Materiały szkoleniowe
ŻEGLARZ JACHTOWY
Dział: Meteorologia
Temat: Chmury
Spis treści strony: Fronty atmosferyczne
Ogólne informacje o chmurach
Chmury są widzialną oznaką wystąpienia procesu kondensacji pary wodnej w atmosferze. Stanowią zbiór mikroskopijnych kropelek wody (< 0,001 mm do 0,05 mm), kryształków lodu lub też kropelek wody i kryształków lodu jednocześnie. Często mówi się także, że chmury są widomymi wskaźnikami ruchów pionowych w atmosferze. Rozwój chmur jest ściśle związany z przebiegiem różnorodnych procesów w atmosferze. Od charakteru tych procesów zależy zewnętrzny wygląd chmur, wysokość ich podstawy oraz wymiar poziomy. Znając genezę różnych rodzajów chmur oraz mając umiejętność ich rozróżniania można dokonać właściwej oceny zjawisk zachodzących w atmosferze, a tym samym prawidłowo przewidzieć ich dalszy przebieg.
Klasyfikację chmur po raz pierwszy opracował w 1802 roku Luke Howard, brytyjski meteorolog, farmaceuta i chemik. System Howarda, w którym stosuje się nazwy łacińskie, przetrwał do dziś, choć w znacznie zmodyfikowanej postaci. Światowa Organizacja Meteorologiczna wyróżnia dziesięć głównych rodzajów chmur.
Jak powstają chmury
Chmury są produktem kondensacji pary wodnej w powietrzu na skutek spadku temperatury wraz z wysokością. Kondensacja zaczyna się, gdy para osiągnie stan nasycenia w atmosferze ziemskiej następuje to na skutek: ochłodzenia powietrza lub zwiększonego parowania wody z powietrza. Powstała na ziemi para wodna ochładza się unosząc się wyżej, ponieważ im wyżej się znajdujemy tym powietrze jest chłodniejsze. Dochodzi do skroplenia pary wodnej. Podczas tego procesu jej cząsteczki osadzają się na drobnych pyłkach w powietrzu, jak np. cząsteczki kurzu, czyli dochodzi do kondensacji pary wodnej. Jeśli jest temperatura dodatnia to chmura będzie się składała z kropelek wody, a jeśli ujemna to chmura będzie z kryształków lodu. Następnie para wodna opada na powierzchnię ziemi w postaci opadów.
Aby mogła powstać chmura, masa wilgotnego powietrza musi zostać uniesiona na większą wysokość, gdzie ulega ochłodzeniu i dochodzi do kondensacji. W atmosferze istnieje kilka typowych sytuacji, które wymuszają taki ruch wstępujący. Różnią się one zasięgiem, dynamiką oraz rodzajem tworzących się chmur, ale we wszystkich przypadkach wspólnym mianownikiem jest ochładzanie unoszącego się powietrza.
Etapy powstawania chmury:
1.Gdy para wodna natrafi na wznoszący się „komin” ciepłego powietrza, unosi się wraz z nim aż trafi do warstw powietrza zimnego.
2. Jeżeli pary wodnej jest wystarczająco dużo i natrafi ona ośrodki kondensacji (np. pył, drobne ziarenka piasku), to skraplając się, tworzy chmurę
3. Kiedy „komin” ciepłego powietrza zaniknie, chmura przestaje się tworzyć, mogą powstawać wewnątrz niej prądy powietrza.
4.Kiedy krople wody łączą się ze sobą, stają się zbyt ciężkie by utrzymać się w powietrzu i opadają w postaci deszczu. Sama chmura po pewnym czasie przestaje istnieć.
Do najważniejszych mechanizmów unoszenia należą:
Konwekcyjne unoszenie powietrza związane z silnym nagrzewaniem podłoża w słoneczne dni,
Unoszenie na frontach atmosferycznych, gdzie spotykają się masy powietrza o różnych właściwościach,
Unoszenie orograficzne, gdy przepływ powietrza napotyka barierę w postaci pasma górskiego
Unoszenie w układach niżowych, w których rozbieżność mas powietrza przy ziemi sprzyja wznoszeniu się powietrza ku górze.
Konwekcja jest szczególnie dobrze widoczna w ciepłe dni, gdy nagrzane od podłoża powietrze zaczyna wznosić się w postaci prądów wstępujących. Na pewnej wysokości osiąga punkt rosy i tworzy chmury kłębiaste o znanej, bawełnianej postaci. Takie chmury często rozwijają się w pionie i prowadzą do krótkotrwałych, przelotnych opadów, a przy bardzo silnej chwiejności atmosfery mogą przekształcić się w rozbudowane chmury burzowe.
Rodzaje chmur
Przykładowe rodzaje chmur i warunki ich powstawania:
Cirrus (chmury pierzaste) powstają wysoko w troposferze, z kryształków lodu, często tam, gdzie powietrze powoli wznosi się na rozległych obszarach związanych z frontami lub prądami strumieniowymi. Delikatny, włóknisty wygląd wynika z bardzo niskiej temperatury i niewielkiej zawartości wody.
Altostratus to chmury warstwowe piętra średniego, tworzące się zwykle przy łagodnym, długotrwałym wznoszeniu ciepłego i wilgotnego powietrza nad chłodniejszą masą, na przykład na froncie ciepłym. Dają raczej rozległe zachmurzenie i częste, jednostajne opady.
Cumulus jest klasycznym przykładem chmury kłębiastej, która rozwija się nad nagrzanym podłożem w wyniku silnej konwekcji. Powstaje w masach powietrza, które są wystarczająco wilgotne, aby po osiągnięciu punktu rosy pojawiły się liczne kropelki wody.
Stratocumulus tworzy rozległe, kłębiasto-warstwowe pokrywy na małej wysokości, często po ustąpieniu silniejszej konwekcji. Powstaje w warunkach, gdy atmosfera jest już bardziej stabilna, a ruchy wznoszące słabsze, co sprzyja rozlewniu się wcześniejszych chmur kłębiastych w warstwę.
Nimbostratus to chmura warstwowo-deszczowa, związana na ogół z rozległymi układami frontowymi. Tworzy grubą warstwę chmurową rozciągającą się na dużym obszarze i dostarcza długotrwałych, spokojnych opadów.
Cumulonimbus wyrasta z silnie rozbudowanych w pionie chmur kłębiastych w środowisku bardzo chwiejnej atmosfery. Powstaje, gdy intensywne prądy wstępujące utrzymują kondensujące powietrze na dużych wysokościach, co prowadzi do utworzenia potężnych chmur burzowych z wyładowaniami atmosferycznymi.
Rodzaje chmur
Front ciepły
Front ciepły na mapach synoptycznych przedstawia się za pomocą linii z półokręgami, których wypukłości zwrócone są w kierunku przemieszczania się frontu.
Zmiany elementów meteorologicznych podczas przechodzenia frontu ciepłego
Front chłodny
W sytuacji, gdy ciepła masa powietrza wycofuje się, ustępując miejsca masie powietrza chłodniejszego, a linia frontu nasuwa się w kierunku powietrza cieplejszego, mamy do czynienia z frontem chłodnym.
Na mapach front chłodny zaznaczany jest linią z szeregiem trójkątów zwróconych w kierunku przemieszczania się frontu.
Zmiany elementów meteorologicznych podczas przemieszczania się frontu chłodnego
Fronty zokludowane
Zjawisko łączenia się frontów nazywamy okluzją, a nowy front – frontem zokludowanym. Jeżeli chłodna masa powietrza za frontem chłodnym jest cieplejsza od masy chłodnego powietrza za frontem ciepłym, dochodzi do okluzji ciepłej. Powierzchnia frontowa frontu ciepłego przecina się z powierzchnią Ziemi i wyznacza przebieg frontu dolnego. Jeżeli chłodna masa powietrza za frontem chłodnym jest chłodniejsza od masy powietrza chłodnego za frontem ciepłym, to w wyniku połączenia się dochodzi do okluzji chłodnej.
Główną różnicą między okluzjami jest położenie frontu dolnego i jego stosunek do frontu górnego. W przypadku okluzji ciepłej front górny wyprzedza front dolny o 200–300 km. Przy okluzji chłodnej front górny podąża 40–60 km za frontem dolnym.
Front zokludowany ciepły
Chłodne masy powietrza różnią się między sobą temperaturą. W przypadku gdy masa powietrza doganiająca jest cieplejsza od tej przed nią, powstaje front zokludowany ciepły. Towarzyszy mu określone następstwo rodzajów chmur. Najpierw możemy zaobserwować chmury piętra wysokiego Ci (cirrus), które z biegiem czasu przechodzą w Cs (cirrostratus).
Następnie pojawiają się położone niżej i gęstsze chmury As (altostratus). Ostatni etap rozwoju zachmurzenia to obecność chmur deszczowych Ns (nimbostratus), którym towarzyszą rozbudowane chmury burzowe Cb (cumulonimbus). W miarę upływu czasu ten układ zachmurzenia ulega rozmyciu i pozostaje układ chmur niskich typowy dla frontu ciepłego.
Front zokludowany chłodny
Okluzji o charakterze frontu ciepłego na początku towarzyszą opady ciągłe związane z chmurami rodzaju Ns. Następnie opady te przechodzą w ulewy związane z chmurami Cb. Następnie można zaobserwować można mżawki oraz mgłę związane z zachmurzeniem rodzaju St (stratus). Typ okluzji ciepłej występuje częściej niż okluzji chłodnej. Drugi z typów frontu zokludowanego ma charakter frontu chłodnego. Powstaje, gdy następująca masa powietrza ma temperaturę niższą od masy powietrza poprzedzającej. Frontowi temu towarzyszy niezbyt duże zachmurzenie. Układ chmur jest po części zbliżony do tego obserwowanego przy okluzji ciepłej. Po wystąpieniu chmur piętra wysokiego (Ci, Cs) oraz średniego (As) następuje wyraźny rozwój chmur o budowie pionowej Cu i Cb (
cumulus i cumulonimbus).
Okluzja frontów na mapie
Testy
E-patenty
Kursy żeglarskie i motorowodne on-line
