Л.Т. Матвеев - Курс общей метеорологии. Физика атмосферы (1115251), страница 103
Текст из файла (страница 103)
1 42,1 50 40,5 48,9 30,2 31„1 58,9 48,4 43,9 34,4 34,4 5! 5с Ас Ав Хв 4,0 4,8 8,5 25,1 27,3 22,3 22,8 30,0 42,3 46,2 0,0 50,5 14,3 13,3 27,3 55,8 21,2 18,3 31,4 53,5 26,1 24,1 32* Таблица 17.39. Повторяемость (ев) фавового состояния облаков равлвчиык форм в среднем ва год вад территорией СССР личение повторяемости кристаллических при понижении температуры — справедлива для всех форм облаков.
Однако наблюдается существенное различие в повторяемости жидкой и твердой фаз в облаках Я, Ьс и Ас (первая группа), с одной стороны, и в облаках Хз и Аз (вторая группа) — с другой. Видно, что практически при всех температурах в первой группе облаков повторяемость жидкой фазы на несколько десятков процентов больше, а твердой фазы в несколько раз меньше, чем в облаках второй группы. Так, если в первой группе на долю капсльных облаков при температуре от — 8 до — 10'С приходится 65 — 75 % случаев, то во второй повторяемость капельных облаков при той же температуре составляет лишь 28 — 35 %.
Вероятность кристаллических облаков при температуре от — 8 до — 10'С в первой группе равна 2 — 4 с!о, во второй она достигает 22 — 26 %. Аналогичное соотношение между значениями повторяемости фаз в облаках первой и второй групп сохраняется и при других температурах. Исключение составляют облака Яс при очень низких температурах (от — 24 до — 34 'С), однако повторяемость фаз в этих облаках определена по очень малому числу наблюдений (например, для интервала температуры от — 28 до †30 'С по 11 случаям, а для интервала от — 32 до — 34'С всего лишь по 4 случаям) и поэтому с большой погрешностью. Наиболее существенное влияние на вероятность замерзания переохлажденных капель и, следовательно, образования кристаллов льда оказывают, согласно опытным данным Бигга (см.
главу 15), температура капли (степень переохлаждения) и скорость охлаждения, а также размер капель и время пребывания капли при дан,ной температуре. С увеличением скорости охлаждения от 0,05 до 0,5'С/мин температура замерзания переохлаждснной капли повышается на 2'С. Конечно, трудно дать количественную оценку скорости охлаждения в облаках различных форм, тем не менее можно утверждать, что скорость охлаждения капель в облаках Хз — Ас значительно больше, чем в облаках Я вЂ” 5с — Ас.
Осадки Облака, туманы и осадки Глава 18 Осадки 1 Классификация осадков ' Обычно количество осадков измеряют в миллиметрах; 1 мм соот- ветствует массе осадков 1 кг, выпав- ших на площадь 1 и'. Капли воды и кристаллы льда, выпадающие из атмосферы на земную поверхность, называются осадками. Количество осадков измеряют толщиной слоя жидкой воды, который мог бы образоваться после выпадения осадков на горизонтальную непроницаемую поверхность.' Интенсивностью осадков называют количество осадков, выпадающих за единицу времени (например, ! ч).
Различают следующие виды осадков (классификация по форме). 1. Морось — довольно однородные осадки, состоящие из мелких капель (радиусом меньше 0,25 мм), которые почти не имеют направленного движения и кажутся плавающими в воздухе. Выпадает морось из слоистых (51) и слоисто-кучевых (Ьс) облаков, а также при рассеивании тумана. Интенсивность осадков при мороси не превышает 0,25 мм/ч, скорость падения капель в неподвижном воздухе менее О,З м/с.
2. Дождь — жидкие водяные осадки, состоящие из капель радиусом более 0,25 мм. Наблюдения показывают, что капли радиусом больше 2,5 — 3,2 мм не встречаются — они сплющиваются и разбиваются на более мелкие (рис. 18.1). Дробление капель происходит следующим образом: при попадании капли в поток она сплющивается, затем средняя часть капли выдувается н происходит ее отрыв, сохранившееся кольцо распадается на отдельные капли. Опыты в камерах позволили установить критерий дробления капель разных жидкостей.
Если капля радиусом г падает со скоростью о в потоке газа, плотность которого р, скорость движения и и коэффициент поверхностного аатяжения о, то капля начинает дробиться, когда величина р(и — о)'Х Хг/о достигает значения 1,75~0,2 (здесь р в г/см', и и о в м/с, г в мм, о в мДж/мх). В турбулентном потоке дробление капель начиналось при значении этой величины около 1,1. Для капель радиусом 4,25 — 5,25 мм, падающих в спокойном воздухе, число брызг колебалось от 3 до 97, наиболее часто образовывалось ЗО— 40 брызг.
Преобладающий радиус брызг составлял 0,75 — 1 мм. -1В ббт' Скорость падения капель дождя достигает 8 — 1О м/с. Дождь выпадает из слоистодождевых (Ыз) и кучево-дождевых (Сй) облаков, а также иногда из высоко-слоистых (Аз). 3, Снег — твердые осадки в виде кристаллов (снежинок).
Наблюдается исключительно большое разнообразие форм снежинок. Наиболее простые из них иглы, столбики и пластинки. Кроме того встречаются многочисленные усложненные формы снежинок: Рис. 18.1. Форма падаютних водяных капель !и) и нх раз. рыв (б). игольчатые звезды; пластинчатые звезды; ежи, состоящие из нескольких столбиков; столбики с пластинками или звездами на концах н т. д. Некоторые столбики могут быть внутри пустыми или иметь вид бокалов; встречаются также 12-лучевые звезды. Размеры отдельных снежинок могут быть весьма различными.
Наибольшие линейные размеры обычно имеют игольчатые звезды (их радиус достигает 4 — 5 мм). В смешанных облаках часто наблюдается обзерненпе снежинок (замерзание переохлажденпых капель при соударении со снежинкой), которые прп этом приобретают матовый оттенок. Снежинки часто соединяются между собой н выпадают в виде больших хлопьев. Радиус хлопьев снега колеблется от 0,5 мм до 5 см; наблюдались хлопья радиусом до 15— ~. 20 см. :й: Осадка Лаз Облака, туманы н осадка баг 18 Снежные хлопья — весьма частое явление.
Они наблюдаются в 14 о7о случаев при слабых и в 92 % при сильных снегопадах. Образованию снежных хлопьев способствует относительно высокая температура воздуха, большая густота снегопада, длительность пути падения и другие факторы. Предельно большие хлопья образуются при штиле или слабом ветре (1 — 2 м/с). 4. Мокрый снег — это осадки в видс снежинок и капель или тающих снежинок. Мокрый снег образуется тогда, когда вблизи земной поверхности температура близка к 0 'С или несколько выше. 5. Крупа — осадки, состоящие из ледяных и сильно обзерненных снежинок радиусом от долей до 7,5 мм, которые образуются в результате замерзания переохлажденных капель воды и обзернення снежинок.
В зависимости от соотношения между снежной и ледяной частями крупинок этот вид осадков подразделяют на снежные зерна, снежную и ледяную крупу (последнюю часто считают разновидностью града). 6. 1'рад — частицы шарообразной формы с ледяными прослойками различной плотности. Радиус частиц 1 — 25 мм (наблюдались случаи выпадения градин радиусом более 15 см). Крупные градины имеют слоистое строение.
В центре расположено матовое белое ядро, похожее на снежную крупу. Ядро обтянуто слоем прозрачного льда. Далее идут попеременно прозрачные и непрозрачные слои льда. Градины образуются в кучево-дождевых облаках в результате слияния переохлажденных капель воды с зернами крупы, при котором происходит замерзание капель. Наиболее крупные градины образуются вследствие смерзания более мелких градин. Генетически, т.
е. в зависимости от физических условий образования, осадки подразделяются на следующие виды: а) обложные осадки — зто продолжительные и распространяющиеся на большую площадь осадки средней интенсивности, выпадающие из облаков Кз — Аз в виде дождя и снега, иногда мокрого; б) ливневые осадки — осадки, выпадающие из кучево-дождевых облаков в виде дождя, снега, крупы, града.
Эти осадки внезапно начинаются и кончаются, для них характерно резкое изменение интенсивности. Выпадение их часто сопровождается грозами и шквалами; в) морось или ледяные кристаллы (при низких температурах)— осадки, выпадающие из плотных слоистых и слоисто-кучевых облаков, которые образуются в устойчиво стратифицированных воздушных массах. Образование осадков и их интенсивность связаны с микрофизическим строением и вертикальной мощностью облаков. Результаты статистической обработки материалов 686 самолетных подъемов во фронтальной облачности приведены в табл. 18.!. таблнна 18Л. Повторяемость (с!а) осадков нз фронтальных облаков различных типов Ткк облаков Осадки ш 1 ш 11 6 31 7 !О 12 33 14 91 3 Отсутствуют Не доходят до земной поверхности Слабые Умеренные Сильные 32 19 2 30 34 14 28 34 31 42 1О о,г о юао гооо хааа к м Наибольшая повторяемость (около 90%) приходится нн осадки, выпадающие из облаков смешанного строения по всей толщине или в значительной их части (типы П1 и Н).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
