Cechy charakterystyczne poszczególnych rodzajów chmur

Encyklopedia Klimatologiczna ESPERE. Skrót od angielskich słów:
ENVIRONMENTAL SCIENCE PUBLISHED FOR EVERYBODY ROUND THE EARTH
ENCYKLOPEDIA ESPERE - menu główne (rozwiń)
baner
dział CHMURY I AEROZOLE: ZAAWANSOWANE - menu (rozwiń)



W części "Podstawy" omówiliśmy różne rodzaje chmur. Chmury można zaklasyfikować do 4 grup w zależności od wysokości, na której znajduje się podstawa chmury oraz na podstawie miąższości chmury. Przyjrzyjmy się dokładniej cechom charakterystycznym poszczególnych rodzajów chmur.

Chmury i opady atmosferyczne

Troposfera (najniższa warstwa atmosfery, gdzie mają miejsce procesy życiowe na Ziemi) może być podzielona na trzy poziomy: niski, średni i wysoki. Ich wysokość ponad ziemią zależy od szerokości geograficznej. W Europie podstawa chmur niskich znajduje się na wysokości do 2 km, chmury piętra średniego występują na około 6 km, a wysokiego na 12 km.

Rodzaje chmur

1. Rodzaje chmur występujących w troposferze.
autor: J. Gourdeau.

Niektóre chmury dają opad atmosferyczny, inne - nie. Mżyć może tylko z chmury Stratus, a tylko chmura Cumulonimbus może powodować wystąpienie gradu. Chmury piętra wysokiego oraz Altocumulus nie dają opadów.
Tabela poniżej zawiera zestawienie opadów związanych z występowaniem danego rodzaju chmur.

 

As

Ns

Sc

St

Cu

Cb

Deszcz

a

a

a

 

a

a

Mżawka

 

 

 

a

 

 

Śnieg

a

a

a

 

 

a

Grad

 

 

 

 

 

a

Chmury piętra wysokiego: kryształki lodu

Chmury występujące najwyżej, np. Cirrus, są zbudowane raczej z maleńkich kryształków lodu niż z kropelek wody. Typowy mały płatek  śniegu może zawierać od 1016 do 1018 cząsteczek wody. Chociaż nie ma dwu takich samych płatków śniegu, to wyróżnia się kilka podstawowych ich typów. Kształt krysztalków lodu i płatków śniegu zależy głównie od temperatury, co pokazuje ryc. 2.

kryształki lodu

2. Różne kształty kryształków lodu w zależności od temperatury i przesycenia powietrza para wodną.
Objaśnienia: supersaturation - przesycenie parą wodną, plates - płatki, columns - kolumny, dendrites - dendryty, needles - igły, hollow columns - kolumny puste w środku, solid - pełny w środku, thin - cienki, prisms - słupy (graniastosłupy), sectored - ułożony w sektory
Źródło: www.snowcrystals.com

Płatki śniegu składają się z kryształków lodu. Tak długo jak nie trafią w warstwę powietrza dostatecznie ciepłą aby spowodować ich topienie się, pozostają nienaruszone i opadają na ziemię. Choć chmury piętra wysokiego składają się tylko z kryształków lodu to nigdy nie wywołują opadu śniegu bo ich kryształki są zbyt małe aby opadać w dół.
Największy zanotowany dotąd dobowy opad śniegu wyniósł 192 cm i wystąpił w Silver Lake (stan Kolorado, USA) 15 kwietnia 1921 roku!

Pies w zaspie śnieżnej

3. Pokrywa śnieżna
źródło: M. Ruinart, http://www.sweetheartscrew.com

Chmury piętra niskiego: Stratus, Stratocumulus i Nimbostratus... i mgła

Chmury piętra niskiego tworzą się wskutek kondensacji pary wodnej i powstawania wodnych kropel chmurowych. Chmury Stratus tworzą warstwę w pobliżu ziemi, zwykle o miąższości tylko kilkuset metrów. Tylko ze Stratusa mży, czyli na ziemię spadają krople wody o średnicy do 0,5 mm. Opadają tak wolno, że wydaje się, że pozostają zawieszone w powietrzu.

Cumulonimbus i burze

Latem wskutek dużej dostawy energii słonecznej, niższe warstwy atmosfery stają się ciepłe i wilgotne. Górne warstwy atmosfery pozostają natomiast chłodne. Atmosfera znajduje się w tzw. stanie równowagi chwiejnej. Konwekcja powoduje przemieszczanie powietrza ku górze, gdzie następuje kondensacja i tworzenie się kropel wody. Uwalniane jest przy tym ciepło utajone, co dodatkowo wzmaga konwekcję. Może się wtedy utworzyć wysoko wypiętrzony Cumulonimbus - w ciągu 30 minut może on sięgnąć 15 km wysokości i wynieść ku górze miliony ton wody.

Mechanizm błyskawicy nie jest do końca poznany. Krople wody, kryształki lodu i gradziny wewnątrz chmury Cumulonimbus zderzają się wskutek silnych pionowych prądów powietrza. Tarcie wytwarza pole elektryczne. Górna część chmury jest naładowana dodatnio, zaś dolna - ujemnie.  Ziemia ma ładunek dodatni. Różnice te narastają aż do wystąpienia wyładowania atmosferycznego. Ilość energii zgromadzona w chmurze Cumulonimbus jest tak duża, że można ją przyrównać do mocy małej bomby atomowej.

Pole elektryczne chmury burzowej

4. Schemat struktury pola elektrycznego w chmurze burzowej.
autor: J. Gourdeau

Błyskawica przemieszczająca się z prędkością 40 000 km na sekundę może wytworzyć energię rzędu 100 milionów woltów, a temperatura powietrza wzrasta do 30 000°C. To właśnie tak wysoka temperatura sprawia, że powietrze gwałtownie rozszerza się (podobnie jak popcorn) i wytwarzają się fale dźwiękowe, czyli grzmot.

Błyskawice podczas nocnej burzy

5. Błyskawice w czasie nocnej burzy.
źródło: NOAA

O tej stronie:
Autor: J. Gourdeau, LAMP Clermont-Ferrand, Francja
Recenzent: Prof. Jean-François Gayet, LaMP CNRS, Francja
Ostatnia aktualizacja: 2004-04-22
Tłumaczenie na język polski: Dr Anita Bokwa, Uniwersytet Jagielloński, Kraków
Redakcja techniczna: Kamil Bodziony, Wojciech Pudło, Uniwersytet Jagielloński, Kraków

Last modified: Sunday, 3 July 2022, 1:29 PM