Л.Т. Матвеев - Курс общей метеорологии. Физика атмосферы (1115251), страница 98
Текст из файла (страница 98)
Второй тип характеризуется наличием максимума скорости на некоторой высоте: при подтипе 2а — на уровне нижней границы облака, при 2б †ни этой границы и при 2в — выше этой границы. В случае третьего типа наблюдается более сложное (чаще всего 5-образное) распределение скорости ветра с высотой.
Профили первого типа наблюдаются в 62 % случаев, второго типа — в 21 % и третьего типа — в 17 % случаев. 475 Облака, тгмвим н осадки Облака 17 тины и кодеины Место наблюдения у 'С/100 м Форма облаков Сезон зс Ас 0,85 0,84 0,58 0,72 0,49 0,49 0,96 0,55 0,54 0,59 0,51 0,45 0,47 0,44 0,90 1,22 0,70 0,09 0,49 0,33 0,45 0,41 0,21 0,32 0,02 0,16 Под облаком Вблизи границы В облаке 0,21 0,22 0,26 0,28 0,30 0,28 0,35 0,36 Зима Весна Лето Осень 0,23 0,33 0,32 0,38 0,16 0,21 О,!9 0,20 0,24 0,42 0,24 0,34 1 Ас м/с на 100 м 2,84 2,26 0,46 1,88 1,46 1,32 — 0,64 1,42 0,46 1,74 — 0,81 — 0,75 4,62 3,83 2,47 1,86 1,50 1,05 0,85 0,50 0,33 1,16 1,73 1,15 0,01 2,36 — 1,03 Под облаком Вблизи границы В облаке Аа'/10 0 м — 2 4 10 — 3 8 10 — 2 10 9 — 2 12 20 — 1 0 9 — 1 14 14 — 5 1! 12 — 2 3 12 1 0 27 Под облаком Вблизи границы В облаке Форма облаков бмакс.
» бмакс. бмин. змии. 6» 0,24 0,32 0,31 0,20 0;31 Яс Я! !»15 Ас Аз 0,18 0,23 0,26 0,14 0,24 0,20 0,28 0,27 0,16 0,24 1,36 1,51 1,39 0,63 1,08 1,16 1,23 1,12 0,47 0,84 Таблица 17.24. Вертикальные градиенты температуры (т), скоростн (Ас) н нанравлецня (Аа) ветра врн высоте облаков менее 300 м. Обнннск 1а !б ( 1в ) ~г ( та ~ тб ~ тв ) За Характерная особенность распределения температуры, как следует из табл.
17,24,— это уменьшенные в большинстве случаев градиенты температуры вблизи границы (градиент рассчитывался для слоя толщиной 50 м, включающего нижнюю границу облака) н в нижней части облака по сравнению с подоблачным слоем. Эти экспериментальные данные подтверждают вывод теории, который был сформулирован в п. 3 на основе анализа системы уравнений переноса тепла и влаги в атмосфере.
Что касается направления ветра, то в среднем в подоблачном слое наблюдается слабый левый поворот. При этом вероятность небольшого левого и правого поворота ветра почти одинакова, но в отдельных случаях поворот может достигать 40' и более в ту и другую сторону. Вблизи границы и в облаке преобладает правое вращение ветра с высотой. 5.2. Водиость. Первые измерения водности кучевых облаков выполнены в 1946 — 1948 гг. В, А.
Зайцевым с помощью разработанного им самолетного измерителя водности (СИВ). В последующие годы многочисленные наблюдения за водностью облаков различных форм были проведены сотрудниками ГГО, ЦАО, ААНИИ и других научных учреждений, Сведения о водности облаков в районе Москвы приведены в табл. 17.25. В зависимости от сезона года и формы облаков средние значения водности изменяются в сравнительно узких пределах — от 0,16 до 0,42 г/м'. Но поскольку водность зависит от мно- гих факторов, то наблюдается большой разброс индивидуальных значений водности, о чем свидетельствуют большие значения О „ и разности между максимальной (5,";„о) и минимальной (б„*ин) водностью (табл. 17.26). Таблица 17.25. Средине значения водности (г/м') в разные сезоны года Таблица 17.26.
Средняя за год водность (5») и среднее квадратическое отклонение водностн (об ) облаков различных форм в районе Москвы (г/м') К настоящему времени теоретически или экспериментально исследована зависимость водности от температуры, толщины облака, высоты над основанием облака, нертикальной скорости, коэффициента турбулентности и др. Таблица 17.27 содержит опытные данные о водности облаков Яс — 81, Согласно этим данным, при заданной толщине облаков средняя водность облака увеличивается с повышением температуры.
Увеличение толщины облака от 300 до 600 м сопровождается ростом средней (по всему облаку) водности на 80 — 100 !)з при отрицательных температурах и примерно на 60 % при положительных. При дальнейшем увеличении (свыше 600 м) толщины облака средняя водность может даже уменьшаться, что объясняется неоднородностью облака, наличием вием прослоек.
Уровень максимальной водности облаков 51 — Зс располагается между серединой и верхней границей; с увеличением толщины расстояние между этим уровнем н верхней границей увеличивается (от 30 — 40 м при толщине 200 м до 80 — 90 м при толщине 600 м). 4?? 1 е Облака Облака, тумааи и осадки Толлер»тура, 'С Толщина облака, и -В...-~о -М...-а -5...0 5... 10 0,08 О,!5 О,!9 0,23 0,26 0,29 0,32 0,34 0,36 0,38 0,40 0,06 О,!О 0,15 О,!9 0,22 0,24 0,26 0,29 0,3! 0,33 0,35 0,04 0,08 О,!! О,!4 О,!6 О,!8 0,20 0,22 0,24 0,26 0,28 0,03 0,05 0,0? 0,09 О,!! О,!3 0,15 О,!6 О,!? О,!9 0,20 0,02 0,04 0,05 0,0? 0,08 0,09 О,!О 0,1! 0,12 О, !4 0,15 100 150 йОО 250 300 350 400 450 500 550 водности наблюдаются они уменьшаются.
При меньше, чем при более л км..... <! 6» г/ма . .. . О,!7 Ь»„ с г/м' .. 0,67 У...... 2! — а/мулл уабм бл ?=Ю С Рис. !?.23. Зависимость вертикального градиента водности облаков 5! — Бс от Т и т. Таблица !?.2?. Средние аначеннн водности (г/ма) облаков 5с — 5! Наибольшие вертикальные градиенты в нижнем 100-метровом слое, с высотой низких температурах градиенты водности высоких (рис. 17.23). 02 ДЗ 04 йб Об О? ОЗ ОЗ 1,0 Т»С/гООм Распределение водности облаков 5!в — Ав носит более сложный (по сравнению с облаками 8! — Вс) характер.
Нередко в 5!в — Ав отмечается несколько уровней повышенной водности. При толщине их до 1,5 км наиболее часто (в 60 %) наблюдается два уровня повышенной водности (вблизи основания и в середине облака), при толщине 2 — 3 км — три уровня (в 60 — 75 % случаев). Средняя водность (6*) облаков !т)в — Ав с увеличением толщины (га) растет: л" км... (0,5 0,5 — 1,0 1,0 — 2,0 2,0 — 3,0 З,Π— 4,0 б» г/ма 0 !4 0 !9 0,25 0,39 0,42 Максимум повторяемости водности с ростом г*, как правило, смещается в сторону более высоких значений 6*: при а» ( 0,5 км преобладают (53 %) 6* с 0,1 г/м', при 0,5 км ( а» ( 2 км чащ (47 %) встречаются 6*, равные 0,1 — 0,2 г/м', а при з» ) 2 км максимум повторяемости 6* приходится на интервал 0,3 — 0,5 г/м'. Для кристаллических облаков при различных температурах получены следующие средние значения водности: Т оС .. .
— 30... — 25 — 25... — 20 — 20... — 15 — 15... — 10 †!О... — 5 — 5...0 6» г/ма . . 0,0!? 0,024 0,029 0,044 0,073 0,200 51.... 9 9 28 37 43 20 Сравнение этих данных с данными табл. !7.27 показывает, что водность кристаллических облаков значительно меньше водности переохлажденных капельных облаков при тех же температурах. В 66% случаев водность ледяных облаков меньше 0,05 г/м', в 14 % случаев составляет 0,05 — 0,10 г/ма, в 12 % составляет 0,10 — 0,20 г/м' и только в 8 % случаев превышает 0,20 г/м'. По данным В.
Е. Минервина, создавшего метод измерения водности кристаллических облаков, последняя резко убывает с высотой (начиная от земной поверхности) и выше 2 км примерно на порядок меньше водности капельных облаков: ! — 2 2 — 3 3 — 4 4 — 5 >5 0,088 0,032 0,026 0,0!6 0,?4 0,14 0,1? 0,0?8 0,052 4? 28 34 !7 ! Эти данные относятся в основном к верхним частям 15!в — Ав; при выпадении снега измерялась водность облака и осадков. Форма кристаллов в ледяных облаках зависит от условий образования.
Преобладают вытянутые и плоские гексагональные кристаллы; нередко образуются кристаллы неправильной формы, округленные столбики и пластинки. Размеры столбиков 500Х Х150 мкм, а пластинок 50Х2000 мкм. По данным полетов за 1970 и 1971 гг. в США получены следующие значения характеристик облаков верхнего яруса (Св, С! по1- Ьпв, С1 ппс.): число ледяных кристаллов 10 — 25 в 1 л воздуха, длина кристаллов 0,6 — 1,0 мм, водность 0,15 — 0,25 г/м', плотность кристаллов 0,6 — 0,9 г/сма. Между длиной ! и шириной Ь кристалла в форме столбика установлена связь: /5=0,51 при ! ( 0,3 мм; й=- ° 0,197/вл55 при 1~ 0,3 мм.
По этим данным на долю столбиков приходится 75 %, пластинок — 25 %. В период 1957 — 1968 гг. получен обширный экспериментальный материал о водности облаков практически всех форм (кроме облаков верхнего яруса) и во всех крупных географических районах СССР. Приводим в табл. 17.28 сведения о средних значениях (6») и средних квадратических отклонениях (О,) абсолютной водно- 0 Облаем тт»аа» и асалам Тлблнкв 17.28. Средине зивчеяия (Ье) н средине квадратические отклонения (об„) абсолютной водности облаков нз территории СССР в среднем зз год, лето и зиму (г/мт) Зима Лето гол т.с о ° би О,!9 0,23 0,21 0,19 0,11 О,!2 15...10 10...5 5...0 О...— 5 — 5...
†— 10... — 15 — 15..- — 20 — 20... — 25 0,25 0,28 0,26 0,21 О,!7 0,15 0,12 0,09 0,22 0,23 0,22 О,!9 0,15 0,13 0,07 0,04 40! 642 793 1003 442 141 0,25 0,31 0,29 0,23 0,17 0,16 527 1494 3683 7164 5310 2734 806 234 539 1996 2047 1201 4!9 104 0,22 0.15 0,12 О,!3 0,07 0,04 0,23 0,19 0,16 0,15 О,!2 0,09 сти облаков (г/м') всех форм на территории СССР. Число измерений, по которым определено каждое среднее значение, колеблется между несколькими тысячами (максимальиое — 7!64) и несколькими сотнямн (минимальиое — 104). Как и приведенные выше, эти данные подкрепляют вытекающую из теории закономерность: сростом температуры воздуха осредиенная водиость облаков увеличивается (неясным остается лишь уменьшение ее при переходе от температуры 5 — 10 к 10 — 15'С). Такая же зависимость средней водности от температуры сохраняется как для отдельных форм облаков (Ы вЂ” Яс, Хз, Ас, Аз), так и для различных районов СССР (север и запад ЕЧС, Закавказье, Сибирь, Арктика).
Средние значения 6* (преимущественно капельных и смешанных облаков) изменяются от сотых долей до 0,2 — О,З г/м'. Индивидуальные значения 6* изменяются в широких пределах — от значений, близких к нулю, до 2 — 3 г/мз в слоистообразных и волнистообразных и до 20 — ЗО г/м' в кучево-дождевых облаках, о чем свидетельствуют большие значения оз,. Большой интерес представляет аппроксимация повторяемости различных значений водности с помощью некоторых аналитических выражений. С атой целью вводится понятие функции распределения Р(6* ( Х) — зто вероятность того, что водиость облака 6' не превосходит некоторого заданного значения Х. При Х=О функция Р(бе ( 0) =О. С другой стороны, если Х велико (теоретически стремится к бесконечности), то функция Р(6* ( оо) =! (поскольку физически очевидно, что все значения 6а меньше очень большого значения Х, например, 100 г/м').
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
