Cumulonimbus: ulewny deszcz i grzmot na horyzoncie.

Współczesne prognozy pogody opierają się na złożone symulatory komputerowe. Symulatory te wykorzystują wszystkie równania fizyczne opisujące atmosferę, w tym ruch powietrza, ciepło słoneczne oraz powstawanie chmur i deszczu.

Stopniowe ulepszenia w prognozy w czasie oznaczają, że współczesne pięciodniowe prognozy pogody są tak samo umiejętne, jak prognozy trzydniowe 20 lat temu.

Ale nie potrzebujesz superkomputera, aby przewidzieć, jak pogoda nad twoją głową może się zmienić w ciągu najbliższych kilku godzin – to było znane w różnych kulturach przez tysiąclecia. Obserwując niebo nad tobą i wiedząc trochę o tym, jak tworzą się chmury, możesz przewidzieć, czy nadejdzie deszcz.

Co więcej, niewielkie zrozumienie fizyki stojącej za tworzeniem się chmur uwydatnia złożoność atmosfery i rzuca trochę światła na to, dlaczego przewidywanie pogody poza kilka dni jest tak trudnym problemem.

Oto sześć chmur, na które warto zwrócić uwagę i jak mogą pomóc ci zrozumieć pogodę.

1) Cumulusy

Cumulus: małe białe puszyste chmurki. Bretta Saylesa/Pexelsa, CC BY

Chmury tworzą się, gdy powietrze ochładza się do punktu rosy, czyli temperatury, w której powietrze nie jest już w stanie utrzymać całej swojej pary wodnej. W tej temperaturze para wodna skrapla się, tworząc kropelki ciekłej wody, które obserwujemy jako chmura. Aby ten proces mógł się wydarzyć, musimy zmusić powietrze do unoszenia się w atmosferze lub aby wilgotne powietrze miało kontakt z zimną powierzchnią.

W słoneczny dzień promieniowanie słoneczne nagrzewa ląd, który z kolei ogrzewa powietrze tuż nad nim. To ogrzane powietrze unosi się konwekcyjnie i formuje Cumulus. Te chmury „przy ładnej pogodzie” wyglądają jak wata. Jeśli spojrzysz na niebo wypełnione cumulusami, możesz zauważyć, że mają one płaskie podstawy, które leżą na tym samym poziomie. Na tej wysokości powietrze z poziomu gruntu ochłodziło się do punktu rosy. Chmury Cumulus na ogół nie padają deszcze – czeka Cię ładna pogoda.

2) Cumulonimbusy

Chociaż mały Cumulus nie pada, jeśli zauważysz, że Cumulus powiększa się i sięga wyżej w atmosferę, jest to znak, że nadciąga intensywny deszcz. Zdarza się to latem, kiedy poranny cumulus przechodzi w głęboki cumulonimbus (burza) chmury po południu.

Cumulonimbus o charakterystycznym kształcie kowadełka.

W pobliżu ziemi Cumulonimbus są dobrze zaznaczone, ale wyżej zaczynają wyglądać na delikatne na krawędziach. To przejście wskazuje, że chmura nie składa się już z kropelek wody, ale z kryształków lodu. Kiedy podmuchy wiatru wyrzucają krople wody poza chmurę, szybko odparowują one w bardziej suchym środowisku, nadając chmurom wodnym bardzo ostrą krawędź. Z drugiej strony kryształki lodu przenoszone na zewnątrz chmury nie odparowują szybko, nadając im delikatny wygląd.

Cumulonimbusy są często płaskie. W Cumulonimbus ciepłe powietrze unosi się konwekcyjnie. W ten sposób stopniowo się ochładza, aż osiągnie taką samą temperaturę jak otaczająca atmosfera. Na tym poziomie powietrze nie ma już wyporu, więc nie może się dalej wznosić. Zamiast tego rozszerza się, tworząc charakterystyczny kształt kowadła.

3) Cirrusy

Chmury Cirrus mogą oznaczać zbliżanie się ciepłego frontu – i deszczu. Cia: Szymon A. Eugster

Cirrus forma bardzo wysoko w atmosferze. Są delikatne, składają się w całości z kryształków lodu opadających przez atmosferę. Jeśli Cirrus są niesione poziomo przez wiatry poruszające się z różnymi prędkościami, przybierają charakterystyczny haczykowaty kształt. Tylko na bardzo dużych wysokościach lub szerokościach geograficznych Cirrus wytwarza deszcz na poziomie gruntu.

Ale jeśli zauważysz, że Cirrus zaczyna zakrywać więcej nieba i staje się niższy i grubszy, jest to dobra wskazówka, że ​​zbliża się ciepły front. W ciepłym froncie spotyka się masa ciepłego i zimnego powietrza. Lżejsze, ciepłe powietrze jest zmuszane do unoszenia się nad masą zimnego powietrza, co prowadzi do tworzenia się chmur. Opadające chmury wskazują, że front się zbliża, dając deszcz w ciągu następnych 12 godzin.

4) Stratos

Stratus: ponury. Hanna Christensen, Autor pod warunkiem

Stratus to niska, ciągła warstwa chmur pokrywająca niebo. Stratus tworzy się przez łagodnie unoszące się powietrze lub przez łagodny wiatr niosący wilgotne powietrze nad zimną powierzchnię lądu lub morza. Chmura Stratus jest cienka, więc choć warunki mogą wydawać się ponure, deszcz jest mało prawdopodobny, a co najwyżej lekka mżawka. Stratus jest identyczny z mgłą, więc jeśli kiedykolwiek spacerowałeś po górach w mglisty dzień, chodziłeś w chmurach.

5) soczewkowata

Nasze ostatnie dwa typy chmur nie pomogą ci przewidzieć nadchodzącej pogody, ale dają wgląd w niezwykle skomplikowane ruchy atmosfery. Gładka, soczewkowata Soczewkowy chmury tworzą się, gdy powietrze jest wydmuchiwane w górę i nad pasmem górskim.

Nad górami tworzą się chmury soczewkowate.

Po przejściu przez górę powietrze wraca do poprzedniego poziomu. Gdy tonie, ogrzewa się, a chmura wyparowuje. Ale może przestrzelić, w którym to przypadku masa powietrza cofa się, umożliwiając uformowanie się kolejnej chmury soczewkowej. Może to doprowadzić do powstania łańcucha chmur, rozciągającego się daleko poza pasmo górskie. Interakcja wiatru z górami i innymi elementami powierzchni jest jednym z wielu szczegółów, które należy przedstawić w symulatorach komputerowych, aby uzyskać dokładne prognozy pogody.

6) Kelvina-Helmholtza

I na koniec mój osobisty faworyt. ten Kelvina-Helmholtza chmura przypomina załamującą się falę oceanu. Gdy masy powietrza na różnych wysokościach poruszają się poziomo z różnymi prędkościami, sytuacja staje się niestabilna. Granica między masami powietrza zaczyna się falować, ostatecznie tworząc większe fale.

Chmury Kelvina-Helmholtza przypominają rozbijające się fale oceanu.

Chmury Kelvina-Helmholtza są rzadkie – zauważyłem je tylko raz nad Jutlandią, zachodnią Danią – ponieważ proces ten możemy zaobserwować w atmosferze tylko wtedy, gdy niższa masa powietrza zawiera chmurę. Chmura może następnie śledzić załamujące się fale, ujawniając zawiłość niewidocznych skądinąd ruchów nad naszymi głowami.

O autorze

Hannah Christensen, Badacz Wizytujący, Atmosferyczna Fizyka Oceaniczna i Planetarna, University of Oxford

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w Konwersacje. Przeczytać oryginalny artykuł.

Powiązane książki

at Rynek wewnętrzny i Amazon