично в вологому повітрі, що піднімається, і призводить до конденсації або сублімації водяної пари, що і є головною причиною утворення хмар. Причинами підйому повітря в цьому випадку можуть бути: 1) конвекція; 2) висхідне ковзання по похилій фронтальної поверхні 3) хвилеподібні рухи; 4) турбулентність.
Крім зазначеного, зниження температури може статися і внаслідок радіаційного вихолоджування (від випромінювання) верхніх шарів інверсій або верхньої межі хмар.
Конденсація відбувається тільки в тому випадку, якщо повітря насичене водяною парою і в атмосфері є ядра конденсації. Ядрами конденсації є дрібні тверді, рідкі та газоподібні частинки, що постійно є в атмосфері. Найбільш поширеними є ядра, що містять сполуки хлору, сірки, азоту, вуглецю, натрію, кальцію, причому ядрами, що найчастіше зустрічаються, є сполуки натрію і хлору, що мають гігроскопічні властивості.
Ядра конденсації в атмосферу потрапляють головним чином з морів та океанів (близько 80%) шляхом випаровування та розбризкування їх з водної поверхні. Крім того, джерелами ядер конденсації є продукти горіння, вивітрювання ґрунтів, вулканічної діяльності тощо.
В результаті конденсації та сублімації в атмосфері утворюються дрібні крапельки води (з радіусом близько 50 мк)та кристалики льоду, що мають вигляд шестигранної призми. Скупчення їх у приземному шарі повітря дає серпанок або туман, у лежачих шарах хмари. Злиття дрібних хмарних крапель або наростання крижаних кристалів призводить до утворення різноманітних опадів: дощу, снігу.
Хмари можуть складатися тільки з крапель, тільки з кристалів і бути змішаними, тобто складатися з крапель та кристалів. Водяні краплі у хмарах при негативних температурах перебувають у переохолодженому стані. Краплиннорідкі хмари в більшості випадків спостерігаються до температури -12 ° С, чисто крижані (кристалічні) - при температурі нижче -40 ° С, змішані - від -12 до -40 ° С.
Хмари характеризуються водністю. Водність - це кількість води в грамах, що міститься в одному кубічному метрі хмари (М/м 3).Водність у краплиннорідких хмарах коливається від 0,01 до 4 г у кубічному метрі хмарної маси (в окремих випадках спостерігається і понад 10 г/м3).У крижаних хмарах водність менше 0,02 г/м 3 ,а у змішаних хмарах до 0,2-0,3 г/м3.Не слід змішувати водність із вологістю.
Хмари класифікуються:
По висоті нижньої межі на 3 (іноді 4) яруси,
За походженням ( генетична класифікація) на 3 групи,
На вигляд (морфологічна класифікація) діляться на кілька форм:
Виділяються основні форми:
Купчастіхмари є білі, сірі, темно-сірі окремі утворення у вигляді куп різної форми.
Перисті- окремі тонкі легкі хмари білого кольору, прозорі, волокнистої або ниткоподібної структури мають вигляд гачків, ниток, пір'я або смуг.
Шаруваті хмари- є однорідним сірим покривом, різною прозорістю.
Перисто-купчастіхмари, що являють собою дрібні білі пластівці або маленькі кульки (баранчики), що нагадують грудочки снігу,
Перисто-шаруватіхмари, що мають вигляд білої пелени, що затягує найчастіше все небо, і надають йому молочно-білий відтінок.
Шарува-купчастіхмари сірого кольору з темними смугами – хмарними валами.
Відзначаються також інші особливості зовнішнього вигляду (наявність хвилястості, конкретні форми хмари) та зв'язок з опадами. Усього налічують 10 основних форм хмар та 70 їх різновидів.
Форма хмар визначається при їх спостереженні у відповідність до прийнятої класифікації за допомогою спеціально виданої Атласу хмар.
Хмари, що виникають усередині повітряних мас, називаються внутрішньомасовими, що утворюються на атмосферних фронтах – фронтальними, що виникають над горами при перетіканні повітряними потоками перешкод (гір) – орографічними.
| Групи | Процес освіти | Ярус | ||
| Нижній (0 - 2000м). Хмари вертикального розвитку. | Середній (2000-6000 м). | Верхній (понад 6000м). | ||
| Купоподібні | Конвекція за наявності затримуючого шару. | Купчасті (плоські хмари). | Високо-купчасті: - пластів'єподібні; - баштоподібні. | Перисто-купчасті хлоп'єподібні |
| Вертикальний розвиток: вторгнення холодного повітря під теплий. | Купово-дощові. Потужні купчасті (верхня межа – до тропопаузи). | |||
| Шарувато-подібні | Висхідне ковзання теплого повітрявздовж пологих фронтальних розділів або холодної підстилаючої поверхні. | Шарувато-дощові. Розірвано-дощові (шаруваті або шарувато-купчасті) | Високо-шаруваті: - тонкі. - Щільні | Перисті. Перисто-шаруваті |
| Хвилясті | Надинверсійні: ковзання теплого повітря, що сходить, по шару інверсії зі слабким нахилом. | Шарува-купчасті щільні | Високо-купчасті щільні | Перисто-купчасті хвилясто-подібні |
| Підінверсійні: турбулентність, випромінювання, змішування у прикордонному шарі. | Шарово-купчасті прозорі. Шаруваті | Високо-купчасті прозорі: - хвилясті, - грядами, - сочевицеподібні |
При вказівці висоти верхньої та нижньої меж хмар потрібно мати на увазі, що вони можуть бути досить чіткі, так і надзвичайно розмиті. Особливо небезпечний перехідний передхмарний шар, що досягає 200 мпід підінверсійними хмарами.
В окрему групу слід виділити штучні перисті хмари, що виникають за літаком, що летить, у верхній тропосфері. Їх називають конденсаційними (іноді інверсійними) слідами. Виникають вони в результаті сублімації водяної пари, що міститься у вихлопних газах двигуна.
Визначення хмарності проводиться візуально за 10-бальною системою. Якщо небо безхмарне або на ньому є одна або кілька невеликих хмар, що займають менше однієї десятої частини всього неба, то хмарність вважається рівною 0 балів. При хмарності, яка дорівнює 10 балам, все небо закрите хмарами. Якщо хмарами покрито 1/10, 2/10 або 3/10 частин небосхилу, то хмарність вважається рівною відповідно 1, 2, або 3 балам.
Визначення інтенсивності світла та рівня радіаційного фону*
Для вимірювання освітленості використовуються фотометри. По відхилення стрілки гальванометра визначається освітленість у люксах. Можна скористатися фотоекспонометрами.
Для вимірювання рівня радіаційного фону та радіоактивного забруднення використовуються дозиметри-радіометри ("Белла", "ЕКО", ІРД-02Б1 та ін.). Зазвичай вказані прилади мають два режими роботи:
1) оцінка радіаційного фону за величиною потужності еквівалентної дози гамма-випромінювання (мкЗв/год), а також забрудненості з гаммавипромінювання проб води, ґрунту, їжі, продуктів рослинництва, тваринництва тощо;
* Одиниці вимірювання радіоактивності
Активність радіонукліду (А)- зменшення кількості ядер радіонукліду за визна-
ленний інтервал часу:
[А] = 1 Кі = 3,7 · 1010 розп./с = 3,7 · 1010 Бк.
Поглинена доза випромінювання (Д)становить енергію іонізуючого випромінювання, передану певній масі речовини, що опромінюється:
[Д] = 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад.
Еквівалентна доза опромінення (Н)дорівнює добутку поглиненої дози на
середній коефіцієнт якості іонізуючого випромінювання (К), що враховує біоло-
гічну дію різних випромінювань на біологічну тканину:
[Н] = 1 Зв = 100 бер.
Експозиційна доза (X)є мірою іонізуючої дії випромінювання, еди-
ниницею якої є 1 Кu/кг або 1 Р:
1 Р = 2,58 · 10-4 Кu / кг = 0,88 рад.
Потужність дози (експозиційної, поглиненої або еквівалентної) - це відношення збільшення дози за певний інтервал часу до величини цього часового інтервалу:
1 Зв/с = 100 Р/с = 100 бер/с.
2) оцінка ступеня забрудненості бета-, гамма - випромінюючими радіонуклідами поверхонь і проб ґрунту, їжі та ін.
Гранично допустима доза опромінення становить 5 мЗв/рік.
Визначення рівня радіаційної безпеки
Визначення рівня радіаційної безпеки проводиться на прикладі використання дозиметра-радіометра побутового (ІРД-02Б1):
1. Встановити перемикач режиму роботи у положення "мкЗв/год".
2. Увімкнути прилад, навіщо встановити перемикач «вимк.- вкл.»
в становище "вкл.". Приблизно через 60 секунд після включення прилад готовий
до роботи.
3. Помістити прилад у місце, де визначається потужність еквівалентної дозигамма-випромінювання. Через 25-30 на цифровому табло висвітиться значення, яке відповідає потужності дози гаммавипромінювання в даному місці, вираженої в мікрозивертах на годину (мкЗв/год).
4. Для більш точної оцінки необхідно брати середнє з 3-5 послідовних показань.
Показ на цифровому табло приладу 0,14 означає, що потужність дози становить 0,14 мкЗв/год або 14 мкР/год (1 Зв = 100 Р).
Через 25-30 після початку роботи приладу необхідно зняти три послідовні показання і знайти середнє значення. Результати оформити як табл. 2.
Таблиця 2. Визначення рівня радіації
Показання приладу |
Середнє значення |
||||
потужності дози |
|||||
Оформлення результатів мікрокліматичних спостережень
Дані всіх мікрокліматичних спостережень фіксуються у зошиті, а потім обробляються та оформляються у вигляді табл. 3.
Таблиця 3. Результати обробки мікрокліматичних
спостережень
Температу- |
||||||||||||||||
ра повітря |
Температу- |
Вологість |
||||||||||||||
на висоті, |
повітря, |
повітря на |
||||||||||||||
висоті, % |
||||||||||||||||
Поняття «хмарність» має на увазі кількість хмар, що спостерігаються в одному місці. Хмарами, у свою чергу, називаються атмосферні явища, сформовані суспензією водяної пари. Класифікація хмар налічує безліч їх видів, що поділяються за розмірами, формою, природою освіти та висотою розташування.
У побутовій сфері для вимірювання хмарності використовують спеціальні терміни. Розгорнуті шкали вимірювання цього показника застосовуються в метеорології, морській справі та авіації.
Метеорологи використовують десятибальну шкалу хмарності, яка іноді виражається у відсотках покриття доступного для огляду небесного простору (1 бал - 10% покриття). Крім того, висота утворення хмар поділяється на верхній та нижній яруси. Така сама система використовується і в морській справі. Авіаційні метеорологи використовують систему з восьми октант (частинок неба) з більш докладним зазначенням висоти розташування хмар.
Для визначення нижньої межі хмар використовують спеціальний прилад. Але гостру необхідність у ньому відчувають лише авіаційні метеостанції. В інших випадках проводиться візуальна оцінкависоти.
Типи хмарності
Хмарність грає важливу рольу формуванні погодних умов. Хмарний покрив запобігає нагріванню поверхні Землі, і продовжує процес її охолодження. Хмарний покрив суттєво знижує добові коливання температури. Залежно від кількості хмар у певний часвиділяється кілька типів хмарності:
- «Ясно чи малохмарно» відповідає хмарності у 3 бали у нижньому (до 2 км) та середньому ярусі (2 – 6 км) або будь-яка кількість хмар у верхньому (вище 6 км).
- «Яка змінна або змінна» - 1-3/4-7 балів у нижньому або середньому ярусі.
- «З проясненнями» – до 7 балів сумарної хмарності нижнього та середнього ярусу.
- «Похмуро, хмарно» - 8-10 балів у нижньому ярусі або хмари, що не просвічуються, в середньому, а також з атмосферними опадамиу вигляді дощу чи снігу.
Види хмар
Всесвітня класифікація хмар виділяє безліч видів, кожен з яких має свою латинську назву. У ній враховується форма, походження, висота освіти та низка інших факторів. Основу класифікації становлять кілька видів хмар:
- Перисті хмари є тонкими нитками білого кольору. Розташовуються на висоті від 3 до 18 км, залежно від широти. Складаються з падаючих кристалів льоду, яким і завдячують своїм зовнішнім виглядом. Серед пір'ястих на висоті понад 7км хмари поділяються на перисто-купчасті, високо-шаруваті, які мають невисоку щільність. Нижче на висоті близько 5 км розташовуються високо-купчасті хмари.
- Купові хмари це щільні утворення білого кольору та значної висоти (іноді більше сягає 5 км). Розташовуються найчастіше в нижчому ярусі з вертикальним розвитком у середній. Купові хмари на верхній межі середнього ярусу звуться високо-купчастими.
- Купово-дощові, зливові та грозові хмари, як правило, розташовуються невисоко над поверхнею Землі 500-2000 метрів, характерні випаданням атмосферних опадіву вигляді дощу, снігу.
- Шаруваті хмари є шаром суспензії невеликої щільності. Вони пропускають світло сонця та місяця і знаходяться на висоті між 30 та 400 метрами.
Перисті, купчасті та шаруваті типи змішуючись, утворюють інші види: перисто-купчасті, шарувато-купчасті, перисто-шарові. Крім основних видів хмар і існують і інші, менш поширені: сріблясті та перламутрові, лентикулярні та вимеподібні. А хмари, утворені пожежами чи вулканами, називаються пірокумулятивними.
Визначення та запис загальної кількості хмар, а також визначення та запис кількості хмар нижнього та середнього ярусів та їх висот.
Визначення та запис загальної кількості хмар
Кількість хмар виражається в балах за 10-бальною шкалою від 0 до 10. На око оцінюється скільки десятих частин піднебіння покрито хмарами.
Якщо хмар немає або хмарність покриває менше 1/10 піднебіння, хмарність оцінюється балом 0. Якщо хмарами покриті 1/10, 2/10, 3/10 частини неба і т.д., ставляться позначки відповідно 1, 2, 3 і т.д. буд. Цифра 10 ставиться тільки тоді, коли все небо покрите хмарами. Якщо в небі спостерігаються хоч і дуже невеликі просвіти, записується 10
Якщо кількість хмар більше 5 балів (тобто хмарами покрито половини неба) зручніше оцінити площу не зайняту хмарами та отриману величину, виражену в балах відняти від 10. Залишок покаже кількість хмар у балах.
Для того щоб оцінити, яка частина неба вільна від хмар, треба подумки підсумовувати всі просвіти ясного неба (вікна), які є між окремими хмарами або грядами хмар. Але ті просвіти, які існують усередині кількох хмар (перистих, перисто-купчастих і багатьох видів високо-купчастих), властиві їм за внутрішньою структурою і за розмірами дуже малі, підсумовування не підлягають. Якщо такі хмари, що мають просвіти, покривають все небо, ставиться Цифра 10
Визначення та запис кількості хмар нижнього та середнього ярусів та їх висот.
Крім загальної кількості хмар N необхідно визначати загальну кількість шарувато-купових, шаруватих, купових, купово-дощових і розірвано-дощових хмар Nh (форм, що записуються в рядок "СL") або, якщо немає їх, то загальна кількість у високо-купчастих, високо-шарових і шарувато-дощових хмар (форм, що записуються на рядок "СМ"). Кількість цих хмар Nh визначається за тими самими правилами, як і загальної кількості хмар.
Висоту хмар необхідно оцінити на око, прагнучи точності 50-200 м. Якщо ж це важко, то хоча б з точністю 0,5 км. Якщо ці хмари розташовані одному рівні, то рядок “h” записують висоту їх підстави, якщо вони розташовані різних рівнях, вказується висота h найнижчих хмар. Якщо відсутні хмари форми, що записується у рядок “СL”, а спостерігаються хмари форми, що записується у “См”, у рядок h записують висоту підстави цих хмар. Якщо окремі уривки або клаптики хмар, що записуються в рядок "СL" (у кількості менше 1 бала), розташовані під більшим шаром інших хмар цих форм або форм, що записуються в рядок "См", в рядок "h" записують висоту підстави цього шару хмар, а не клаптиків або уривків.
