Leichte, flauschige und luftige Wolken - sie ziehen jeden Tag über unseren Köpfen hinweg und lassen uns den Kopf heben und die bizarren Formen und originellen Figuren bewundern. Manchmal durchbricht es sie Atemberaubender Ausblick Regenbogen, und es passiert - morgens oder abends bei Sonnenuntergang oder Sonnenaufgang leuchten Wolken Sonnenstrahlen, was ihnen einen unglaublichen, atemberaubenden Farbton verleiht. Wissenschaftler untersuchen seit langem Luftwolken und andere Arten von Wolken. Sie gaben Antworten auf Fragen, um was für ein Phänomen es sich handelt und was Wolken sind.

Tatsächlich ist es nicht so einfach, eine Erklärung zu geben. Denn sie bestehen aus gewöhnlichen Wassertröpfchen, welche warme Luft von der Erdoberfläche aufwirbelt. Die größte Menge an Wasserdampf entsteht über den Ozeanen (mindestens 400.000 km3 Wasser verdunsten hier in einem Jahr), an Land - viermal weniger.

Und da es in den oberen Schichten der Atmosphäre viel kälter ist als darunter, kühlt die Luft dort ziemlich schnell ab, der Dampf kondensiert und bildet winzige Wasser- und Eispartikel, wodurch weiße Wolken entstehen. Man kann argumentieren, dass jede Wolke eine Art Feuchtigkeitsgenerator ist, durch den Wasser fließt.

Das Wasser in der Wolke liegt in gasförmigem, flüssigem und festem Zustand vor. Das Wasser in der Wolke und das Vorhandensein von Eispartikeln in ihnen beeinflussen das Aussehen von Wolken, ihre Bildung sowie die Art des Niederschlags. Von der Art der Wolke hängt das Wasser in der Wolke ab, zum Beispiel haben Schauerwolken die größte Zahl Wasser, und im Nimbostratus ist diese Zahl dreimal geringer. Das Wasser in der Wolke wird auch durch die Menge charakterisiert, die darin gespeichert ist – der Wasservorrat der Wolke (in der Wolkensäule enthaltenes Wasser oder Eis).

Aber alles ist nicht so einfach, denn um eine Wolke zu bilden, brauchen Tröpfchen Kondensationskörner - die kleinsten Staub-, Rauch- oder Salzpartikel (wenn wir vom Meer sprechen), an denen sie haften und um die sie sich bilden müssen . Das heißt, selbst wenn die Zusammensetzung der Luft vollständig mit Wasserdampf übersättigt ist, kann sie sich ohne Staub nicht in eine Wolke verwandeln.

Welche Form die Tropfen (Wasser) annehmen, hängt in erster Linie von den Temperaturindikatoren in der oberen Atmosphäre ab:

• wenn die Lufttemperatur der Atmosphäre -10°C übersteigt, bestehen weiße Wolken aus Wassertröpfchen;
• Wenn Temperaturanzeigen die Atmosphäre wird zwischen -10°С und -15°С schwanken, dann wird die Zusammensetzung der Wolken gemischt (Tropfen + kristallin);
• Wenn die Temperatur in der Atmosphäre unter -15 °C liegt, enthalten weiße Wolken Eiskristalle.

Nach entsprechenden Transformationen stellt sich heraus, dass 1 cm3 der Wolke etwa 200 Tropfen enthält, während ihr Radius 1 bis 50 Mikrometer beträgt (die Durchschnittswerte liegen zwischen 1 und 10 Mikrometer).

Cloud-Klassifizierung

Jeder muss sich gefragt haben, was Wolken sind? Wolken bilden sich normalerweise in der Troposphäre, deren obere Grenze in polaren Breiten in einer Entfernung von 10 km, in gemäßigten Breiten in 12 km und in tropischen Breiten in 18 km Entfernung liegt. Oft sind auch andere Arten zu sehen. Perlmutt befindet sich beispielsweise normalerweise in einer Höhe von 20 bis 25 km und Silber in einer Höhe von 70 bis 80 km.

Grundsätzlich haben wir die Möglichkeit, troposphärische Wolken zu beobachten, die in folgende Wolkentypen unterteilt werden: obere, mittlere und untere Schichten sowie vertikale Entwicklung. Fast alle (mit Ausnahme des letzten Typs) treten auf, wenn feuchtwarme Luft aufsteigt.

Befinden sich die Luftmassen der Troposphäre in einem ruhigen Zustand, bilden sich Zirren, Stratuswolken(cirro-stratified, high-stratified und nimbostratus) und wenn sich die Luft in der Troposphäre in Wellen bewegt, erscheinen Kumuluswolken(Cirrocumulus, Altocumulus und Stratocumulus).

Obere Wolken

Dies sind Cirrus-, Cirrocumulus- und Cirrostratus-Wolken. Der Wolkenhimmel sieht aus wie Federn, Wellen oder ein Schleier. Alle von ihnen sind durchscheinend und lassen die Sonnenstrahlen mehr oder weniger ungehindert durch. Sie können sowohl extrem dünn als auch ziemlich dicht (gefiedert geschichtet) sein, was bedeutet, dass Licht sie schwerer durchdringen kann. Bewölktes Wetter signalisiert das Herannahen einer Hitzefront.

Zirruswolken können auch über Wolken auftreten. Sie sind in Streifen angeordnet, die das Himmelsgewölbe durchqueren. In der Atmosphäre befinden sie sich über den Wolken. Niederschlag fällt in der Regel nicht aus ihnen heraus.

Mittlere Breiten haben weiße Wolken Oberstufe normalerweise in einer Höhe von 6 bis 13 km, in den Tropen - viel höher (18 km). In diesem Fall kann die Dicke der Wolken von mehreren hundert Metern bis zu Hunderten von Kilometern reichen, die sich über den Wolken befinden können.

Die Bewegung der Wolken der oberen Schicht über den Himmel hängt hauptsächlich von der Windgeschwindigkeit ab, kann also zwischen 10 und 200 km/h variieren. Der Wolkenhimmel besteht aus kleinen Eiskristallen, aber das Wetter der Wolken gibt praktisch keinen Niederschlag (und wenn doch, dann messen Sie sie an dieser Moment es gibt keine Möglichkeit).

Mittlere Wolken (von 2 bis 6 km)

Dies sind Cumuluswolken und Stratuswolken. In gemäßigten und polaren Breiten befinden sie sich in einer Entfernung von 2 bis 7 km über der Erde, in tropischen Breiten können sie etwas höher ansteigen - bis zu 8 km. Alle haben eine gemischte Struktur und bestehen aus Wassertröpfchen, die mit Eiskristallen vermischt sind. Da die Höhe gering ist, warme Zeit Jahre bestehen hauptsächlich aus Wasser, in Kälte - aus Eiströpfchen. Der Niederschlag von ihnen erreicht zwar nicht die Oberfläche unseres Planeten - er verdunstet auf der Straße.

Cumuluswolken sind leicht transparent und befinden sich über den Wolken. Die Farbe der Wolken ist weiß oder grau, stellenweise verdunkelt und hat die Form von Schichten oder parallelen Reihen von abgerundeten Massen, Wellen oder riesigen Flocken. Dunstige oder wellige Stratuswolken sind ein Schleier, der allmählich den Himmel bedeckt.

Sie entstehen hauptsächlich, wenn eine Kaltfront eine Warmfront nach oben drückt. Und obwohl der Niederschlag den Boden nicht erreicht, signalisiert das Erscheinen von mittleren Wolken fast immer (außer vielleicht turmförmigen) eine Wetteränderung zum Schlechteren (z. B. zu einem Gewitter oder Schneefall). Dies geschieht aufgrund der Tatsache, dass kalte Luft Es ist viel schwerer als warme Luft und bewegt sich entlang der Oberfläche unseres Planeten. Es verdrängt sehr schnell erwärmte Luftmassen nach oben. Aus diesem Grund bilden sich bei einem starken vertikalen Anstieg warmer Luft zuerst weiße Wolken der mittleren Ebene und dann Regenwolken, deren Wolken Donner und Blitz tragen.

Niedrigere Wolken (bis zu 2 km)

Stratuswolken, Regenwolken und Cumuluswolken enthalten Wassertröpfchen, die in der kalten Jahreszeit gefrieren und sich in Schnee- und Eispartikel verwandeln. Sie befinden sich ziemlich niedrig - in einer Entfernung von 0,05 bis 2 km und sind eine dichte, gleichmäßige, niedrig überhängende Decke, die sich selten über Wolken (andere Arten) befindet. Die Farbe der Wolken ist grau. Stratuswolken sind wie große Wellen. Bewölktes Wetter wird oft von Niederschlägen (leichter Regen, Schnee, Nebel) begleitet.

Wolken der vertikalen Entwicklung (Konventionen)

Cumuluswolken selbst sind ziemlich dicht. Die Form ist ein bisschen wie Kuppeln oder Türme mit abgerundeten Umrissen. Cumulus-Wolken bei böiger Wind kann reißen. Sie befinden sich in einer Entfernung von 800 Metern von Erdoberfläche und darüber beträgt die Dicke 1 bis 5 km. Einige von ihnen können sich in Cumulonimbuswolken verwandeln und sich über den Wolken absetzen.

Cumulonimbus-Wolken können ziemlich hoch sein (bis zu 14 km). Ihre unteren Ebenen enthalten Wasser, die oberen Eiskristalle. Ihr Erscheinen wird immer von Schauern, Gewittern, in einigen Fällen von Hagel begleitet.

Cumulus und Cumulonimbus entstehen im Gegensatz zu anderen Wolken nur bei einem sehr schnellen vertikalen Aufstieg feuchter Luft:

1. Feuchte Warmluft steigt extrem intensiv auf.
2. Oben gefrieren Wassertröpfchen, der obere Teil der Wolke wird schwerer, senkt sich und streckt sich dem Wind entgegen.
3. Eine Viertelstunde später setzt ein Gewitter ein.

Wolken der oberen Atmosphäre

Manchmal kann man am Himmel Wolken beobachten, die sich in der oberen Atmosphäre befinden. Beispielsweise bilden sich in 20 bis 30 km Höhe perlmuttartige Himmelswolken, die hauptsächlich aus Eiskristallen bestehen. Und vor Sonnenuntergang oder Sonnenaufgang sieht man oft silberne Wolken in der oberen Atmosphäre in einer Entfernung von etwa 80 km (es ist interessant, dass diese Himmelswolken erst im 19. Jahrhundert entdeckt wurden).

Wolken in dieser Kategorie können sich über den Wolken befinden. Beispielsweise ist eine Kappenwolke eine kleine horizontale Altostratuswolke, die sich häufig über Wolken befindet, nämlich über Cumulonimbus und Cumulus. Dieser Typ Wolken können sich bei Vulkanausbrüchen über einer Aschewolke oder einer Feuerwolke bilden.

Wie lange leben wolken

Die Lebensdauer von Wolken hängt direkt von der Luftfeuchtigkeit in der Atmosphäre ab. Wenn es klein ist, verdunsten sie ziemlich schnell (z. B. gibt es weiße Wolken, die nicht länger als 10-15 Minuten leben). Wenn es viele sind, können sie eine ganze Weile durchhalten. lange Zeit, warten auf die Bildung bestimmter Bedingungen und fallen in Form von Niederschlag auf die Erde.

Egal wie lange eine Wolke lebt, sie befindet sich nie in einem unveränderten Zustand. Die Partikel, aus denen es besteht, verdunsten ständig und tauchen wieder auf. Auch wenn die Wolke äußerlich ihre Höhe nicht ändert, ist sie tatsächlich in ständiger Bewegung, da die darin enthaltenen Tröpfchen nach unten sinken, in die Luft unter der Wolke gelangen und verdunsten.

Wolke zu Hause

Weiße Wolken sind ziemlich einfach zu Hause zu machen. Zum Beispiel lernte ein niederländischer Künstler, wie man es in einer Wohnung herstellt. Dazu ließ er bei einer bestimmten Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Beleuchtung ein wenig Dampf aus der Nebelmaschine ab. Die Wolke, die sich einige Minuten lang halten kann, reicht völlig aus, um ein erstaunliches Phänomen zu fotografieren.

Kumuluswolken- tagsüber dichte, hellweiße Wolken mit deutlicher Höhenentwicklung. Verbunden mit der Entwicklung der Konvektion in der unteren und teilweise mittleren Troposphäre.

Kumuluswolken treten am häufigsten in kalten Luftmassen im hinteren Teil eines Zyklons auf, werden jedoch häufig in warmen Luftmassen in Zyklonen und Antizyklonen (mit Ausnahme des zentralen Teils der letzteren) beobachtet.

In gemäßigten und hohen Breiten werden sie hauptsächlich in der warmen Jahreszeit (zweite Frühlingshälfte, Sommer und erste Herbsthälfte) und in den Tropen das ganze Jahr über beobachtet. In der Regel erscheinen sie mitten am Tag und werden am Abend zerstört (obwohl sie nachts über dem Meer beobachtet werden können).

Arten von Cumuluswolken:

Cumuluswolken sind dicht und vertikal gut entwickelt. Sie haben weiße gewölbte oder Cumulus-Spitzen mit einer flachen Basis, die gräulich oder bläulich ist. Die Umrisse sind scharf, jedoch können bei starkem böigem Wind die Kanten einreißen.

Cumulus-Wolken befinden sich am Himmel in Form von einzelnen seltenen oder signifikanten Wolkenansammlungen, die fast den gesamten Himmel bedecken. Einzelne Kumuluswolken sind normalerweise zufällig verstreut, können aber Grate und Ketten bilden. Gleichzeitig befinden sich ihre Basen auf der gleichen Ebene.

Die Höhe der unteren Grenze der Kumuluswolken hängt stark von der Feuchtigkeit der Oberflächenluft ab und beträgt meistens 800 bis 1500 m, und in trockenen Luftmassen (insbesondere in den Steppen und Wüsten) kann sie manchmal 2-3 km betragen sogar 4-4,5 km.

Gründe für die Bildung von Wolken. Kondensationsgrad (Taupunkt)

Atmosphärische Luft enthält immer eine gewisse Menge Wasserdampf, der durch die Verdunstung von Wasser von der Land- und Meeresoberfläche entsteht. Die Verdunstungsrate hängt hauptsächlich von Temperatur und Wind ab. Je höher die Temperatur und je größer die Dampfleistung, desto stärker die Verdunstung.

Luft kann bis zu einer gewissen Grenze Wasserdampf aufnehmen, bis es wird reich. Wenn gesättigte Luft erhitzt wird, erhält sie wieder die Fähigkeit, Wasserdampf aufzunehmen, dh sie wird wieder ungesättigt. Wenn ungesättigte Luft abkühlt, nähert sie sich der Sättigung. Die Fähigkeit der Luft, mehr oder weniger Wasserdampf aufzunehmen, hängt also von der Temperatur ab.

Als Wasserdampfmenge wird die momentan in der Luft enthaltene Menge (in g pro 1 m3) bezeichnet absolute Feuchtigkeit.

Das Verhältnis der Menge an Wasserdampf, die zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Luft vorhanden ist, zu der Menge, die sie bei einer bestimmten Temperatur aufnehmen kann, wird als bezeichnet relative Luftfeuchtigkeit und wird in Prozent gemessen.

Der Moment des Übergangs der Luft von einem ungesättigten Zustand in einen gesättigten Zustand wird als bezeichnet Taupunkt(Kondensationsgrad). Je niedriger die Lufttemperatur, desto weniger Wasserdampf kann sie enthalten und desto höher relative Luftfeuchtigkeit. Das bedeutet, dass bei kälterer Luft der Taupunkt schneller erreicht wird.

Beim Einsetzen des Taupunktes, d. h. wenn die Luft vollständig mit Wasserdampf gesättigt ist, wenn sich die relative Luftfeuchtigkeit 100 % nähert, Kondensation von Wasserdampf- der Übergang von Wasser vom gasförmigen in den flüssigen Zustand.

Wenn Wasserdampf in der Atmosphäre in einer Höhe von mehreren zehn bis hundert Metern und sogar Kilometern kondensiert, Wolken.

Dies geschieht durch die Verdunstung von Wasserdampf von der Erdoberfläche und seinen Aufstieg durch aufsteigende warme Luftströme. Wolken bestehen je nach Temperatur aus Wassertropfen oder Eis- und Schneekristallen. Diese Tröpfchen und Kristalle sind so klein, dass selbst schwache Aufwinde sie in der Atmosphäre halten. Wolken, die mit Wasserdampf übersättigt sind und einen dunkelvioletten oder fast schwarzen Farbton haben, werden Wolken genannt.

Die Struktur der Kumuluswolke, die das aktive TVP krönt

Luftströmungen in Cumuluswolken

Thermische Strömung ist eine Säule aufsteigender Luft. Die aufsteigende warme Luft wird durch kalte Luft von oben ersetzt, und an den Rändern des Luftstroms bilden sich Zonen mit nach unten gerichteter Luftbewegung. Je stärker die Strömung, d.h. Je schneller die warme Luft aufsteigt, desto schneller erfolgt der Austausch und desto schneller sinkt die kalte Luft an den Rändern ab.

In den Wolken laufen diese Prozesse natürlich weiter. Warme Luft steigt auf, kühlt ab und kondensiert. Wassertropfen fallen zusammen mit kalter Luft von oben herunter und ersetzen die warme. Dadurch entsteht ein Luftwirbel mit starkem Anstieg in der Mitte und einer ebenso starken Abwärtsbewegung entlang der Ränder.

Die Bildung von Gewitterwolken. Lebenszyklus einer Gewitterwolke

Die notwendigen Bedingungen für die Bildung einer Gewitterwolke sind das Vorhandensein von Bedingungen für die Entwicklung von Konvektion oder eines anderen Mechanismus, der aufsteigende Strömungen erzeugt, eine ausreichende Feuchtigkeitsversorgung für die Niederschlagsbildung und das Vorhandensein einer Struktur, in der ein Teil der Wolke vorhanden ist Partikel befinden sich in einem flüssigen Zustand und einige in einem eisigen Zustand. Es gibt frontale und lokale Gewitter: Im ersten Fall ist die Entwicklung der Konvektion auf den Durchgang der Front zurückzuführen und im zweiten Fall auf eine ungleichmäßige Erwärmung der darunter liegenden Oberfläche innerhalb einer Luftmasse.

Kann kaputt gehen Lebenszyklus Gewitterwolke in mehrere Stufen:

• Bildung von Cumulus-Wolken und deren Entwicklung aufgrund von Instabilität der lokalen Luftmasse und Konvektion: Bildung von Cumulonimbus-Wolken;
• die maximale Phase der Entwicklung einer Cumulonimbuswolke, wenn es zu intensivsten Niederschlägen, böigen Winden beim Durchzug einer Gewitterfront sowie dem stärksten Gewitter kommt. Auch diese Phase ist durch intensive Luftbewegungen nach unten gekennzeichnet;
• Zerstörung eines Gewitters (Zerstörung von Cumulonimbus-Wolken), Abnahme der Intensität von Niederschlägen und Gewittern bis zu ihrer Beendigung).

Lassen Sie uns also näher auf die einzelnen Stadien der Entwicklung eines Gewitters eingehen.

Bildung von Kumuluswolken

Angenommen, als Ergebnis des Durchgangs der Front oder der starken Erwärmung der darunter liegenden Oberfläche durch die Sonnenstrahlen gibt es eine Konvektionsbewegung von Luft. Wenn die Atmosphäre instabil ist, steigt warme Luft auf. Beim Aufsteigen kühlt die Luft adiabatisch ab und erreicht eine bestimmte Temperatur, bei der die Kondensation der darin enthaltenen Feuchtigkeit beginnt. Wolken beginnen sich zu bilden. Während der Kondensation wird Wärmeenergie freigesetzt, die ausreicht, um die Luft weiter aufzusteigen. In diesem Fall wird die Entwicklung einer Cumulus-Wolke entlang der Vertikalen beobachtet. Die Geschwindigkeit der vertikalen Entwicklung kann 5 bis 20 m/s betragen, sodass die Obergrenze der gebildeten Kumulonimbuswolke selbst in der lokalen Luftmasse 8 oder mehr Kilometer über der Erdoberfläche erreichen kann. Diese. Innerhalb von etwa 7 Minuten kann eine Cumulus-Wolke auf eine Höhe in der Größenordnung von 8 km anwachsen und sich in eine Cumulonimbus-Wolke verwandeln. Sobald eine vertikal wachsende Kumuluswolke in einer bestimmten Höhe die Nullisotherme (Gefriertemperatur) passiert hat, beginnen sich Eiskristalle in ihrer Zusammensetzung zu zeigen, obwohl die Gesamtzahl der Tröpfchen (bereits unterkühlt) dominiert. Zu beachten ist, dass auch bei Temperaturen von minus 40 Grad unterkühlte Wassertropfen entstehen können. Gleichzeitig beginnt der Prozess der Niederschlagsbildung. Sobald Niederschlag aus der Wolke einsetzt, beginnt die zweite Stufe der Entwicklung eines Gewitters.

Maximalphase der Gewitterentwicklung

Zu diesem Zeitpunkt hat die Cumulonimbus-Wolke bereits ihre maximale vertikale Entwicklung erreicht, d.h. erreichte die "verriegelnde" Schicht stabilerer Luft - die Tropopause. Daher beginnt sich die Spitze der Wolke anstelle einer vertikalen Entwicklung in einer horizontalen Richtung zu entwickeln. Der sogenannte "Amboss" erscheint, der ist Spindrift-Wolken bestehend aus Eiskristallen. In der Wolke selbst bilden konvektive Strömungen aufsteigende Luftströme (von der Basis zur Wolkenspitze), und Niederschlag verursacht absteigende Strömungen (von der Wolkenspitze zu ihrer Basis und dann vollständig zur Erdoberfläche gerichtet). Niederschlag kühlt die angrenzende Luft ab, teilweise um 10 Grad. Die Luft wird dichter, und ihr Fall auf die Erdoberfläche nimmt zu und wird schneller. In einem solchen Moment, meist in den ersten Minuten eines Regengusses, können in Bodennähe böige Windverstärkungen beobachtet werden, die für die Luftfahrt gefährlich sind und erhebliche Schäden anrichten können. Sie werden manchmal fälschlicherweise als "Tornado" bezeichnet, wenn es keinen echten Tornado gibt. Gleichzeitig wird das intensivste Gewitter beobachtet. Niederschlag führt zum Überwiegen absteigender Luftströmungen in einer Gewitterwolke. Die dritte, letzte Stufe der Entwicklung eines Gewitters steht bevor - die Zerstörung eines Gewitters.

Zerstörung durch Blitzsturm

Die aufsteigenden Luftströmungen in der Cumulonimbus-Wolke werden durch absteigende Strömungen ersetzt, wodurch der Zutritt von warmer und feuchter Luft, die für die vertikale Entwicklung der Wolke verantwortlich ist, blockiert wird. Die Gewitterwolke wird vollständig zerstört, und am Himmel verbleibt nur ein „Amboss“ aus Cirruswolken, der im Hinblick auf die Bildung eines Gewitters absolut aussichtslos ist.

Gefahren im Zusammenhang mit dem Fliegen in der Nähe von Cumuluswolken

Wie oben erwähnt, entstehen Wolken durch die Kondensation aufsteigender warmer Luft. In der Nähe des unteren Randes von Cumuluswolken beschleunigt warme Luft, weil. die Umgebungstemperatur sinkt und die Substitution erfolgt schneller. Der Hängegleiter, der diesen warmen Luftstrom aufnimmt, kann den Moment verpassen, in dem seine horizontale Geschwindigkeit noch höher ist als die Steiggeschwindigkeit, und zusammen mit der aufsteigenden Luft in die Wolke gesaugt werden.

In der Wolke ist die Sicht aufgrund der hohen Konzentration an Wassertröpfchen nahezu Null bzw. der Hängegleiter verliert sofort die Orientierung im Raum und kann nicht mehr sagen, wo und wie er fliegt.

Wenn warme Luft sehr schnell aufsteigt (z. B. in einer Gewitterwolke), kann der Drachen im schlimmsten Fall versehentlich in eine benachbarte Zone mit aufsteigender und fallender Luft geraten, was zu einem Überschlag und höchstwahrscheinlich zur Zerstörung des Geräts führt . Oder der Pilot wird mit starker Minustemperatur und verdünnter Luft in die Höhe gehoben.

Analyse und kurzfristige Wettervorhersage. atmosphärische Fronten. Äußere Anzeichen von sich nähernden Kalt- und Warmfronten

In früheren Vorträgen habe ich über die Möglichkeit gesprochen, fliegendes und nicht fliegendes Wetter, die Annäherung der einen oder anderen atmosphärischen Front vorherzusagen.

Daran erinnere ich Sie atmosphärische Front ist eine Übergangszone in der Troposphäre zwischen benachbarten Luftmassen mit unterschiedlichen physikalische Eigenschaften.

Beim Ersetzen und Mischen einer Luftmasse mit einer anderen mit hervorragenden physikalischen Eigenschaften - Temperatur, Druck, Feuchtigkeit - verschiedene Naturphänomen, mit dem die Bewegung dieser Luftmassen analysiert und vorhergesagt werden kann.

Wenn sich also eine Warmfront nähert, erscheinen ihre Vorläufer, Zirruswolken, an einem Tag. Sie schweben wie Federn in einer Höhe von 7-10 km. Zu dieser Zeit Atmosphärendruck sinkt. Die Ankunft einer Warmfront ist normalerweise mit einer Erwärmung und heftigen, nieselnden Niederschlägen verbunden.

Im Gegensatz dazu sind mit dem Einsetzen einer Kaltfront Stratocumulus-Regenwolken verbunden, die sich wie Berge oder Türme auftürmen, und Niederschlag von ihnen fällt in Form von Schauern mit Böen und Gewittern. Mit dem Durchzug einer Kaltfront sind Abkühlung und Windzunahme verbunden.

Zyklone und Antizyklone

Die Erde dreht sich und auch die sich bewegenden Luftmassen sind an dieser Kreisbewegung beteiligt und drehen sich spiralförmig. Diese riesigen atmosphärischen Wirbelstürme werden Zyklone und Antizyklone genannt.

Zyklon- ein atmosphärischer Wirbel mit großem Durchmesser und reduziertem Luftdruck in der Mitte.

Antizyklon- atmosphärischer Wirbel mit erhöhtem Luftdruck in der Mitte und allmählicher Abnahme vom zentralen Teil zur Peripherie.

Wir können auch den Beginn eines Zyklons oder Antizyklons vorhersagen, indem wir das Wetter ändern. So bringt der Zyklon bewölktes Wetter mit Niederschlägen im Sommer und Schneefall im Winter mit sich. Und das Antizyklon - klares oder bewölktes Wetter, Ruhe und Niederschlagsmangel. Es gibt eine stabile Natur des Wetters, d.h. es ändert sich im Laufe der Zeit nicht merklich. Aus flugtechnischer Sicht interessieren uns natürlich eher Antizyklone.

Kaltfront. Wolkenstruktur in einer Kaltfront

Gehen wir zurück zu den Fronten. Wenn wir sagen, dass eine Kaltfront "kommt", meinen wir, dass sich eine große Masse kalter Luft in Richtung wärmerer Luft bewegt. Kalte Luft ist schwerer, warme Luft ist leichter, so dass die vorrückende kalte Masse unter die warme zu kriechen scheint und sie nach oben drückt. Dadurch entsteht eine starke Aufwärtsbewegung der Luft.

Die schnell aufsteigende warme Luft kühlt in der oberen Atmosphäre ab und kondensiert, Wolken entstehen. Wie gesagt, es gibt eine stetige Aufwärtsbewegung der Luft, so dass die Wolken, die ständig mit warmer, feuchter Luft versorgt werden, aufsteigen. Diese. eine Kaltfront bringt Cumulus, Stratocumulus und Regenwolken mit guter vertikaler Entwicklung.

Die Kaltfront bewegt sich, die Warmfront wird nach oben geschoben und die Wolken werden mit kondensierter Feuchtigkeit übersättigt. Irgendwann schüttet es in Strömen, als würde es überschüssiges Wasser abwerfen, bis die Kraft der Aufwärtsbewegung warmer Luft die Schwerkraft der Wassertröpfchen wieder übersteigt.

Warme Vorderseite. Wolkenstruktur in einer Warmfront

Stellen Sie sich nun das umgekehrte Bild vor: warme Luft bewegt sich in Richtung kalter Luft. Warme Luft ist leichter und kriecht bei Bewegung auf kalte Luft, der atmosphärische Druck sinkt, weil. wieder eine Säule mehr leichte Luft drückt weniger.

Wenn die warme Luft aufsteigt, kühlt sie ab und kondensiert. Bewölkt erscheint. Aber es gibt keine Aufwärtsbewegung der Luft: Die kalte Luft hat sich schon unten ausgebreitet, sie hat nichts zu verdrängen, die warme Luft ist schon oben. Weil keine Luftbewegung nach oben, warme Luft wird gleichmäßig gekühlt. Die Bewölkung erweist sich als kontinuierlich, ohne vertikale Entwicklung - Zirruswolken.

Gefahren im Zusammenhang mit dem Einsetzen von Kalt- und Warmfronten

Wie ich bereits sagte, ist der Beginn einer Kaltfront durch eine starke Aufwärtsbewegung warmer Luft und als Folge davon durch die Überentwicklung von Quellwolken und Gewittern gekennzeichnet. Darüber hinaus führt eine scharfe Änderung der Aufwärtsbewegung warmer Luft und der angrenzenden Abwärtsbewegung kalter Luft, die versucht, sie zu ersetzen, zu starken Turbulenzen. Der Pilot spürt dies als starke Turbulenz mit scharfen plötzlichen Rollen und Absenken / Anheben der Nase des Geräts.

Turbulenzen können im schlimmsten Fall zu einem Salto führen, zudem sind die Start- und Landevorgänge des Geräts kompliziert, das Fliegen in Hangnähe erfordert mehr Konzentration.

Häufige und schwere Gewitter können einen unaufmerksamen oder mitgerissenen Piloten mitreißen, und bereits in der Wolke schlägt ein Purzelbaum in große Höhe, wo es kalt ist und kein Sauerstoff vorhanden ist - und möglicherweise den Tod.

Eine Warmfront nützt wenig für gute Segelflüge und birgt keine Gefahr, außer vielleicht die Gefahr nass zu werden.

Nebenfronten

Ein Abschnitt innerhalb der gleichen Luftmasse, aber zwischen Luftregionen mit unterschiedlichen Temperaturen, wird genannt Nebenfront. Sekundäre Kaltfronten finden sich nahe der Erdoberfläche in barischen Trögen (Regionen verringerter Druck) im hinteren Teil des Zyklons hinter der Hauptfront, wo die Konvergenz des Windes stattfindet.

Es kann mehrere sekundäre Kaltfronten geben, und jede trennt kalte Luft von kälterer Luft. Das Wetter an der sekundären Kaltfront ist ähnlich dem Wetter an der Kaltfront, aber aufgrund geringerer Temperaturkontraste sind alle Wetterphänomene weniger ausgeprägt, d.h. Wolken sind weniger entwickelt, sowohl vertikal als auch horizontal. Niederschlagszone, 5-10 km.

Im Sommer überwiegen an sekundären Kaltfronten Quellwolken mit Gewittern, Hagel, Sturmböen, starken Turbulenzen und Vereisung, im Winter allgemeine Blizzards, Schneestürme, die die Sicht auf weniger als 1 km beeinträchtigen. Vertikal wird die Front im Sommer bis zu 6 km und im Winter bis zu 1-2 km ausgebaut.

Okklusionsfronten

Okklusionsfronten entstehen durch das Schließen von Kalt- und Warmfronten und die Verdrängung warmer Luft nach oben. Der Verschlussprozess findet in Zyklonen statt, wo eine Kaltfront, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt, eine Warmfront überholt. In diesem Fall löst sich die warme Luft vom Boden und wird nach oben gedrückt, und die Front nahe der Erdoberfläche bewegt sich im Wesentlichen bereits unter dem Einfluss der Bewegung zweier kalter Luftmassen.

Es stellt sich heraus, dass drei Luftmassen an der Bildung der Okklusionsfront beteiligt sind – zwei kalte und eine warme. Ist die kalte Luftmasse hinter der Kaltfront wärmer als die kalte Masse vor der Front, so wird sie, indem sie die warme Luft nach oben verdrängt, gleichzeitig selbst auf die vordere, kältere Masse strömen. Diese Front heißt warme Okklusion(Abb. 1).

Reis. 1. Vorderseite der warmen Okklusion im Vertikalschnitt und auf der Wetterkarte.

Wenn die Luftmasse hinter der Kaltfront kälter ist als die Luftmasse vor der Warmfront, dann strömt diese hintere Masse sowohl unter die warme als auch unter die vordere kalte Luftmasse. Diese Front heißt kalte Okklusion(Abb. 2).

Reis. 2. Kalte Okklusionsfront im Vertikalschnitt und auf der Wetterkarte.

Okklusionsfronten durchlaufen in ihrer Entwicklung mehrere Stadien. Die schwierigsten Wetterbedingungen an den Okklusionsfronten werden im ersten Moment der Schließung der thermischen und kalten Front beobachtet. Während dieser Zeit ist das Wolkensystem eine Kombination aus Wolken von Warm- und Kaltfronten. Niederschlag allgemeiner Art beginnt aus geschichteten Nimbus- und Cumulonimbus-Wolken zu fallen, in der vorderen Zone verwandeln sie sich in Schauer.

Der Wind vor der warmen Okklusionsfront nimmt zu, nach ihrem Durchgang schwächt er sich ab und dreht nach rechts.

Vor der Okklusionskaltfront steigert sich der Wind zu einem Sturm, nach dessen Durchzug schwächt er ab und dreht scharf nach rechts. Während warme Luft in höhere Schichten verdrängt wird, erodiert die Okklusionsfront allmählich, die vertikale Kraft des Wolkensystems nimmt ab und wolkenlose Räume entstehen. Nimbostratus-Trübung wird allmählich zu Stratus, Altostratus zu Altocumulus und Cirrostratus zu Cirrocumulus. Regen hört auf. Der Durchgang alter Okklusionsfronten manifestiert sich in der Strömung von hohen Kumuluswolken von 7-10 Punkten.

Bedingungen für die Navigation durch die Okklusionsfrontzone in Erstphase Entwicklungen unterscheiden sich fast nicht von den Bedingungen der Navigation beim Überqueren der Zone von Warm- oder Kaltfronten.

Gewitter innerhalb der Masse

Gewitter werden im Allgemeinen in zwei Haupttypen eingeteilt: in Masse und frontal. Die häufigsten Gewitter sind intramassige (lokale) Gewitter, die weit entfernt von den Frontalzonen auftreten und auf die Eigenschaften lokaler Luftmassen zurückzuführen sind.

intramassiges Gewitter ist ein Gewitter, das mit Konvektion innerhalb einer Luftmasse verbunden ist.

Die Dauer solcher Gewitter ist kurz und überschreitet in der Regel eine Stunde nicht. Lokale Gewitter können einer oder mehreren Zellen von Cumulonimbuswolken zugeordnet werden und durchlaufen die üblichen Entwicklungsstadien: Entstehung einer Cumuluswolke, Überentwicklung zum Gewitter, Niederschlag, Zerfall.

Normalerweise sind Gewitter innerhalb der Masse mit einer einzelnen Zelle verbunden, obwohl es auch mehrzellige Gewitter innerhalb der Masse gibt. Bei mehrzelliger Gewitteraktivität erzeugen die absteigenden Kaltluftströme der „Mutter“-Wolke Aufwinde, die die „Tochter“-Wolke bilden. Sturmwolke. Somit kann eine Reihe von Zellen gebildet werden.

Anzeichen für besseres Wetter

1. Der Luftdruck ist hoch, nahezu unverändert oder steigt langsam an.
2. Die Temperaturschwankungen im Tagesverlauf sind stark ausgeprägt: Tagsüber ist es heiß, nachts ist es kühl.
3. Der Wind ist schwach, verstärkt sich gegen Mittag, lässt abends nach.
4. Der Himmel ist den ganzen Tag wolkenlos oder mit Quellwolken bedeckt, die am Abend verschwinden. Die relative Luftfeuchtigkeit nimmt tagsüber ab und steigt nachts an.
5. Tagsüber ist der Himmel strahlend blau, die Dämmerung ist kurz, die Sterne funkeln schwach. Am Abend ist die Morgendämmerung gelb oder orange.
6. Starker Tau oder Frost in der Nacht.
7. Nebel über dem Tiefland, der sich nachts verstärkt und tagsüber verschwindet.
8. Nachts ist es im Wald wärmer als auf dem Feld.
9. Rauch steigt aus Schornsteinen und Feuer.
10. Schwalben fliegen hoch.

Anzeichen für schlechtes Wetter

1. Der Druck schwankt stark oder fällt kontinuierlich ab.
2. Tageskurs Temperatur ist schwach ausgeprägt oder mit einer Verletzung des allgemeinen Verlaufs (z. B. nachts steigt die Temperatur).
3. Der Wind verstärkt sich, ändert scharf seine Richtung, die Bewegung der unteren Wolkenschichten fällt nicht mit der Bewegung der oberen zusammen.
4. Die Bewölkung nimmt zu. Auf der westlichen oder südwestlichen Seite des Horizonts erscheinen Cirrostratus-Wolken die sich über den ganzen Himmel ausbreiteten. Sie werden durch Altostratus- und Nimbostratuswolken ersetzt.
5. Seit dem Morgen ist es stickig. Cumulus-Wolken wachsen nach oben und verwandeln sich in Cumulonimbus - zu einem Gewitter.
6. Morgen- und Abenddämmerung sind rot.
7. Nachts lässt der Wind nicht nach, sondern verstärkt sich.
8. Lichtkreise (Halos) erscheinen in Cirrostratus-Wolken um Sonne und Mond. In den Wolken der mittleren Reihe - Kronen.
9. Es gibt keinen Morgentau.
10. Schwalben fliegen tief. Ameisen verstecken sich in Ameisenhaufen.

Stationäre Wellen

Stationäre Wellen- Dies ist eine Art Umwandlung der horizontalen Luftbewegung in eine Welle. Eine Welle kann entstehen, wenn sich schnell bewegende Luftmassen auf Gebirgszüge von beträchtlicher Höhe treffen. Eine notwendige Bedingung für das Auftreten einer Welle ist die Stabilität der Atmosphäre, die sich bis zu einer beträchtlichen Höhe erstreckt.

Um das Modell einer atmosphärischen Welle zu sehen, können Sie zum Bach gehen und sehen, wie die Strömung um den untergetauchten Stein herum stattfindet. Wasser, das um einen Stein fließt, steigt davor auf und bildet eine Art Faserplatte. Hinter dem Stein bilden sich Wellen oder eine Reihe von Wellen. Diese Wellen können in einem schnellen und tiefen Strom ziemlich groß sein. Etwas Ähnliches passiert in der Atmosphäre.

Wenn ein Gebirge überströmt wird, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit zu und der Druck darin ab. Daher werden die oberen Luftschichten etwas reduziert. Nach dem Passieren der Spitze verringert die Strömung ihre Geschwindigkeit, der Druck in ihr steigt und ein Teil der Luft strömt nach oben. Ein solcher Schwingungsimpuls kann eine wellenförmige Bewegung der Strömung hinter dem Grat hervorrufen (Abb. 3).

Reis. 3. Schema der Bildung stehender Wellen:
1 - ungestörter Fluss; 2 - Abwärtsströmung über das Hindernis; 3 - linsenförmige Wolke an der Spitze der Welle; 4 - Kappenwolke; 5 - Rotationswolke am Fuß der Welle

Diese stationären Wellen breiten sich oft bis in große Höhen aus. Registriert wurde die Verdunstung eines Segelflugzeugs in einem Wellenstrom bis zu einer Höhe von mehr als 15.000 m. Die Vertikalgeschwindigkeit der Welle kann mehrere zehn Meter pro Sekunde erreichen. Die Abstände zwischen benachbarten "Bumps" oder der Wellenlängenbereich von 2 bis 30 km.

Die Luftströmung hinter dem Berg ist in der Höhe in zwei stark voneinander abweichende Schichten unterteilt – eine turbulente Subwellenschicht, deren Dicke mehrere hundert Meter bis mehrere Kilometer beträgt, und eine darüber liegende laminare Wellenschicht.

Es ist möglich, Wellenströmungen zu verwenden, wenn in der turbulenten Zone ein zweiter ausreichend hoher Grat und ein solcher Abstand vorhanden ist, dass die Rotorzone von dem ersten den zweiten Grat nicht beeinflusst. In diesem Fall tritt der Pilot ausgehend vom zweiten Grat sofort in die Wellenzone ein.

Bei ausreichender Luftfeuchtigkeit bilden sich auf den Wellenspitzen linsenförmige Wolken. Der untere Rand solcher Wolken befindet sich in einer Höhe von mindestens 3 km und ihre vertikale Entwicklung erreicht 2 - 5 km. Es ist auch möglich, direkt über der Bergspitze eine Kappenwolke und dahinter Rotorwolken zu bilden.

Trotz starker Wind(eine Welle kann auftreten, wenn die Windgeschwindigkeit mindestens 8 m/s beträgt), diese Wolken sind relativ zum Boden bewegungslos. Nähert sich ein bestimmtes „Teilchen“ des Luftstroms der Spitze eines Berges oder einer Welle, kondensiert die darin enthaltene Feuchtigkeit und es bildet sich eine Wolke.

Hinter dem Berg löst sich der gebildete Nebel auf und das "Teilchen" des Baches wird wieder durchsichtig. Oberhalb des Berges und an den Wellenspitzen nimmt die Geschwindigkeit des Luftstroms zu.

Dabei sinkt der Luftdruck. Aus dem Schulfach Physik (Gasgesetze) ist bekannt, dass bei Druckabfall und bei fehlendem Wärmeaustausch mit Umfeld Lufttemperatur sinkt.

Eine Abnahme der Lufttemperatur führt zur Kondensation von Feuchtigkeit und zur Bildung von Wolken. Hinter dem Berg verlangsamt sich die Strömung, der Druck darin steigt, die Temperatur steigt. Die Wolke verschwindet.

Stehende Wellen können auch über flachem Gelände auftreten. In diesem Fall kann die Ursache ihrer Entstehung eine Kaltfront oder Wirbel (Rotoren) sein, die bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Bewegungsrichtungen zweier benachbarter Luftschichten auftreten.

Bergwetter. Merkmale von Wetteränderungen in den Bergen

Die Berge sind näher an der Sonne und wärmen sich entsprechend schneller und besser auf. Dies führt zur Bildung starker Konvektionsströmungen und zur schnellen Bildung von Wolken bis hin zu Gewittern.

Darüber hinaus sind Berge ein stark gegliederter Teil der Erdoberfläche. Der Wind, der über die Berge streicht, verwirbelt sich, indem er sich um viele Hindernisse unterschiedlicher Größe biegt - von einem Meter (Steine) bis zu einigen Kilometern (die Berge selbst) - und als Ergebnis der Vermischung der vorbeiströmenden Luft durch Konvektion Strömungen.

Bergiges Gelände ist also durch starke Thermik in Kombination mit starken Turbulenzen, starken Winden aus verschiedenen Richtungen und Gewitteraktivität gekennzeichnet.

Analyse von Ereignissen und Voraussetzungen im Zusammenhang mit meteorologischen Bedingungen

Der klassischste Vorfall im Zusammenhang mit meteorologischen Bedingungen ist das Abblasen oder unabhängige Fliegen des Geräts in die Rotorzone im Leeteil des Berges (in kleinerem Maßstab - der Rotor vom Hindernis). Voraussetzung dafür ist das Abfahren zusammen mit dem Verlauf der Kammlinie in geringer Höhe oder eine banale Unkenntnis der Theorie. Das Fliegen in einem Rotor ist höchstens mit unangenehmen Turbulenzen behaftet - Salto und Zerstörung des Geräts.

Der zweite auffällige Vorfall wird in die Wolke gesaugt. Voraussetzung dafür ist die Verarbeitung von TVP nahe am Wolkenrand, verbunden mit Zerstreutheit, übertriebenem Mut oder Unkenntnis der Flugeigenschaften des eigenen Apparates. Führt im schlimmsten Fall zum Verlust der Sicht und Orientierung im Weltraum - zum Überschlag und zum Wurf in eine unbrauchbare Höhe.

Das dritte klassische Ereignis schließlich ist das „Wrap“ und der Sturz an einem Hang oder auf den Boden bei der Landung an einem Thermiktag. Voraussetzung ist das Fliegen mit geworfenem Stock, d.h. ohne Geschwindigkeitsreserve für Manöver.

Von der Erdoberfläche aus scheinen sich alle Wolken in etwa auf gleicher Höhe zu befinden. Zwischen ihnen können jedoch große Entfernungen von mehreren Kilometern liegen. Aber was sind die höchsten und die niedrigsten von ihnen? Dieser Beitrag enthält alle Informationen, die Sie benötigen, um ein Cloud-Experte zu werden!

10. Geschichtete Wolken (durchschnittliche Höhe - 300-450 m)

Wikipedia-Info: Stratuswolken sind niedrige Wolken, die durch eine horizontale Schichtung mit einer einheitlichen Schicht gekennzeichnet sind, im Gegensatz zu kumuliformen Wolken, die durch aufsteigende warme Strömungen gebildet werden.

Genauer gesagt wird der Begriff "Stratus" verwendet, um flache, dunstige Wolken auf niedriger Ebene zu beschreiben, deren Farbe von dunkelgrau bis fast weiß reicht.

9. Cumulus-Wolken (durchschnittliche Höhe - 450-2000 m)


Wikipedia-Info: "Cumulus" bedeutet auf Lateinisch "Haufen, Haufen". Cumulus-Wolken werden oft als "fett", "baumwollartig" oder "flauschig" beschrieben Aussehen und haben einen flachen unteren Rand.

Als niedrige Wolken sind sie normalerweise weniger als 1000 Meter hoch, es sei denn, es handelt sich um eine vertikalere Form von Cumulus. Cumulus-Wolken können einzeln, in Linien oder in Clustern erscheinen.

8. Stratocumulus-Wolken (durchschnittliche Höhe - 450-2000 m)


Wikipedia-Info: Stratocumulus gehört zu einem Wolkentyp, der durch große dunkle, abgerundete Massen gekennzeichnet ist, normalerweise in Clustern, Linien oder Wellen, deren einzelne Elemente größer als Altocumulus-Wolken sind und sich in geringerer Höhe bilden, normalerweise unter 2400 Metern.

Schwache konvektive Luftströmungen erzeugen aufgrund der trockenen, stehenden Luft darüber flache Wolkenschichten, die eine weitere vertikale Entwicklung verhindern.

7. Cumulonimbus-Wolken (durchschnittliche Höhe - 450-2000 m)


Wikipedia-Info: Cumulonimbus-Wolken sind dichte, hoch aufragende vertikale Wolken, die mit Gewittern und atmosphärischer Instabilität in Verbindung gebracht werden und aus Wasserdampf gebildet werden, der von starken Aufwinden getragen wird.

Cumulonimbus-Wolken können sich allein, in Clustern oder als Dünung mit einer Bö entlang einer Kaltfront bilden. Diese Wolken können Blitze und andere gefährliche Ereignisse hervorrufen Wetter wie ein Tornado.

6. Nimbostratus-Wolken (durchschnittliche Höhe - 900-3000 m)


Wikipedia-Info: Nimbostratus-Wolken erzeugen normalerweise großflächig Niederschlag. Sie haben eine diffuse Basis, die sich in den unteren Ebenen normalerweise irgendwo nahe der Oberfläche und in den mittleren Ebenen in einer Höhe von etwa 3000 Metern befindet.

Trotz der Tatsache, dass Nimbostratus-Wolken normalerweise sind dunkle Farbe An der Basis werden sie oft von innen beleuchtet, wenn sie von der Erdoberfläche aus betrachtet werden.

5. Altostratus-Wolken (durchschnittliche Höhe - 2000-7000 m)


Wikipedia-Info: Altostratus-Wolken sind eine Art Mittelschichtwolken, die zur schichtartigen physikalischen Kategorie gehören, die durch eine im Allgemeinen einheitliche Schicht gekennzeichnet ist, deren Farbe von grau bis bläulich-grün variiert.

Sie sind heller als Nimbostratus und dunkler als High Cirrostratus. Die Sonne kann durch dünne Altostratuswolken gesehen werden, aber dickere Wolken können eine dichtere, undurchsichtige Struktur haben.

4. Altocumulus-Wolken (durchschnittliche Höhe - 2000-7000 m)


Wikipedia-Info: Altocumulus ist eine Art mittelstufiger Wolke, die überwiegend zur physikalischen Kategorie Stratocumulus gehört, gekennzeichnet durch kugelförmige Massen oder Grate in Schichten oder Schichten, deren einzelne Elemente größer und dunkler als Cirrocumulus-Wolken und kleiner sind. als Stratocumulus-Wolken.

Wenn die Schichten jedoch aufgrund einer erhöhten Luftmasseninstabilität ausflocken, werden Altocumulus-Wolken kumulusartiger in ihrer Struktur.

3. Zirruswolken (durchschnittliche Höhe - 5000-13.500 m)


Wikipedia-Info: Cirruswolken sind eine Art atmosphärische Wolke, die normalerweise durch dünne, fadenförmige Filamente gekennzeichnet ist.

Wolkenfilamente bilden manchmal Bündel charakteristische Form, bekannt unter gemeinsamen Namen"Stutenschwänze". Zirruswolken haben normalerweise eine weiße oder hellgraue Farbe.

2. Cirrostratus-Wolken ( Durchschnittsniveau- 5000-13.500 m)


Wikipedia-Info: Cirrostratus-Wolken sind eine Art dünne, weißliche Stratuswolken, die aus Eiskristallen bestehen. Sie sind schwer zu erkennen und können Halo-Bildung erzeugen, wenn sie die Form einer dünnen Cirrostratus-Nebelwolke annehmen.

1. Cirrocumulus-Wolken (durchschnittliche Höhe - 5000-13.500 m)


Wikipedia-Info: Cirrocumulus ist eine der drei Hauptarten der Wolken der oberen Troposphäre (die anderen beiden sind Cirrus und Cirrostratus). Wie niedrigere Kumuluswolken, Cirrocumulus-Wolken bedeutet Konvektion.

Im Gegensatz zu anderen großen Cirrus und Cirrostratus bestehen Cirrocumulus aus einer kleinen Menge transparenter Wassertröpfchen, obwohl sie sich in einem unterkühlten Zustand befinden.

Wie Nebel entstehen Wolken durch die Kondensation von Wasserdampf in flüssige und feste Zustände. Kondensation tritt entweder als Folge einer Erhöhung der absoluten Luftfeuchtigkeit oder als Folge einer Abnahme der Lufttemperatur auf. In der Praxis sind beide Faktoren an der Wolkenbildung beteiligt.

Die Abnahme der Lufttemperatur ist erstens auf den Aufstieg (Aufstiegsbewegung) von Luftmassen und zweitens auf die Advektion von Luftmassen zurückzuführen - ihre Bewegung in horizontaler Richtung, wodurch sich warme Luft über der kalten Erdoberfläche befinden kann.

Wir beschränken uns darauf, die Wolkenbildung zu diskutieren, die durch eine Abnahme der Lufttemperatur während einer Aufwärtsbewegung verursacht wird. Dass sich ein solcher Vorgang deutlich von der Nebelbildung unterscheidet, liegt auf der Hand – schließlich steigt der Nebel praktisch nicht auf, er bleibt direkt an der Erdoberfläche.

Was lässt Luft aufsteigen? Es gibt vier Gründe für die Aufwärtsbewegung von Luftmassen. Der erste Grund ist die Luftkonvektion in der Atmosphäre. An einem heißen Tag erwärmen die Sonnenstrahlen die Erdoberfläche stark, sie übertragen Wärme auf die Bodenluftmassen - und ihr Aufstieg beginnt. Cumulus- und Cumulonimbus-Wolken sind meistens konvektiven Ursprungs.

Der Prozess der Wolkenbildung beginnt damit, dass eine gewisse Luftmasse aufsteigt. Beim Aufsteigen dehnt sich die Luft aus. Diese Expansion kann als adiabat angesehen werden, da die Luft relativ schnell aufsteigt und daher bei einem ausreichend großen Volumen davon (und ein wirklich großes Luftvolumen ist an der Bildung einer Wolke beteiligt) der Wärmeaustausch zwischen der aufsteigenden Luft und Die Umwelt hat einfach keine Zeit, während des Anstiegs zu treten. Bei der adiabatischen Expansion arbeitet Luft, ohne Wärme von außen zu erhalten, nur aufgrund ihrer eigenen inneren Energie und kühlt dann ab. Die aufsteigende Luft wird also gekühlt.

Wenn die Anfangstemperatur T 0 Aufsteigende Luft sinkt auf den Taupunkt T p entsprechend der Elastizität des darin enthaltenen Dampfes wird der Vorgang der Kondensation dieses Dampfes möglich. In Anwesenheit von Kondensationskernen in der Atmosphäre (und die sind fast immer vorhanden) beginnt dieser Prozess wirklich. Höhe H, an der die Dampfkondensation beginnt, bestimmt die untere Grenze der sich bildenden Wolke. Es wird als Kondensationsgrad bezeichnet. In der Meteorologie wird eine Näherungsformel für die Höhe verwendet H(die sogenannte Ferrel-Formel):

H = 120(T 0 −T R),

Wo H in Metern gemessen.

Die von unten nachströmende Luft überquert die Kondensationsebene und der Prozess der Dampfkondensation findet bereits oberhalb dieser Ebene statt - die Wolke beginnt sich in der Höhe zu entwickeln. Die vertikale Entwicklung der Wolke hört auf, wenn die abgekühlte Luft nicht mehr aufsteigt. In diesem Fall bildet sich eine unscharfe obere Grenze der Wolke. Es wird das Niveau der freien Konvektion genannt. Sie befindet sich etwas oberhalb des Niveaus, bei dem die Temperatur der aufsteigenden Luft gleich der Temperatur der Umgebungsluft wird.

Der zweite Grund für den Anstieg der Luftmassen liegt im Gelände. Der Wind, der entlang der Erdoberfläche weht, kann auf seinem Weg auf Berge oder andere natürliche Erhebungen treffen. Bei ihrer Überwindung werden die Luftmassen zum Aufsteigen gezwungen. Die in diesem Fall gebildeten Wolken werden als Wolken orografischen Ursprungs bezeichnet (vom griechischen Wort όρος, was "Berg" bedeutet). Es ist klar, dass solche Wolken keine signifikante Höhenentwicklung erhalten (sie wird durch die Höhe der von der Luft überwundenen Erhebung begrenzt); in diesem Fall entstehen Stratus- und Nimbostratuswolken.

Der dritte Grund für das Aufsteigen von Luftmassen ist das Auftreten warmer und kalter atmosphärischer Fronten. Wolkenbildung tritt besonders intensiv über einer Warmfront auf – wenn eine warme Luftmasse, die auf einer kalten Luftmasse vorrückt, gezwungen ist, einen Keil aus zurückweichender kalter Luft hinaufzurutschen. Die Stirnfläche (die Oberfläche des Kaltkeils) ist sehr flach - die Tangente seiner Neigung zur horizontalen Fläche beträgt nur 0,005–0,01. Daher unterscheidet sich die Aufwärtsbewegung warmer Luft kaum von der horizontalen Bewegung; Als Folge entwickelt sich die über dem Kältekeil entstehende Bewölkung schwach in der Höhe, hat aber eine signifikante horizontale Ausdehnung. Solche Wolken werden Upslip-Wolken genannt. In der unteren und mittleren Ebene sind dies Nimbostratus- und Altostratus-Wolken und in der oberen Ebene Cirrostratus und Cirrus (es ist klar, dass sich die Wolken der oberen Ebene bereits weit hinter der atmosphärischen Frontlinie bilden). Die horizontale Ausdehnung aufsteigender Gleitwolken kann in Hunderten von Kilometern gemessen werden.

Wolkenbildung tritt auch über einer kalten atmosphärischen Front auf – wenn sich eine vorrückende kalte Luftmasse unter eine warme Luftmasse bewegt und diese dadurch anhebt. In diesem Fall können sich neben Upslip-Wolken auch Cumulus-Wolken bilden.

Der vierte Grund für den Anstieg der Luftmassen sind Wirbelstürme. Luftmassen, die sich entlang der Erdoberfläche bewegen, drehen sich in einem Zyklon zum Zentrum der Senke. Dort sammeln sie sich an, erzeugen einen Druckabfall entlang der Vertikalen und stürzen nach oben. Ein intensiver Luftaufstieg bis an die Grenze der Troposphäre führt zu einer starken Wolkenbildung - es entstehen Wolken zyklonalen Ursprungs. Es können geschichtete Nimbus-, Altostratus-, Cumulonimbus-Wolken sein. Niederschlag fällt aus all diesen Wolken und erzeugt das für einen Zyklon charakteristische Regenwetter.

Basierend auf dem Buch von L. V. Tarasov „Winds and Thunderstorms in the Earth’s Atmosphere“ (Dolgoprudny: Verlag „Intellect“, 2011).

Hallo Freunde! Wolken, Pferde mit weißen Mähnen ... Oh, wovon rede ich?🙂Eigentlich möchte ich darüber sprechen, wie sich Wolken bilden, wo sie sich bilden und was die Gründe dafür sind und was andere Arten von Wolken sind ...

Durch die Luft getragene Wasserdampfmassen sind Wolken. Zu jeder Zeit sind etwa 50 % der Erdoberfläche von Wolken bedeckt. Wolken sind auch Teil eines Prozesses, der bereitstellt frisches Wasser alle Lebewesen auf .

Wenn der Dampf aufsteigt, kühlt er ab und geht wieder in einen festen (Eis) oder flüssigen (Wasser) Zustand über und bildet Wolken (unsichtbare Massen). In der Form, die von Bächen und Flüssen weggetragen wird, kehrt Feuchtigkeit zur Erde zurück, und der Kreislauf wiederholt sich.

Wie entstehen Wolken?

Wolken bestehen aus Eis und/oder Wasser. Überall drin ist Wasserdampf, der aus den Ozeanen und Meeren verdunstet. " Absolute Feuchtigkeit» Luft bestimmt die Dampfmenge in einem gegebenen Luftvolumen. Je höher die Temperatur, desto mehr Wasserdampf kann in der Luft enthalten sein.

Enthält die Luft bei gegebener Temperatur die maximal mögliche Menge an Wasserdampf, gilt sie als „gesättigt“ und ihre „relative Luftfeuchtigkeit“ beträgt 100 %. Der „Taupunkt“ ist die entsprechende Temperatur. Der Prozess der Umwandlung von Wasserdampf in einen festen oder flüssigen Zustand, der stattfindet, wenn die Luft, die den Dampf enthält, abkühlt und gesättigt wird, wird als Kondensation bezeichnet.

Luftkühlung.

Durch den Anstieg kann sich die Luft beispielsweise abkühlen, wenn sie über Hügel strömt. Gleichzeitig dehnt es sich unter Nutzung eines Teils seiner Wärme aufgrund eines Druckabfalls aus („adiabatische Ausdehnung“). Wolken entstehen, wenn überschüssiger Wasserdampf zu Wassertröpfchen kondensiert, wenn die Temperatur auf einen bestimmten Punkt sinkt.

Die Hauptursachen für den Luftanstieg, die zu seiner Abkühlung, Wolkenbildung und Kondensation führen: Die erste wird durch eine starke Änderung der Geschwindigkeit und Richtung des Windes verursacht und schafft alles die notwendigen Voraussetzungen für Wolkenbildungsturbulenzen.

Die zweite - beim Überqueren der Berge und Hügel, der "Buchstabieraufstieg" der Luft. In diesem Fall kann es sein verschiedene Sorten Wolken: Wolkenkappe, Bergnebel, Wirbel, Fahnen- und Linsenwolken.

Wenn es auf den Taupunkt abkühlt nasse Luft, bevor man den Gipfel erreicht, kommt Bergnebel auf. Alles wird als etwas wahrgenommen, was in eine solche Wolke gefallen ist und sich oben und auf der Luvseite festhält.

Bei eher trockener Luft, die sich nach dem Aufsteigen über den Gipfel des Berges bis zum Taupunkt abkühlt, bildet sich eine Wolkendecke. Es scheint, dass die Wolke trotz des Windes regungslos über dem Gipfel des Berges hängt. Genau genommen ist das nicht dieselbe Wolke, sie bildet sich ständig auf der Luvseite und verdunstet auf der Leeseite.

Wimpelartige, fahnenartige Wolken bilden sich über Berggipfeln, wenn die Luft auf beiden Seiten um den Gipfel strömen muss, wodurch ein turbulenter Auftrieb entsteht, der ausreicht, um Wolken und Wirbel in den feuchten Luftströmen auf der Leeseite des Berges zu erzeugen.

Die Wolke, die sich hinter dem Gipfel gebildet hat, fließt gegen den Wind und verdunstet schließlich. Auf den Kämmen wellenförmiger Luftströmungen, die über unwegsames Gelände ziehen, bilden sich oft linsenförmige wellenförmige Wolken.

Es kann sich eine Wirbelwolke in Form eines langgestreckten Zylinders bilden, der sich in einem turbulenten Wirbel parallel zu einer Bergkette auf der Leeseite befindet.

Konvergenz.

Auch innerhalb riesiger Wettersysteme – „Zyklone“ (Tiefdruckgebiete) – können Luftmassen aufsteigen.

Wenn warme, nasse Massen im Kampf um freien Raum mit kalten Luftmassen "konvergieren" (konvergieren) - bilden sich große Wolkenkämme. Nach oben verdrängt leichtere und wärmere Luft - dichtere und kältere. Oft bringt eine solche „Front“ lang anhaltende Regenfälle und Starkregen.

Die Art der Aufwärtsbewegung von Luftmassen bestimmt die Form der Wolken. Langsam aufsteigende Luftströmungen (5 - 10 cm/Sek.) bilden meist Stratuswolken, u Warme Luft- Cumulus, die mindestens 100-mal schneller von der Oberfläche aufsteigen als Stratuswolken.

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Luftströmungen in diesen Wolken mit Geschwindigkeiten von bis zu 100 km/h aufsteigen können, und wie hoch sie aufsteigen, hängt weitgehend von der „Instabilität“ oder „Stabilität“ der Luft ab, durch die sie strömen.

Die Luft in der Wolke kühlt sich pro 100 m Anstieg um 1 ° C. „Stabile“ Bedingungen liegen vor, wenn die Temperatur der Umgebungsluft stark abfällt, während dieser Strom weiter ansteigt.

"Instabile Bedingungen" es ist wann Umgebungsluft kühlt langsamer ab, und die aufsteigenden Strömungen erreichen bald die gleiche Temperatur und der Anstieg hört auf.

Cloud-Klassifizierung.

Wolken, die von den vielen Prozessen beeinflusst werden, die an ihrer Entstehung beteiligt sind, sind verschiedene Formen, Farben und Größen. Wissenschaftler der Antike versuchten, lange bevor sie die Gründe für die Entstehung von Wolken zu verstehen begannen, ihre Vielfalt zu klassifizieren und zu beschreiben.

Jean Baptiste Lamarck (1744 - 1829), der französische Begründer der Evolutionstheorie und Naturforscher, war einer der ersten unter ihnen.

Er schlug 1802 vor, Wolken in fünf Typen und drei Ebenen zu klassifizieren. Lamarck glaubte, dass sich Wolken aufgrund einer Reihe von Umständen bildeten (obwohl er nicht genau wusste, welche), und nicht zufällig.

Der englische Chemiker Luke Howard entwickelte im selben Jahr 1802 eine Klassifizierung, die drei Haupttypen von Wolken umfasste, und gab sie auch an Lateinische Namen: Stratus ist stratiform, Cirrus ist gefiedert und Cumulus ist Cumulus.

Und diese Grundbegriffe werden auch heute noch verwendet. Der erste „internationale Wolkenatlas“ wurde 1896 veröffentlicht. Damals galten Wolken noch als sich nicht entwickelnde, konstante Massen. Dass jede Wolke ihren eigenen Lebenszyklus hat, wurde jedoch spätestens in den 1930er Jahren deutlich.

Heute unterscheidet die World Meteorological Organization (WMO) 10 Haupttypen von Wolken nach ihrer Form und Höhe. Jeder Typ hat eine gemeinsame Abkürzung.

Oben schweben.

ZU obere Wolken umfassen Cirrostratus (Cs), Cirrocumulus (Cc) und Cirrocumulus (Ci). Sie bestehen aus Eiskristallen, kommen in Höhen von 6 bis 18 km vor und sind keine Niederschlagsquelle, die auf die Erde fällt.

Zirruswolken haben die Form einzelner dünner weißer Haare. Gewellte Platten oder weiße Flecken ähneln Cirrocumulus-Wolken. Und auf dem transparenten Schleier, der in den Himmel geworfen wird, sehen Cirrostratus-Wolken aus.

Mittlere Wolken - Altostratus (As) und Altocumulus (Ac) - bestehen aus einer Mischung aus Eiskristallen und Wassertröpfchen und befinden sich in einer Höhe von 3 - 6 km. Altocumulus-Wolken sehen aus wie weißgraue zerbrochene Platten, und Altostratus-Wolken sehen aus wie graublaue ganze Blätter. Aus mittleren Wolken fällt nur sehr wenig Niederschlag.

Niedrigere Wolken (bis zu 3 km hoch) umfassen Stratocumulus (Cs), Cumulus (Cu), Stratocumulus (Ns), Stratus (St) und Cumulonimbus (Cb). Cumulus, Stratocumulus und Stratus bestehen aus Tröpfchen, während Stratonimbus und Cumulonimbus aus einer Mischung aus Eis und Wasser bestehen.

Stratus- und Stratocumulus-Wolken sehen aus wie eine graue Leinwand, aber erstere sind eine homogene Schicht, während letztere stärker fragmentiert sind. Sie können bei Nieselregen oder leichtem Regen kommen. Nimbostratus-Wolken sehen aus wie eine dunkelgraue Schicht, sie tragen Schnee oder starken Regen.

Senkrecht aufsteigende Quellwolken haben klare Umrisse und eine dichte Struktur. Sie können von Schauern begleitet werden. Cumulonimbus sind dunkle, große und dichte Wolken (manchmal mit einer ambossflachen Spitze), die mit Gewittern und starkem Regen verbunden sind.

Wenn Sie jetzt in den Himmel schauen, können Sie verstehen, welche Art von Wolken dort sind und mit welchem ​​​​Wetter zu rechnen ist ...