Что такое конвективные явления
Конвективные дожди
Как известно, существует множество типов дождя в зависимости от его происхождения и характеристик. Сегодня мы поговорим о конвективные дожди. Еще они известны под названием конвекционный дождь. Это осадки, которые образуются в результате снижения атмосферного давления на местном уровне. Они созданы, как если бы это были облака в вертикальной форме, и осадки, которые они выпадают, обычно обильны.
В этой статье мы расскажем вам все, что вам нужно знать о конвективных дождях и их происхождении.
Осадки и образование
Когда капли воды цепляются за ядра конденсации и воздушные массы на поверхности не перестают подниматься, образуется облако вертикального развития, поскольку количество воздуха, которое становится насыщенным и конденсируется, таково, что заканчивается увеличением высоты. Этот тип облаков, образованных атмосферная нестабильность он называется Кучевые хьюмили это, поскольку они развиваются вертикально и достигают значительной толщины (достаточной, чтобы почти не пропускать солнечное излучение), называется кучево-дождевые облака.
После того, как облака сформировались, что заставляет их вызывать дождь, град или снег, то есть какие-то осадки? Крошечные капельки, составляющие облако и подвешенные в нем благодаря восходящим потокам, начнут расти за счет других капель, которые они обнаруживают при падении. На каждую каплю действуют две силы: из-за сопротивления что на него действует восходящий воздушный поток, и вес самой капли.
Когда капли становятся достаточно большими, чтобы преодолеть силу сопротивления, они устремляются к земле. Чем дольше капли воды находятся в облаке, тем больше они становятся по мере присоединения к другим каплям и другим ядрам конденсации. Кроме того, они также зависят от времени, в течение которого капли поднимаются и опускаются в облаке, и от общего количества воды в облаке.
Конвективные дожди
Конвективные дожди генерируются как теплом, так и влажным воздухом. В одних регионах земля нагревается сильнее, чем в других. Все зависит от поверхности земли и падения солнечной радиации. То же самое происходит с типом растительности, которая образует каждое место. Благодаря этим характеристикам тепло передается воздуху, который находится в самых высоких частях и имеет форму пузыря. По мере увеличения высоты температура меняется и сохраняется, пока не превратится в пузырь холодного воздуха. В случае, когда воздух насыщен влагой, образуется облако, и именно тогда происходит процесс конденсации, а затем выпадают осадки.
Природное явление конвективных дождей Он также может быть образован туманом. Это позволяет напрямую поднимать влажный воздух, связанный с процессом конвекции и характерный как для жарких, так и для влажных регионов. Неудивительно, что это явление чаще встречается в летнее время года и в регионах с преобладающим умеренным климатом. Обычно они случаются во время шторма и сопровождаются молнией и громом.
Встречается на территориях с равнинными характеристиками или с небольшими изъянами рельефа. В этих местах влажный и теплый воздух, что приводит к образованию кучево-дождевых облаков.
Происхождение конвективных дождей
Эти дожди возникают, когда воздушная масса с более высокой температурой встречается с водным притоком, таким как река. Это приводит к тому, что эта встреча, температура которой различна, образует облако, которое быстро насыщает водяной пар и вызывает проливные дожди.
Когда солнечная радиация сильно падает на поверхность земли, земля нагревается. Когда водяной пар поднимается вверх, он насыщается и вступает в контакт с самой высокой частью атмосферы. По мере того, как воздух поднимается, он достигает более низких температур и становится конденсированным, поскольку они достигают точки росы. Это означает, что температура водяного пара равна температуре конденсации.
Для возникновения конвективных дождей необходимо, чтобы облака ранее образовались после процесса насыщения водяным паром. Это приводит к тому, что осадки состоят из больших капель воды.
Características principales
Посмотрим, каковы основные характеристики конвективных дождей:
Надеюсь, что с этой информацией вы сможете больше узнать о конвективных дождях и их характеристиках.
Содержание статьи соответствует нашим принципам редакционная этика. Чтобы сообщить об ошибке, нажмите здесь.
Что такое конвективные явления
Краткий словарь терминов по конвективным облакам
Уважаемые читатели! Перед вами краткий словарь терминов по конвективным облакам, составленный специалистом в этой области Н.Веремеем. Словарь был составлен в конце февраля 2005 г. и со временем в нем будут появляться дополнительные статьи, фотографии, ссылки на соответствующие материалы сайта. Следите за обновлениями!
Кучевые облака (Cumulus). Панорамный вид. Фото Skywatching/meteoweb.ru
Активные воздействия. Работы, проводимые человеком с целью искусственного изменения тех или иных параметров облаков и (или) атмосферы в целом. Применительно к конвективным облакам основными целями активных воздействий являются: вызывание осадков в засушливых районах, предотвращение осадков в случаях, когда они нежелательны (в частности, градобитий), грозозащита, предотвращение шквалов и смерчей и др. Основные методы: ввод в облако специальных веществ-реагентов, тем или иным образом влияющих на преобразования влаги; создание искусственных вертикальных потоков воздуха (соплом двигателя, винтом вертолета и др.), изменение электропроводности облака (металлическими нитями, ионизирующими радиоактивными веществами) и др.
Такие мероприятия, как разгон туч волшебной метлой или вызывание бури заклинаниями, к активным воздействиям не относятся.
Влагосодержание. Полное количество воды в парообразной, жидкой и твердой фазах, содержащейся в единичном объеме облака. Измеряется в кг/м3.
Водность. Полное количество воды в жидкой фазе, содержащейся в единичном объеме облака. Измеряется в кг/м3.
Водозапас. Количество воды в жидкой и твердой фазах, содержащейся в вертикальном столбе воздуха единичного сечения. Измеряется в кг/м2.
Гроза. Атмосферное явление, при котором происходит хотя бы один грозовой разряд (см. Грозовой разряд). Помимо этого, данным термином зачастую обозначают конвективное облако (или их систему), в котором наблюдаются грозовые разряды.
Приближение грозы 11 августа 2003 г. в районе Коломны (Подмосковье). Фото Л.Коновалова
Грозовой разряд. Электрический пробой воздуха, происходящий под действием сильного электрического поля, образующегося в некоторых конвективных облаках.
Интенсивность осадков. Количество осадков (см.), выпавших за единицу времени. Обычно измеряется в мм/ч.
Коагуляция. Слияние двух (реже нескольких) жидких капель и (или) ледяных частиц между собой. Происходит в результате столкновения упомянутых частиц друг с другом. Следует отметить, что столкновение не всегда приводит к слиянию. Причиной же столкновения является разная скорость движения частиц, которая, в свою очередь, является следствием гравитации (более тяжелые частицы быстрее падают вниз относительно окружающего воздуха). На предгрозовой стадии в конвективном облаке причиной разности скоростей также может являться движение по-разному заряженных частиц в электрическом поле. Помимо этого, роль в разделении частиц по скоростям играют и другие причины: броуновское движение, турбулентность и др. Однако в облаках эти факторы несущественны.
Коагуляция является одним из главных механизмов образования осадков.
Количество осадков. Толщина слоя воды, которая накопилась бы на горизонтальной поверхности в результате выпадения осадков (при отсутствии впитывания или испарения). При этом осадки, выпавшие в виде снега и льда, учитываются как вода, которая образовалась бы в результате их таяния. Обычно измеряется в мм.
Конвективная ячейка. Замкнутая система воздушных движений в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Если рассматривать конвективную ячейку в упрощенном виде, то она формируется следующим образом: когда некоторый объем воздуха по каким-либо причинам поднимается вверх, образовавшееся под ним разрежение начинает заполняться воздухом с боков. В свою очередь, вверху, куда переместился рассматриваемый объем, создается некоторый избыток воздуха, который, наоборот, частично вытесняется в стороны. На некотором расстоянии по горизонтали образовавшаяся система замыкается нисходящим потоком. Наиболее развитые конвективные ячейки всегда связаны с конвективными облаками (см. конвективное облако ). При конденсации водяного пара выделяется теплота, что способствует восходящему потоку и, как следствие, развитию ячейки.
Реальная геометрическая форма конвективной ячейки и распределение вектора скорости в ее пределах могут иметь довольно сложный характер. Они зависят от ветра (в том числе, от его сдвига с высотой), рельефа местности, расположения осадков, поведения соседних ячеек и др. Зрелые конвективные ячейки, составляющие облако, особенно сильно искажаются в нижней части вследствие нисходящих потоков, создаваемых осадками.
Кучево-дождевое облако (Cumulonimbus, Cb). Хорошо видна «наковальня» в верхней части облака. Подмосковье, август 2003 г.
Фото Л.Коновалова
Конвективное скопление (кластер). Область, содержащая совокупность большого числа конвективных облаков. Термин имеет широкое значение и, помимо этого, применяется для обозначения скоплений чего-либо вообще.
Конвекция. Упорядоченный воздухообмен между верхними и нижними слоями тропосферы. Основные разновидности: термическая (подъем нагретых объемов воздуха) и динамическая (вытеснение воздуха вверх при прохождении холодных фронтов). При конвекции, как правило, образуются замкнутые конвективные ячейки (см. конвективная ячейка ), так как уменьшение количества воздуха в том или ином объеме стремится скомпенсироваться за счет соседних областей.
Конденсация водяного пара. Переход воды из газообразного состояния в жидкое. Может происходить двумя способами: гетерогенная (конденсация на посторонних аэрозольных частицах (см. аэрозоли (аэрозольные частицы) ), служащих зародышами жидкой фазы) и гомогенная (образование капель в отсутствии каких-либо посторонних частиц). В атмосфере в подавляющем большинстве случаев (кроме самых немыслимых и экзотических ситуаций) имеет место именно гетерогенная конденсация.
При конденсации, по законам физики, выделяется теплота. Поскольку нагретый объем воздуха стремится вверх, конденсация, таким образом, способствует развитию восходящего потока и росту конвективного облака.
Ледность. Полное количество воды в твердой фазе, содержащейся в единичном объеме облака. Измеряется в кг/м3.
Молния. Световой эффект, возникающий при грозовом разряде (канал, по которому движутся заряженные частицы, нагревается и начинает светиться).
Мультиячейковое конвективное облако. Облако, состоящее из нескольких тесно расположенных конвективных ячеек, взаимодействующих друг с другом и (или) порождающих одна другую. Разные ячейки находятся на разных стадиях развития: одни зарождаются, другие находятся на стадии зрелости, третьи распадаются. Как правило, наковальня (см. наковальня ), образующаяся над таким облаком, покрывает все ячейки и является для них общей. Мультиячейковые облака характерны для летнего сезона.
Облачные капли. Капли воды, радиус которых не превышает
0,1 мм (значение условное), а собственная скорость падения относительно окружающего воздуха близка к нулю. Полностью увлекаются воздушным потоком.
Облачные ледяные кристаллы. Ледяные частицы, аналогичные по характеристикам облачным каплям (см. облачные капли ).
Осадки. Капли воды или частицы льда, характерный радиус которых превышает
0,1 мм (значение условное), а собственная скорость падения относительно воздуха составляет не менее нескольких десятков см/с (все критерии, в соответствии с которыми осадки можно отличить от облачных капель и кристаллов, являются нечеткими). Такие частицы перестают полностью увлекаться вертикальными потоками воздуха и стремятся упасть вниз под действием силы тяжести. Когда они достигают земной поверхности (это бывает не всегда), наблюдаются осадки в бытовом понимании этого слова (морось, дождь, град, снег, крупа).
Полосы падения (осадков). Визуально наблюдаемые издали темные, иногда прерывистые, волокнистые полосы под основанием облака. Представляют собой падающие осадки, видимые со стороны. Не всегда достигают земли.
Сдвиг ветра. Изменение направления ветра с высотой. Оказывает существенное влияние на развитие вертикальных воздушных потоков и, как следствие, на эволюцию конвективных облаков.
22 августа 2002 года. Смерч над Черным морем вблизи Черноморского побережья Кавказа (поселок Лоо). Автор: Боронюк Е.Л.
Сублимация водяного пара. Непосредственный переход воды из газообразного состояния в твердое.
Турбулентность. Неупорядоченные движения воздуха и взвешенных в нем аэрозольных частиц (см. аэрозоли (аэрозольные частицы) ), в том числе и облачных. Всегда наблюдаются в атмосфере, особенно при наличии сложных возмущений (в том числе конвективных облаков). Характерный пространственный масштаб этих движений много меньше размеров облака. Тем не менее, турбулентность играет существенную роль в переносе количества движения, тепла и влаги как внутри облака, так и между ним и окружающей средой. При моделировании конвективных облаков учет турбулентности, хотя бы в упрощенном виде, безусловно необходим.
Краткий словарь терминов по конвективным облакам
21-12-2008, 21:42 | Инфо-справка / Стихии | разместил: Редакция ОКО ПЛАНЕТЫ | комментариев: (0) | просмотров: (9 113)
Уважаемые читатели! Перед вами краткий словарь терминов по конвективным облакам, составленный специалистом в этой области Н.Веремеем. Словарь был составлен в конце февраля 2005 г. и со временем в нем будут появляться дополнительные статьи, фотографии, ссылки на соответствующие материалы сайта. Следите за обновлениями!
Кучевые облака (Cumulus). Панорамный вид. Фото Skywatching/meteoweb.ru
Активные воздействия. Работы, проводимые человеком с целью искусственного изменения тех или иных параметров облаков и (или) атмосферы в целом. Применительно к конвективным облакам основными целями активных воздействий являются: вызывание осадков в засушливых районах, предотвращение осадков в случаях, когда они нежелательны (в частности, градобитий), грозозащита, предотвращение шквалов и смерчей и др. Основные методы: ввод в облако специальных веществ-реагентов, тем или иным образом влияющих на преобразования влаги; создание искусственных вертикальных потоков воздуха (соплом двигателя, винтом вертолета и др.), изменение электропроводности облака (металлическими нитями, ионизирующими радиоактивными веществами) и др.
Такие мероприятия, как разгон туч волшебной метлой или вызывание бури заклинаниями, к активным воздействиям не относятся.
Влагосодержание. Полное количество воды в парообразной, жидкой и твердой фазах, содержащейся в единичном объеме облака. Измеряется в кг/м3.
Водность. Полное количество воды в жидкой фазе, содержащейся в единичном объеме облака. Измеряется в кг/м3.
Водозапас. Количество воды в жидкой и твердой фазах, содержащейся в вертикальном столбе воздуха единичного сечения. Измеряется в кг/м2.
Гроза. Атмосферное явление, при котором происходит хотя бы один грозовой разряд (см. Грозовой разряд). Помимо этого, данным термином зачастую обозначают конвективное облако (или их систему), в котором наблюдаются грозовые разряды.
Приближение грозы 11 августа 2003 г. в районе Коломны (Подмосковье). Фото Л.Коновалова
Грозовой разряд. Электрический пробой воздуха, происходящий под действием сильного электрического поля, образующегося в некоторых конвективных облаках.
Интенсивность осадков. Количество осадков (см.), выпавших за единицу времени. Обычно измеряется в мм/ч.
Коагуляция. Слияние двух (реже нескольких) жидких капель и (или) ледяных частиц между собой. Происходит в результате столкновения упомянутых частиц друг с другом. Следует отметить, что столкновение не всегда приводит к слиянию. Причиной же столкновения является разная скорость движения частиц, которая, в свою очередь, является следствием гравитации (более тяжелые частицы быстрее падают вниз относительно окружающего воздуха). На предгрозовой стадии в конвективном облаке причиной разности скоростей также может являться движение по-разному заряженных частиц в электрическом поле. Помимо этого, роль в разделении частиц по скоростям играют и другие причины: броуновское движение, турбулентность и др. Однако в облаках эти факторы несущественны.
Коагуляция является одним из главных механизмов образования осадков.
Количество осадков. Толщина слоя воды, которая накопилась бы на горизонтальной поверхности в результате выпадения осадков (при отсутствии впитывания или испарения). При этом осадки, выпавшие в виде снега и льда, учитываются как вода, которая образовалась бы в результате их таяния. Обычно измеряется в мм.
Конвективная ячейка. Замкнутая система воздушных движений в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Если рассматривать конвективную ячейку в упрощенном виде, то она формируется следующим образом: когда некоторый объем воздуха по каким-либо причинам поднимается вверх, образовавшееся под ним разрежение начинает заполняться воздухом с боков. В свою очередь, вверху, куда переместился рассматриваемый объем, создается некоторый избыток воздуха, который, наоборот, частично вытесняется в стороны. На некотором расстоянии по горизонтали образовавшаяся система замыкается нисходящим потоком. Наиболее развитые конвективные ячейки всегда связаны с конвективными облаками (см. конвективное облако). При конденсации водяного пара выделяется теплота, что способствует восходящему потоку и, как следствие, развитию ячейки.
Реальная геометрическая форма конвективной ячейки и распределение вектора скорости в ее пределах могут иметь довольно сложный характер. Они зависят от ветра (в том числе, от его сдвига с высотой), рельефа местности, расположения осадков, поведения соседних ячеек и др. Зрелые конвективные ячейки, составляющие облако, особенно сильно искажаются в нижней части вследствие нисходящих потоков, создаваемых осадками.
Кучево-дождевое облако (Cumulonimbus, Cb). Хорошо видна «наковальня» в верхней части облака. Подмосковье, август 2003 г.
Фото Л.Коновалова
Конвективное скопление (кластер). Область, содержащая совокупность большого числа конвективных облаков. Термин имеет широкое значение и, помимо этого, применяется для обозначения скоплений чего-либо вообще.
Конвекция. Упорядоченный воздухообмен между верхними и нижними слоями тропосферы. Основные разновидности: термическая (подъем нагретых объемов воздуха) и динамическая (вытеснение воздуха вверх при прохождении холодных фронтов). При конвекции, как правило, образуются замкнутые конвективные ячейки (см. конвективная ячейка), так как уменьшение количества воздуха в том или ином объеме стремится скомпенсироваться за счет соседних областей.
Конденсация водяного пара. Переход воды из газообразного состояния в жидкое. Может происходить двумя способами: гетерогенная (конденсация на посторонних аэрозольных частицах (см. аэрозоли (аэрозольные частицы)), служащих зародышами жидкой фазы) и гомогенная (образование капель в отсутствии каких-либо посторонних частиц). В атмосфере в подавляющем большинстве случаев (кроме самых немыслимых и экзотических ситуаций) имеет место именно гетерогенная конденсация.
При конденсации, по законам физики, выделяется теплота. Поскольку нагретый объем воздуха стремится вверх, конденсация, таким образом, способствует развитию восходящего потока и росту конвективного облака.
Ледность. Полное количество воды в твердой фазе, содержащейся в единичном объеме облака. Измеряется в кг/м3.
Молния. Световой эффект, возникающий при грозовом разряде (канал, по которому движутся заряженные частицы, нагревается и начинает светиться).
Мультиячейковое конвективное облако. Облако, состоящее из нескольких тесно расположенных конвективных ячеек, взаимодействующих друг с другом и (или) порождающих одна другую. Разные ячейки находятся на разных стадиях развития: одни зарождаются, другие находятся на стадии зрелости, третьи распадаются. Как правило, наковальня (см. наковальня), образующаяся над таким облаком, покрывает все ячейки и является для них общей. Мультиячейковые облака характерны для летнего сезона.
Облачные капли. Капли воды, радиус которых не превышает
0,1 мм (значение условное), а собственная скорость падения относительно окружающего воздуха близка к нулю. Полностью увлекаются воздушным потоком.
Облачные ледяные кристаллы. Ледяные частицы, аналогичные по характеристикам облачным каплям (см. облачные капли).
Осадки. Капли воды или частицы льда, характерный радиус которых превышает
0,1 мм (значение условное), а собственная скорость падения относительно воздуха составляет не менее нескольких десятков см/с (все критерии, в соответствии с которыми осадки можно отличить от облачных капель и кристаллов, являются нечеткими). Такие частицы перестают полностью увлекаться вертикальными потоками воздуха и стремятся упасть вниз под действием силы тяжести. Когда они достигают земной поверхности (это бывает не всегда), наблюдаются осадки в бытовом понимании этого слова (морось, дождь, град, снег, крупа).
Полосы падения (осадков). Визуально наблюдаемые издали темные, иногда прерывистые, волокнистые полосы под основанием облака. Представляют собой падающие осадки, видимые со стороны. Не всегда достигают земли.
Сдвиг ветра. Изменение направления ветра с высотой. Оказывает существенное влияние на развитие вертикальных воздушных потоков и, как следствие, на эволюцию конвективных облаков.
22 августа 2002 года. Смерч над Черным морем вблизи Черноморского побережья Кавказа (поселок Лоо). Автор: Боронюк Е.Л.
Сублимация водяного пара. Непосредственный переход воды из газообразного состояния в твердое.
Турбулентность. Неупорядоченные движения воздуха и взвешенных в нем аэрозольных частиц (см. аэрозоли (аэрозольные частицы)), в том числе и облачных. Всегда наблюдаются в атмосфере, особенно при наличии сложных возмущений (в том числе конвективных облаков). Характерный пространственный масштаб этих движений много меньше размеров облака. Тем не менее, турбулентность играет существенную роль в переносе количества движения, тепла и влаги как внутри облака, так и между ним и окружающей средой. При моделировании конвективных облаков учет турбулентности, хотя бы в упрощенном виде, безусловно необходим.
Конвекция и ветер
Нагревание воздушных масс вблизи земной поверхности приводит в действие механизм конвекции.
Нагретый воздух начинает подниматься вверх. Напомним, что с учетом конвекции воздуха батареи отопления в комнате помещают вблизи пола, а форточку в верхней части окна. Холодный зимний воздух с улицы, проникая в комнату через форточку, опускается к полу, тогда как теплый воздух от нагретой батареи поднимается вверх, к потолку. В результате происходит перемешивание воздуха. Комнату обофевает воздух от батареи и освежает воздух из форточки.
Почему она происходит? Почему нагретый воздух поднимается («всплывает») над менее нагретым, а холодный воздух опускается, погружаясь под нагретый? Чтобы ответить на этот вопрос, вспомним закон Архимеда.
Итак, конвекция воздуха в атмосфере (равно как и конвекция воды в морях и океанах) есть не что иное, как проявление закона Архимеда.
Восходящие и нисходящие движения воздуха, связанные с конвекцией, — не единственный вид движения воздушных масс в атмосфере. Интенсивность конвективных воздушных потоков изменяется при переходе наблюдателя от одного участка земной поверхности к другому, если эти участки и прилегающий к ним воздух оказываются нагретыми в разной степени. Вследствие этого возникает перепад атмосферного давления в горизонтальной плоскости, что приводит к появлению ветра.
Главное в понятии ветра — это движение воздуха от места с более высоким давлением к месту с более низким давлением. В принципе эти два места не обязательно должны находиться вблизи поверхности Земли или на одной и той же высоте. Однако вблизи поверхности ветры обычно дуют в горизонтальном или близком к горизонтальному направлении. Некоторое отклонение от горизонтального направления может быть связано с рельефом местности.
Уместно заметить, что одна из важнейших характеристик ветра — его направление — указывается в предположении, что ветер дует в горизонтальном направлении. Например, говорят, что данный ветер юго-восточный. Это значит, что речь идет о горизонтальном воздушном потоке, движущемся с юго-востока.
Вторая важная характеристика ветра — скорость его движения относительно земной поверхности. Здесь необходимо сделать небольшую паузу и обратить внимание на то, что в метереологии атмосферный воздух рассматривают обычно так, как принято рассматривать газ или жидкость в гидродинамике (точнее сказать, в гидроаэромеханике), т. е. как сплошную среду. На первый взгляд представление газа в виде сплошной среды может показаться неправомерным. Понятно, что такой подход будет неправомерным в случае весьма сильного разрежения воздуха, например, в достаточно высоких слоях атмосферы, удаленных от земной поверхности на расстояние, превышающее несколько сотен километров. Следуя гидродинамическому подходу, будем пользоваться понятием частица воздуха, полагая, что каким бы малым не был объем этой частицы, внутри него будет находиться во всякий момент времени много молекул.