Л.Т. Матвеев - Курс общей метеорологии. Физика атмосферы (1115251), страница 86
Текст из файла (страница 86)
В отдельных случаях температура над вершинами мощных кучевых и грозовых облаков может превышать температуру окружающего воздуха на несколько градусов. Например, 19 августа 1958 г. на высоте 11 км было зафиксировано повышение температуры над тремя наковальнями СЬ, равное 3,3, 4,9 и 4,3'С. По результатам полетов в США, во время которых было пересечено 101 зрелое кучево-дождевое облако, 8 растущих и 13 распадающихся СЬ, установлено, что в растущих облаках и в начале зрелой стадии преобладают восходящие струи, внутри которых температура на 1 — 4'С выше средней температуры на данном уровне. В распадающихся облаках и в конце зрелой стадии преобладают нисходящие потоки с отрицательными отклонениями температуры (в конце зрелой стадии меньше — 4'С).
Коэффициент корреляции между экстремальными отклонениями температуры АТ и вертикальными скоростями ы внутри струй оказался равным 0,74. Это означает, что в большинстве случаев в нижних двух третях облака (где только и проводилнсь полеты) восходящие потоки связаны с ЛТ: О, а нисходящие — с АТ<0. Поскольку, однако, коэффициент корреляции меньше единицы, наблюдаются и такие случаи, когда ы)0 и АТ<0 или !э<0 и ЛТ) )О. Так, в конце зрелой стадии восходящие потоки иногда на 0,3 — 1,3'С холоднее окружающего воздуха.
Проанализированы некоторые результаты измерений температуры воздуха в Сц сопй., выполненных в 1978 — !979 гг. на северо-западе Европейской части СССР с помощью радиометра, работающего в полосе поглощения водяного пара с центром 6,3 мкм и установленного на самолете Ил-14. По данным 163 горизонтальных пересечений 47 облаков толщиной до 4 км получены следующие результаты. Разность температур между облаком и его окружением (АТ), между участками облака (длиной 7,), на которых сохраняется знак разности, и окружающей средой (АТв) в развивающихся Сп сопд.
достигают максимума на высоте 2 — 3 км над основанием облака; средние значения здесь АТ = 0,8'С, АТе = 0,9'С, среднее из максимумов АТ равно 1,5'С; длина участков с АТ)0 на всех уровнях больше половины горизонтальных размеров облака, в большинстве случаев достигает 80 — 95 о(о. Наименьшие отрицательные значения АТ н ЛТ' в развивающихся Сп сопп. наблюдаются в слое 0 — 1 км над основанием облака: АТ* = — 0,3'С, среднее из максимумов АТ равно — 0,5'С.
Начиная с уровня 1 — 2 км над основанием облака АТ<0 практически не встречается. В разрушающихся Сц сопй. АТ= — 0,2'С в слое 1 — 2 км иад основанием; в 94 й7о ЛТ<0,1'С, а в 3% ЛТ< — 1,0'С; протяженность участков с ЛТ(0 составляет 58 й!й от общей длины таких участков.
Б развивающихся Сп сопд. средняя амплитуда пульсаций температуры составляет 0,6 — 0,9'С при средней протяженности неоднородностей 0,3 — 0,4 км; в разрушающихся — соответственно 0,5— 0,6 "С и 0,2 — 0,3 км. 17 Облака Облака, туманы н осклкн 414 3 о о. н о ! н л н о, м йс» , с» ес сз 'о с» с:з Высота, нм о сз Т з с н он й» с ! с сз ! с» Сезон с Л с 4,0 6,9 5,9 1,9 2,0 3,3 4,3 1,3 50 273 445 157 4,0 !6,8 17,1 8,3 30,0 12,0 27,4 21,9 25,6 23,3 31,8 18,5 10,0 2,2 1,8 3,8 14,0 24,0 4,8 15,3 1,8 !8,4 10,2 22,3 Зима Весна Лето Осень 0,7 0,7 1,6 0,2 1,3 0,6 ы м и Х сз з ь.':аэ1 н ь з ' '''ъ, Толщина, км н ой ! о Сезон с ! 50 273 445 157 4,0 5,5 4,0 9,5 10,9 5,1 5,7 2,0 6,6 13,9 5,00 2,0 9,9 12,3 6,5 12,0 20,2 15,7 19,1 32,0 25,2 !2,6 23,6 22,0 13,5 5,6 20,4 26,0 8,1 2,7 10,8 Зима Весна Лето Осень 0,8 5,5 14,8 3,8 0,7 2,0 П.
Саундерс (Швеция) исследовал скорость роста термиков в облаках с помощью киносъемки. Анализ материалов позволил сделать два важных вывода: а) на фиксированной высоте наблюдается четко выраженный верхний предел диаметра термиков, выступающих из развивающегося кучевого облака; б) этот максимальный для данной высоты диаметр Вмз»с растет линейно с высотой: ~месс — Ь (з зз)* где зо — высота зарождения термика, г — высота его вершины„ Ь вЂ” коэффициент. Среднее значение Ь для 10 дней, в течение которых было изучено 167 термиков, составило 0,40 + 0,04 с колебаниями в отдельные дни между 0,35 н- 0,06 и 0,42+- 0,05.
При этом не обнаружено сколько-нибудь существенного различия в значениях 5 для капельно-жидких облаков и облаков, вершина которых оледенела. Экспериментальные данные, иллюстрирующие последнее соотношение, приведены на рис. 17.3. Скорость подъема индивидуального термика сначала растет с высотой, а затем убывает (рис. 17.4). 1.5. Статистические характеристики конвективных облаков. В табл. 17.6 и 17.7 помещены сведения о повторяемости высоты Таблица !7.6. Повтораемость (зй) высоты нижней границы СЬ иад Европейской частью СССР таблица 17.7. повториемость (ъ) толщины сь над европейской частью СССР з но л о о сз о ы о э с» м О с ы сл л м м м "вы нос»м з о о .смз ~ м и и,Г~ Ю ,„вн и 3 3 $ мм .ом о з'о о» о я я О Ф "з я ' сз ,.; и .с м о 3 м вимм ммоо С оо.ы зз ю о, оз л то мз з. з с з сз Облака, тумамм м асалам 17 Облака 477 нижней границы (гм) и толщины (га) кучево-дождевых облаков в различные сезоны года.
Максимальная повторяемость высоты основания СЬ во все сезоны года, согласно табл. 17.6, приходится на интервал 0,6— 1,0 км. Однако летом нижняя граница с высотой до 0,6 км наблюдается всего лишь в 22% случаев, зимой же — в 48%; повторяемость высот более 1 км находится летом и зимой в обратном соотношении — 52,4 и 22%. Средние значения гм равны: ,!),8 км зимой, 1,2 км весной, 1,3 км летом и 0,9 км осенью. Такое изменение г, в течение года находится в согласии с формулой (!.1.8): летом разность Т, — тб больше, чем зимой. Толщина СЬ зимой значительно меньше, чем летом: ка не превышает 3 км в 92% случаев зимой и только в 36,6% случаев летом.
Средние значения га равны: 1,5 км зимой, 3 км весной, 4,6 км летом, 2,6 км осенью. Высота нижней границы кучевых облаков заключена между 300 и 2500 — 3000 м; при этом как средние, так и наиболее вероятные значения км увеличиваются при переходе от утренних часов к дневным и от высоких широт к более низким. Например, в Ленинграде н Киеве средние значения г„ равны соответственно 1150 и 2000 м, а наибольшая повторяемость гм приходится на интервалы 1000 — 1200 и 1900 †21 м. Средние значения температуры Т„ на уровне основания конвективных облаков в трех пунктах (Ленинград, Москва, Киев) близки между собой (соответственно 8,8, 8,1 и 8,6 'С ); максимум повторяемости Тм,.
равный 20 %, приходится на интервал 9 — 11'С, а вообще-то колебания Тм заключены между 19 н — 3'С (в 75% случаев от 3 до 13'С). На уровне вершины мощных кучевых облаков максимальная повторяемость (25%) температуры Т' приходится на интервал от — 1,5 до — 4,5'С, а крайние значения Т* заключены между 7,5 и — 19,5'С; для СЬ соответствующие интервалы температур колеблются от — 13 до — 17 и от — 1 до — 37'С.
Последнее значение не является наименьшим, поскольку до вершин наиболее мощных СЬ самолеты не поднимались. Определенного значения температуры, при которых происходит оледеиение вершины развивающегося мощного кучевого облака, не наблюдается: по опытным данным, эта температура колеблется между — 6 и — 23 С.
Примерно '/с толщины СЬ располагается ниже уровня нулевой изотермы, а '/а — выше нее. Большой опытный материал (часть которого приведена выше) о кучево-дождевых облаках получен в летние месяцы 1959— 1965 гг. при выполнении полетов на самолетах-лабораториях Ту-104Б (!32 полета) и Ил-14 (31 полет). Приведем (по С.
М. Шметеру) основные статистические характеристики кучево- дождевых облаков по данным этих полетов. Общее число исследованных облаков составило 292. Наиболее часто вершины СЬ находятся на высоте 8 — 12 км (на этот интервал высот прихо- дится 79 % всех изученных облаков): 9 — !О 10 — !1 !1 — !2 >12 16 30 !4 3 Высота, нм....5 — 6 б — 7 7 — 8 8 — 9 Повторяемость, !4 6 3 9 19 Определена повторяемость горизонтальных размеров /. кучево-дождевых облаков для верхней трети (Р .
) и н ж (Р..т) СЬ: м.тр и нижней трети 5 км.... <!О !Π— 20 20 — 30 30 — 40 40 — 50 50 — 60 >60 Рм. тр 44 ° 82 18 Ра.тр% ' 35 32 18 8 4 1 Горизонтальные размеры нижней трети кучево-дождевых обла- ков, находящихся в начальной стадии развития, в 82 % случаев не превышают 10 км, в остальных случаях они составляют 10— 20 км. Верхняя треть СЬ характеризуется большими значениями .
Однако в данном случае наблюдения проводились, как пра- вило, за облаками в зрелой стадии, когда их размеры примерно в 1,5 — 2 раза больше, чем в начальной. В стадии развития (длительностью 1Π— 20 мин) максимальные скорости роста вершин СЬ достигают 2,6 м/с, а наиболее часто В встречающиеся скорости заключены в интервале 0,1 — 0,6 зрелой стадии (продолжительностью 20 — 50 мин) в 47 б/ слу- слу- чаев скорость подъема и опускания вершин СЬ не превышает 0,2 м/с. В тех случаях, когда скорость превышает 0 2 м/с, Ояемости по дъема и опускания вершин практически одинаковы. Этн данные указывают на то, что вершина СЬ в зрелой стадии испытывает периодические колебания. Скорость увеличения горизонтальных размеров верхней трети растущего СЬ (как правило, СЬ са!ч.) в среднем близка 07 / /, а максимальные значения достигают 1,6 км/мин.
к, км Характерная особенность зрелых СЬ вЂ” образование в их верх- ней части перистой наковальни (!псцз), над которой в начале этой стадии возвышается на несколько сотен мет ов — км) купол. Скорость роста наковальни вдоль ветра 3 (на подветренной стороне) больше, чем по нормали к . В к нему. ре- на 20 — 35 б бо ультате размеры вершин зрелых СЬ вдоль поток, а, как правило, а — /б ольше, чем поперек его (для изученных облаков средние размеры равны 27 км вдоль и 2! км поперек по Н блю ения км поперек потока'. а д ния за СЬ с помощью радиолокаторов и с самолета показали, что вершины их нередко проникают выше тропопаузы, высота которой определена вне облака.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
