ویژگی های یک الگوی پوشش صعودی

باد حرکت افقی هوا است و انرژی منتقل شده از سطح زمین را به عنوان گرمای معقول و نهفته منتقل می کند. گرمای معقول توسط فرآیندهای هدایت و همرفت منتقل می شود. هدایت انرژی را در داخل یک ماده منتقل می کند و همرفت انرژی را از طریق حرکت عمودی ماده گرم شده منتقل می کند. گرمای نهان انتقال انرژی با تبدیل خود ماده است. همانطور که به یاد می آورید ، آب توانایی وجود مایع ، گاز یا جامد را دارد. تبدیل از مایع به گاز تبخیر نامیده می شود. فرآیند معکوس ، از گاز تا مایع ، تراکم نامیده می شود. از مایع به جامد به عنوان جامد سازی (انجماد) شناخته می شود. و از جامد تا مایع ، همجوشی (ذوب). همچنین می توان آب را از طریق فرآیندی به نام رسوب به طور مستقیم از جامد به گاز (تصعید) یا معکوس تبدیل کرد. ما این فرایندهای مختلف را در شکل گیری ابرها خواهیم دید.

ابرها هنگامی شکل می گیرند که هوا به همان اندازه بخار آب (گاز) باشد تا بتواند آن را نگه دارد. به این نقطه اشباع گفته می شود و از دو طریق می توان به آن رسید. ابتدا رطوبت جمع می شود تا به حداکثر میزان حجم هوا که می تواند برسد برسد. روش دیگر دمای هوای پر از رطوبت را کاهش می دهد که به نوبه خود میزان رطوبت موجود در آن را کاهش می دهد. بنابراین اشباع به ترتیب از طریق تبخیر و تراکم حاصل می شود. هنگامی که اشباع رخ می دهد ، رطوبت به صورت مه و ابرها به قطرات آب قابل مشاهده می شود.

لازم به ذکر است که تراکم به خودی خود باعث بارش (باران ، برف ، خواب ، تگرگ) نمی شود. رطوبت در ابرها باید به اندازه کافی سنگین شود تا در برابر گرانش تسلیم شود و به سطح زمین بازگردد. این کار از طریق دو فرآیند رخ می دهد. در ابرهای سرد کریستال های یخی و قطرات آب در کنار هم وجود دارند. به دلیل عدم تعادل فشار بخار آب ، قطرات آب به کریستال های یخ منتقل می شوند. در نهایت کریستال ها به اندازه کافی سنگین می شوند تا به زمین بیفتند. در فرآیند دوم ، قطرات آب در ابرهای گرم با هم برخورد می کنند و بار الکتریکی آنها را تغییر می دهند. قطرات برخلاف اتهام ، یکدیگر را به خود جلب می کنند و ادغام می شوند ، در نتیجه رشد می کنند تا اینکه وزن کافی برای سقوط داشته باشند.

هیچ تفاوتی بین مه و ابرها غیر از ارتفاع وجود ندارد. مه به عنوان یک رطوبت قابل مشاهده تعریف می شود که از ارتفاع پایین تر از 50 فوت شروع می شود. اگر رطوبت قابل مشاهده از 50 یا بالاتر از 50 پا شروع شود ، به آن ابر گفته می شود. دو نوع مه شکن مه شکن و مه شکن نامیده می شود. مه تابش در طول شب شکل می گیرد زیرا سطح زمین خنک می شود و هوا بلافاصله بالای آن با هدایت خنک می شود. اگر هوا به اندازه کافی مرطوب باشد ، خنک کننده باعث می شود که به اشباع برسد و قطرات آب قابل مشاهده شکل می گیرد. ما اغلب این نوع مه شکن را مه می نامیم زیرا بسیار نزدیک به سطح است. مه شکن هنگامی که هوای مرطوب گرم بر روی سطح سردتر حرکت می کند شکل می گیرد (به معنای حرکت به صورت افقی) است. یک مثال عالی در سواحل غربی قاره ها است. بادهای غالب و غالب هوای مرطوب را از بالای یک منطقه گرم اقیانوس به بالای آبهای سردتر در ساحل منتقل می کنند. مه را شکل می دهد و توسط Westly بر فراز زمین حمل می شود.

اگرچه شکل گیری ابرها و بارش می تواند با جزئیات کامل کاملاً پیچیده باشد ، اما می توانیم این روند را به یک دستور العمل ساده ساده کنیم ، که برای اکثریت قریب به اتفاق شرایط مناسب است.

اول ، ما به دو ماده اساسی نیاز داریم: آب و گرد و غبار.

در سیاره زمین ، ابرهای طبیعی در درجه اول از آب در حالت مایع یا جامد آن تشکیل شده اند.(در سیارات دیگر ، ابرها ممکن است از ترکیبات دیگر مانند ابرهای اسید سولفوریک روی زهره شکل بگیرند.) بنابراین ، ما دستور خود را با جمع آوری مقدار کافی آب در حالت بخار شروع می کنیم که به زودی به حالت های مایع یا جامد تبدیل خواهیم شد. میزان بخار آب جو بسته به رطوبت روی سطح زیر و دمای هوا از نزدیک به صفر تا حدود 4 درصد متفاوت است.

بعد ، ما به مقداری گرد و غبار نیاز داریم. نه مقدار زیادی و نه ذرات بزرگ و همه گرد و غبار انجام نمی دهند. بدون "هوای کثیف" احتمالاً به هیچ وجه ابرهایی یا فقط ابرهای یخی با ارتفاع زیاد وجود نخواهد داشت. حتی هوای "تمیز" موجود در زمین حاوی حدود 1000 ذرات گرد و غبار در هر متر مکعب هوا است. گرد و غبار برای هسته های تراکم ، سایت هایی که بخار آب ممکن است به عنوان مایع یا جامد متراکم یا رسوب شود ، لازم است. انواع و اشکال خاصی از گرد و غبار و ذرات نمکی مانند نمک های دریایی و خاک رس ، بهترین هسته های تراکم را ایجاد می کنند.

با مقادیر مناسب بخار آب و گرد و غبار در یک بسته هوا ، مرحله بعدی این است که توده بسته هوا به دمایی خنک شود که در آن قطرات ابر یا کریستال های یخ ایجاد شود. و ، voila ، ما ابرها داریم.

این دستور ساده بسیار شبیه پختن مرغ است -- یک مرغ و مقداری ادویه می گیرید، حرارت را اعمال می کنید و بعد از مدتی مرغ پخته می کنید. اما همانطور که روش های زیادی برای پختن مرغ وجود دارد، روش های مختلفی نیز برای تشکیل ابر وجود دارد.

نردبان بارش 11. بارش 10. رشد قطرات 9. شناوری/ابری 8. تراکم 7. اشباع 6. رطوبت 5. خنک کننده 4. انبساط 3. صعود در مقابل امواج 2. DIRTY.

اجازه دهید اکنون دستور العمل خود را گسترش دهیم و بارش را اضافه کنیم. پروفسور جان دی، مرد ابری، دستور العمل ساده ابر را انتخاب کرده، چند جزئیات دیگر اضافه کرده و آن را تا زمانی که بارندگی ایجاد کند ادامه داده است. او این را نردبان بارش می نامد. مانند دستور العمل ساده ما، او فرآیند را با مواد اولیه هوای کثیف و بخار آب آغاز می کند. در پله های 3 تا 8، او مواد را طی چندین فرآیند انجام می دهد تا یک ابر تشکیل دهد.

صعود و انبساط دو فرآیند اصلی هستند که منجر به خنک شدن یک بسته هوایی می شود که در آن ابرها تشکیل می شوند. ما عمدتاً هوای متحرک را به صورت باد در حال جریان افقی در سطح می دانیم. اما حرکت هوا به صورت عمودی در فرآیندهای آب و هوایی، به ویژه با توجه به ابرها و بارش بسیار مهم است. جریان های هوای صعودی ما را از نردبان بارش می برد.(در جاهایی که جریان های نزولی وجود دارند، با روند معکوس از نردبان پایین می آییم تا در نهایت بخار آب و گرد و غبار در یک توده هوا باقی بمانند.)

چهار فرآیند اصلی وجود دارد که در سطح زمین یا در نزدیکی سطح زمین اتفاق می افتد که می تواند منجر به صعود هوا شود: همگرایی، همرفت، بالا بردن از جلو و بالا بردن فیزیکی.

همگرایی زمانی اتفاق می افتد که چند جریان هوای سطحی در جریان افقی به سمت یکدیگر حرکت کنند تا در یک فضای مشترک به هم برسند. هنگامی که آنها به هم نزدیک می شوند، تنها یک راه برای رفتن وجود دارد: بالا. یک سلول کم فشار سطحی نمونه ای از ناحیه همگرایی است و در نتیجه هوا در مرکز آن باید بالا بیاید.

همرفت زمانی اتفاق می افتد که هوا از پایین توسط نور خورشید یا در اثر تماس با زمین یا سطح آب گرم تر گرم می شود تا زمانی که چگالی آن کمتر از هوای بالای آن شود. بسته هوای گرم شده تا زمانی که دوباره به دمای هوای اطراف خنک شود بالا می رود.

بلند کردن جلو هنگامی اتفاق می افتد که یک توده هوای گرمتر با یک سردتر ملاقات کند. از آنجا که هوای گرم نسبت به سرما کمتر متراکم است ، یک توده هوای گرم که به سرماخوردگی نزدیک می شود از هوای سرد صعود می کند. این یک جبهه گرم است. هنگامی که یک توده هوای سرد به یک گرم نزدیک می شود ، زیر هوای گرم گوه می شود و آن را از بالای زمین بلند می کند. این یک جبهه سرد است. در هر صورت ، هوای صعودی در مرز جبهه وجود دارد.

بلند کردن فیزیکی ، که به عنوان بلند کردن اوروگرافی نیز شناخته می شود ، هنگامی اتفاق می افتد که بادهای افقی مجبور به افزایش می شوند تا بتوانند از موانع توپوگرافی مانند تپه ها و کوه ها عبور کنند.

هر چه فرایندی که باعث صعود یک بسته هوا می شود ، نتیجه این است که در حال افزایش بسته هوا باید فشار خود را تغییر دهد تا در تعادل با هوای اطراف باشد. از آنجا که فشار اتمسفر با ارتفاع کاهش می یابد ، باید فشار بسته هوای صعودی نیز فشار یابد. با صعود هوا ، گسترش می یابد. و هرچه گسترش می یابد ، خنک می شود. و هرچه بسته بیشتر شود ، خنک تر می شود.

اکنون که شروع به خنک کردن بسته هوا کردیم ، تقریباً آماده شکل گیری ابر هستیم. ما باید تا زمان رسیدن تراکم ، بسته را خنک کنیم. چندین قطعه بعدی از نردبان بارش فرآیندها را تا تراکم آب مایع توصیف می کند.

با خنک شدن هوا ، رطوبت نسبی آن افزایش می یابد - یک روز فرآیند مرطوب سازی (Rung 6). اگرچه هنوز هیچ اتفاقی برای تغییر میزان بخار آب هوا نیفتاده است ، اما با خنک شدن هوا ، آستانه اشباع بسته هوا کاهش یافته است. با کاهش آستانه اشباع ، رطوبت نسبی افزایش می یابد. خنک کننده مهمترین روش برای افزایش رطوبت نسبی است اما تنها روش آن نیست. مورد دیگر این است که بخار آب بیشتری را از طریق تبخیر یا مخلوط کردن با یک توده هوای مرطوب تر اضافه کنید.

اگر بخواهیم ابر را تشکیل دهیم ، رطوبت ممکن است سرانجام هوا را در داخل بسته به اشباع برساند. در اشباع رطوبت نسبی 100 درصد است. معمولاً کمی رطوبت بیشتر مورد نیاز است که رطوبت نسبی را به بیش از 100 درصد ، وضعیتی معروف به اشباع فوق العاده ، قبل از شکل گیری ابر ، می آورد. هنگامی که هوا اشباع می شود ، بخار آب آن به دنبال راه هایی برای چگالش است. اگر مقدار و ترکیب محتوای گرد و غبار ایده آل باشد ، ممکن است تراکم با رطوبت نسبی زیر 100 درصد آغاز شود. اگر هوا بسیار تمیز باشد ، ممکن است برای تولید قطرات ابر ، سطح بالایی اشباع را به خود اختصاص دهد. اما به طور معمول تراکم با رطوبت نسبی چند دهم درصد بالاتر از اشباع شروع می شود.

چگالش آب بر روی هسته های چگالش (یا رسوب بخار آب به عنوان یخ بر روی هسته های انجماد) در یک ارتفاع خاص شروع می شود که به عنوان پایه ابر یا سطح تراکم بالابر شناخته می شود. مولکول های آب به ذرات متصل شده و قطرات ابر را تشکیل می دهند که شعاع حدود 20 میکرومتر (0. 02 میلی متر) یا کمتر دارند. حجم قطرات به طور کلی یک میلیون برابر بیشتر از هسته های تراکم معمولی است.

ابرها از تعداد زیادی قطره ابر یا کریستال های یخ یا هر دو تشکیل شده اند. به دلیل اندازه کوچک و مقاومت در برابر هوای نسبتاً زیاد ، آنها می توانند برای مدت طولانی در هوا به حالت تعلیق درآیند ، به ویژه اگر در جریان های هوایی صعودی باقی بمانند. قطرات ابر متوسط دارای سرعت سقوط ترمینال 1. 3 سانتی متر در ثانیه در هوای ثابت است. برای چشم انداز این ، میانگین قطره ابر از یک پایه ابر کم معمولی 500 متر/1650 پا بیش از 10 ساعت طول می کشد تا به زمین برسد.

اکنون می دانیم که ابرهای سیروس به اشکال مختلف آنها از کریستال های یخ تشکیل شده است و سطح بالای کومولوس بلند نیز ممکن است حتی در تابستان یخ در آنها باشد.

در حالی که ابرها در اشکال و ظواهر متنوع خود (به اطلس ابر مراجعه کنید) منبع مورد علاقه زیادی است ، ما اکنون آنها را رها خواهیم کرد و نردبان بارش را به سمت بالاترین سطح ادامه خواهیم داد: بارش. ایجاد باران بارش بارش

ما می دانیم که همه ابرها بارانی ایجاد نمی کنند که به زمین حمله می کند. برخی ممکن است باران یا برفی تولید کنند که قبل از رسیدن به زمین تبخیر می شوند و بیشتر ابرها به هیچ وجه بارندگی ایجاد نمی کنند. هنگامی که باران می بارد ، از اندازه گیری ها می دانیم که قطره ها از یک میلی متر بزرگتر هستند. قطره باران به قطر 2 میلی متر حاوی معادل آب یک میلیون قطره ابر (قطر 0. 02 میلی متر) است. بنابراین اگر بخواهیم مقداری بارش را از یک ابر بدست آوریم ، باید فرآیند دیگری در ابر وجود داشته باشد تا قطرات باران را از قطرات ابر تشکیل دهد.

قسمت بعدی نردبان بارش شناور یا ابری است که نشان می دهد قبل از اینکه انتظار بارش را داشته باشیم ، باید میزان آب ابر را افزایش دهیم.

این امر مستلزم ادامه روند بلند کردن است. این ماده از خاصیت آب در هنگام تغییر از بخار به حالتهای مایع و جامد ، گرمای نهفته چگالش و رسوب کمک می کند.(اگر بخار ابتدا قبل از انجماد به یک مایع تغییر می کند ، ما همچنین گرمای نهان تراکم آزاد شده و به دنبال آن آزاد می شویم که گرمای نهان انجماد را آزاد می کند.) این انتشار گرمای اضافی بسته هوا را گرم می کند. با انجام این کار ، شناور بسته نسبت به هوای اطراف افزایش می یابد و این به افزایش بیشتر بسته کمک می کند. ما می توانیم صعود مداوم این بسته ها را در ابرهای کومولوس مشاهده کنیم که به رشد عمودی زیادی می رسند.

اکنون در ابر ، باید رشد قطرات ابر به اندازه هایی وجود داشته باشد که می توانند به عنوان باران به زمین بیفتند (ما در یک دقیقه به برف نگاه خواهیم کرد) بدون تبخیر. قطرات ابر از سه روش می توانند به اندازه بزرگتر رشد کنند.

اولین مورد با ادامه تراکم بخار آب به قطرات ابر و در نتیجه افزایش حجم/ اندازه آنها تا زمانی که به قطرات تبدیل شود. در حالی که اولین تراکم آب بر روی هسته های تراکم برای تشکیل قطرات ابر بسیار سریع اتفاق می افتد ، رشد مداوم قطرات ابر به این روش بسیار آهسته پیش می رود.

دوم ، رشد با برخورد و همبستگی قطرات ابر (و سپس برخورد قطره باران با قطرات ابر و قطره های دیگر) یک روند بسیار سریعتر است. جریانهای آشفته در ابرها اولین برخورد بین قطرات را فراهم می کنند. این ترکیب قطره ای بزرگتر را تشکیل می دهد که می تواند بیشتر با سایر قطرات برخورد کند ، بنابراین به سرعت در اندازه رشد می کند.

با رشد قطرات ، سرعت سقوط آنها نیز افزایش می یابد و بنابراین می توانند با قطرات در حال سقوط کندتر برخورد کنند. افت شعاعی 0. 5 میلی متر با سرعت 4 متر بر ثانیه می تواند به سرعت از افت 0. 05 میلی متر (50 میکرومتر) در حال سقوط با 0. 27 متر بر ثانیه باشد. با این حال ، هنگامی که قطره ها خیلی بزرگ هستند ، راندمان جمع آوری آنها برای کوچکترین قطره ها و قطرات به اندازه زمانی که قطره ها به اندازه نزدیکتر باشند ، زیاد نیست. قطرات کوچک ممکن است از بین بروند یا در اطراف قطره های بسیار بزرگتر جریان داشته باشند و بنابراین همبستگی ندارند. قطر حدود 60 ٪ کوچکتر به احتمال زیاد با یک قطره بزرگ جمع آوری می شود.

ابرهایی با مناطق به روزرسانی قوی بهترین رشد را دارند زیرا قطره ها و قطرات در ابر طولانی تر باقی می مانند و در نتیجه فرصت های برخورد بیشتری دارند.

سرانجام ، ممکن است عجیب به نظر برسد ، اما بهترین شرایط برای رشد قطره در هنگام وجود کریستال های یخ در یک ابر اتفاق می افتد. هنگامی که به شکل قطرات کوچک ، آب مایع باید قبل از انجماد به خوبی زیر 0 درجه سانتیگراد (32 درجه فارنهایت) خنک شود. در حقیقت ، در شرایط بهینه ، یک قطره خالص ممکن است قبل از انجماد ب ه-40 درجه سانتیگراد برسد. بنابراین ، مناطقی در یک ابر وجود دارد که کریستال های یخ و قطرات آب وجود دارند.

هنگامی که کریستال های یخی و قطرات ابرقهرمانی در نزدیکی یکدیگر قرار دارند ، حرکتی از مولکول های آب از قطرات به کریستال وجود دارد. این باعث افزایش اندازه کریستال یخ با هزینه قطره می شود. هنگامی که کریستال ها در دمای حدو د-10 درجه سانتیگراد (14 درجه فارنهایت) رشد می کنند ، شروع به توسعه بازوها و شاخه ها ، کریستال برفی کلیشه ای می کنند. چنین کریستال ها نه تنها در رشد با هزینه قطرات آب کارآمد هستند ، بلکه به راحتی به یکدیگر می چسبند و سنگدانه های بزرگی را که ما آن را برف می نامیم تشکیل می دهند.

سرانجام ، قطره ها به اندازه رشد کرده اند که می توانند در یک زمان معقول و بدون تبخیر به سطح سقوط کنند و ما به بارش بالای رونق رسیده ایم.(برای اطلاعات بیشتر در مورد قطرات باران ، اینجا را کلیک کنید.) در جدول زیر برخی از قطرهای قطره معمولی برای انواع باران های مختلف ، با استفاده از قطرات ابر به عنوان اندازه مرجع ارائه می شود. بیشتر باران در محدوده 0. 2 تا 5 میلی متر (0. 008 تا 0. 20 اینچ) می افتد.

البته همه بارش ها به عنوان باران نمی افتد. مقدار عادلانه بارش جهان به عنوان برف یا برخی از آب جامد دیگر قرار می گیرد. در واقع ، در خارج از مناطق گرمسیری ، این احتمال وجود دارد که بخش عمده بارش به شکل جامد آغاز شود و فقط هنگام سقوط در هنگام سقوط از هوا با دمای بالاتر از انجماد ، باران مایع می شود.

بیشتر افراد تقریباً به هر شکل یخ زده بارش ، غیر از تگرگ یا گلوله های یخی ، یک برف برفی می گویند. اما هواشناسی کمی بیشتر بدخلقی است. از نظر فنی اصطلاح برف به مجموعه ای از کریستال های برفی فردی اشاره دارد که در کنار هم جمع شده اند و در طول پاییز به آنها پیوسته اند. برف ها به طور معمول هنگامی سقوط می کنند که دمای هوا در نزدیکی سطح زمین از علامت انجماد فاصله ندارد. کریستال های برفی در این دما بهتر به یکدیگر پایبند هستند. در دمای بسیار سرد ، برف های برف غیر معمول است و ما بیشتر کریستال های برفی را در هنگام سقوط برف می بینیم.

بلورهای برفی به طور معمول 0. 5 تا 5 میلی متر (0. 02 تا 0. 20 اینچ) در اندازه هستند در حالی که برف های برفی در حدود 10 میلی متر اندازه (0. 4 اینچ) دارند و ممکن است به اندازه 200 تا 400 میلی متر (0. 79 تا 1. 57 اینچ) باشد.

سایر اشکال متداول بارش جامد عبارتند از: تگرگ ، گلوله یا گلوله های یخی ، گراپل یا تگرگ نرم یا دانه های برفی و شکل خاصی: باران انجماد ، همچنین به عنوان لعاب یا خاردار شناخته می شود. حالت دوم به عنوان یک مایع سقوط می کند اما در تماس با یک جسم یخ می زند. هنگامی که یخ پاک می شود ، باران یخ زدگی به رنگ لعاب گفته می شود. وقتی یخ شیری است ، به آن Rime گفته می شود.

Hail پدیده ای از رعد و برق شدید است که با عبور از دانه تگرگ بارها و بارها از طریق هوا با قطره و کریستال های یخ ، نیاز به پیش نویس های قوی برای تشکیل سنگ های تگرگ دارد.

1. 1) تشکیل بیش از منطقه
   • الف) خنک کننده هوا به نقطه شبنم
   • • 1) بلند کردن
   • • • الف) همرفت
   • • • • 1) گرمایش از پایین
   • • • • • الف) پیشرفت بیش از سطح گرمتر
   • • • • • ب) بیرستی
   • • • • • ج) استفاده از هوای گرم در پایین ترین لایه ها
   • • • • 2) خنک شدن از بالا
   • • • • • الف) تابش از بالای عرشه ابر
   • • • • • ب) استفاده از هوای سرد در بالا
   • • • ب) بلند کردن مکانیکی در امتداد یک سطح
   • • • • 1)
   • • • • 2) بیش از حد در امتداد یک سطح دما بالقوه
   • • • • 3) در امتداد یک سطح جلو بالا
   • • • ج) همگرایی
   • • • • 1) مرکز فشار کم فرورفتگی
   • • • • 2) برشی باد (سرعت و/یا همگرایی جهت دار)
   • • • • 3) تغییر جغرافیایی (جریان در حال حرکت به سمت شمال)
   • • • • 4) افزایش گرداب (جریان در حال حرکت به سمت جنوب)
   • • 2) تابش (مه)
   • • 3) هدایت از سطح خنک کننده (مه)
   • • 4) مخلوط کردن با توده هوای خنک تر
   • ب) افزایش رطوبت (گرم کردن شبنم به دما)
   • • 1) مخلوط کردن
   • • • الف) ناشی از همرفت
   • • • ب) ناشی از وزش باد شدید
   • • 2) تماس با سطح مرطوب
   • • 3) تبخیر از بارندگی
   2) مشاوره از جاهای دیگر
   • الف) تشکیل در منطقه دیگر که در بالا پوشیده شده است
   • ب) تغییرات در حین عمل همانطور که در بالا برای فرآیندهای مختلف عملیاتی نشان داده شده است

چه عواملی باعث ابرها می شود؟

ابر به عنوان "یک جمع قابل مشاهده از قطرات دقیقه آب یا ذرات یخ یا مخلوطی از هر دو شناور در هوای آزاد" تعریف شده است. هر قطره قطر حدود صدم میلی متر دارد و هر متر مکعب هوا حاوی 100 میلیون قطره خواهد بود. از آنجا که قطرات بسیار کوچک هستند ، می توانند در دمای 330 درجه سانتیگراد به صورت مایع باقی بمانند. اگر چنین است ، آنها را به قطرات ابرقدرت گفته می شود.

ابرها در سطح بالاتر و بسیار سرد در جو از کریستال های یخ تشکیل شده اند - اینها می توانند حدود دهم میلی متر طول داشته باشند.

ابرها هنگامی شکل می گیرند که بخار آب نامرئی موجود در هوا به قطرات آب قابل مشاهده یا کریستال های یخی متراکم شود. برای این اتفاق ، بسته هوا باید اشباع شود ، یعنی قادر به نگه داشتن تمام آب موجود در بخار نیست ، بنابراین شروع به متراکم شدن به شکل مایع یا جامد می کند. دو روش وجود دارد که با آن اشباع حاصل می شود.

(الف) با افزایش میزان آب در هوا ، به عنوان مثالاز طریق تبخیر ، تا جایی که هوا نمی تواند بیشتر نگه داشته شود.

(ب) با خنک کردن هوا به گونه ای که به نقطه شبنم خود برسد - این دما است که در آن میعان رخ می دهد و قادر به نگه داشتن آب دیگر نیست. شکل 1 نشان می دهد که چگونه حداکثر مقدار بخار آب هوا ، در دمای معین ، می تواند نگه داشته شود. به طور کلی ، هرچه هوا گرمتر باشد ، بخار آب بیشتری می تواند نگه داشته شود. بنابراین ، کاهش دمای آن توانایی خود را در نگه داشتن بخار آب کاهش می دهد تا تراکم رخ دهد.

روش (ب) روش معمول تولید ابرها است و با افزایش هوا در قسمت پایین جو همراه است. با افزایش هوا ، به دلیل فشار جوی پایین تر گسترش می یابد و انرژی مورد استفاده در انبساط باعث خنک شدن هوا می شود. به طور کلی ، برای هر 100 متر/330 فوت که هوا بالا می رود ، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است ، 1 درجه سانتیگراد خنک می شود. میزان خنک کننده بسته به میزان آب یا رطوبت هوا متفاوت خواهد بود. بسته های مرطوب هوا ممکن است آهسته تر و با سرعت 0. 5 درجه سانتیگراد در 100 متر/330 فوت خنک شود.

بنابراین ، صعود عمودی هوا توانایی خود را در نگه داشتن بخار آب کاهش می دهد ، به طوری که تراکم رخ می دهد. ارتفاع که در آن نقطه شبنم به دست می آید و ابرها شکل می گیرند ، سطح تراکم نامیده می شود.

پنج عامل وجود دارد که می تواند منجر به افزایش هوا و خنک کننده شود:

1. گرمایش سطح. زمین توسط خورشید گرم می شود که هوا را در تماس با آن گرم می کند و باعث افزایش آن می شود. ستون های در حال افزایش اغلب به عنوان حرارتی نامیده می شوند. 2. توپوگرافی. هوا مجبور شد از سدی از کوه ها یا تپه ها بلند شود. این به عنوان ارتقاء orographic معروف است. 3. فرونتال. توده ای از هوای گرم که بر فراز انبوهی از هوای سرد و متراکم بالا می رود. این مرز "جلو" نامیده می شود. 4- همگرایی. جریانهای هوا که از جهات مختلف جاری می شوند ، مجبور می شوند در جایی که ملاقات می کنند بالا بروند. 5. تلاطم. تغییر ناگهانی در سرعت باد با ارتفاع ایجاد لبه های آشفته در هوا.

یکی دیگر از عوامل مهم که باید در نظر بگیرید این است که بخار آب برای چگالش به چیزی نیاز دارد. شناور در هوا میلیون ها دقیقه نمک ، گرد و غبار و ذرات دود معروف به هسته های چگالش است که باعث می شود تراکم در هنگام اشباع هوا انجام شود.

چه چیزی بر رنگ ابرها تأثیر می گذارد؟

نور از آسمان و از ابرها نور خورشید است که پراکنده است. در مورد آسمان ، مولکول های هوا (نیتروژن و اکسیژن) پراکندگی را انجام می دهند ، اما مولکول ها آنقدر کوچک هستند که قسمت آبی طیف به شدت از سایر رنگ ها پراکنده است.

قطرات آب موجود در ابر بسیار بزرگتر است و این ذرات بزرگتر تقریباً به همان مقدار رنگ طیف را پراکنده می کنند ، بنابراین نور سفید از خورشید از ابرهایی که هنوز سفید است بیرون می آید.

بعضی اوقات ، ابرها دارای رنگ زرد مایل به زرد یا قهوه ای هستند - این نشانه آلودگی هوا است.

چرا ابرها رشد به سمت بالا را متوقف می کنند؟

تراکم شامل آزاد شدن گرمای نهان است. این گرمای "نامرئی" است که یک قطره آب "هنگامی که از یک مایع به بخار تغییر می کند ، ذخیره می کند. تغییر شکل بعدی آن دوباره گرمای نهفته کافی را آزاد می کند تا بسته مرطوب هوا از هوای اطراف آن گرمتر شود. این اجازه می دهد تا بسته هوا تا زمانی که تمام بخار آب "مازاد" متراکم شود و تمام گرمای نهان آزاد شود ، افزایش یابد.

بنابراین ، دلیل اصلی که ابرها را به سمت بالا متوقف می کند ، پایان انتشار گرمای نهان از طریق فرآیند تراکم است. دو عامل دیگر نیز وجود دارد که نیز نقش دارند. بادهای جوی فوقانی سریعتر می توانند از بالای ابرهای بلند عبور کنند ، در حالی که در ابرهای بسیار بلند ، ابر ممکن است از تروپوپوز عبور کند و وارد استراتوسفر شود که در آن درجه حرارت افزایش می یابد ، نه کاهش ، با ارتفاع. این تغییر حرارتی از تراکم بیشتر جلوگیری می کند.

چرا در بعضی روزها هیچ ابرهایی وجود ندارد؟

حتی وقتی خیلی گرم و آفتابی باشد ، ممکن است ابرهایی وجود نداشته باشد و آسمان آبی روشن است. دلیل معمول عدم وجود ابرها ، نوع فشار خواهد بود که منطقه تحت تأثیر فشار زیاد یا آنتیکلون قرار دارد. هوا به جای بلند شدن و خنک کننده ، به آرامی در حال غرق شدن خواهد بود. در حالی که هوا به قسمت پایین جو فرو می رود ، فشار بالا می رود ، فشرده می شود و گرم می شود ، به طوری که هیچ گونه تراکم ای صورت نمی گیرد. به عبارت ساده ، هیچ مکانیسم برای ایجاد ابرها در این شرایط فشار وجود ندارد.

انواع ابرها

در سال 1803 یک شیمیدان خرده فروشی و هواشناسی آماتور به نام لوک هوارد سیستمی را پیشنهاد کرد که متعاقباً اساس طبقه بندی بین المللی فعلی تبدیل شده است. هوارد همچنین توسط برخی از مردم به عنوان "پدر هواشناسی انگلیس" شناخته می شود ، و کارهای پیشگام وی ناشی از کنجکاوی وی در غروب آفتاب های زنده در اواخر قرن 18 به دنبال یک سری از فوران های آتشفشانی خشونت آمیز است. آنها گرد و غبار را به سمت جو بیرون آورده بودند ، در نتیجه میزان هسته های چگالش را افزایش داده و سازندهای ابر دیدنی و غروب خورشید را تولید می کنند.

هوارد چهار نوع ابر را به رسمیت شناخت و نام های لاتین زیر را به آنها داد:

کومولوس - جمع شده یا در یک شمع شمع - در یک ورق یا لایه سیروس - نخ ، نیمبوس مودار یا مجعد - یک باربری باران

اگر کلمه لاتین دیگری را به معنای ارتفاع قرار دهیم ، نام ده نوع ابر اصلی همه از این پنج کلمه گرفته شده و بر اساس ظاهر آنها از سطح زمین و خصوصیات بصری است.

انواع ابر با توجه به ارتفاع پایه آنها بالاتر از سطح دریا به سه گروه تقسیم می شوند. توجه داشته باشید که ابرهای سطح "متوسط" توسط کلمه alto و ابرهای "بالا" توسط کلمه cirro پیشوند می شوند (جدول 1 را ببینید). تمام ارتفاعات داده شده تقریباً بالاتر از سطح دریا در جبرهای میانی است. در صورت مشاهده از یک مکان بالای تپه یا کوه ، دامنه پایه ها بر این اساس پایین تر خواهند بود.

سطح ابرهای کم - 7000 فوت ابرهای متوسط 7000 - 17،000 فوت ابرهای ارتفاع 17،000 - 35،000 فوت

Cumulus (CU)ارتفاع پایه: 1200-6،000 فوت رنگ: سفید روی قسمتهای آفتاب آن اما با زیر قسمت تیره تر. شکل: این ابر به شکل پشته های جدا شده ظاهر می شود. کومولوس کم عمق ممکن است کاملاً خسته کننده به نظر برسد ، به خصوص در وزش باد شدید ، اما ابرهای تشکیل شده دارای پایه های مسطح و طرح های تیز هستند. ابرهای بزرگ کومولوس دارای شکل متمایز "گل کلم" هستند. سایر ویژگی ها: Cumulus به خوبی توسعه یافته ممکن است دوش تولید کند.

cumulonimbus (CB)ارتفاع پایه: 1000-5،000 فوت رنگ: قطعات فوقانی سفید با زیر تیره و تهدید کننده. شکل: ابری از نوع کامولوس با وسعت عمودی قابل توجهی. هنگامی که قسمت بالای یک کومولوس به ارتفاعات زیادی می رسد ، قطرات آب به کریستال های یخ تبدیل می شوند و طرح واضح و واضح خود را از دست می دهند. در این مرحله ابر تبدیل به یک cumulonimbus شده است. غالباً ، بالای ابر فیبری به یک گوه متمایز یا شکل آنوله گسترش می یابد. سایر ویژگی ها: همراه با دوش های سنگین ، شاید با تگرگ و رعد و برق. طبق کنوانسیون ، CB معمولاً در صورت بروز تگرگ یا رعد و برق گزارش می شود ، حتی اگر ناظر بلافاصله ابر را به عنوان CB تشخیص ندهد.(ممکن است در لایه هایی از انواع دیگر ابر تعبیه شود).

استراتوس (خیابان)ارتفاع پایه: سطح 1،500 فوت رنگ: معمولاً خاکستری. شکل: ممکن است به عنوان یک لایه با یک پایه نسبتاً یکنواخت یا در تکه های خزنده ظاهر شود ، به خصوص در هنگام بارش در حال سقوط از یک لایه ابر در بالا. مه غالباً به دلیل افزایش باد یا افزایش دما ، به لایه ای از استراتوس بلند می شود. در حالی که خورشید زمین را گرم می کند ، پایه ابر استراتوس ممکن است بلند شود و به ابر کم عمق تبدیل شود زیرا لبه های آن شکل متمایز تری به خود می گیرد. ویژگی های دیگر: اگر نازک باشد ، دیسک خورشید یا ماه قابل مشاهده خواهد بود (به شرط اینکه هیچ لایه ابر دیگری در بالا وجود ندارد). اگر ضخیم باشد ، ممکن است دانه های دریز یا برفی تولید کند.

Stratocumulus (SC)ارتفاع پایه: 1200-7،000 فوت رنگ: خاکستری یا سفید ، به طور کلی با سایه. شکل: یا تکه یا ورق از عناصر گرد اما ممکن است به عنوان یک لایه عایق بندی ظاهر شود. هنگامی که از زمین مشاهده می شود ، اندازه عناصر فردی در هنگام ارتفاع بیشتر از 30degree (عرض 3 انگشت در طول بازو) از عرض ظاهری بیش از 5degree برخوردار خواهد بود. سایر ویژگی ها: ممکن است باران سبک یا برف ایجاد کند. گاهی اوقات ممکن است ابر ناشی از پخش شدن از کومولوس باشد و یک دوش سبک می دهد.

cl متوسط

Altocumulus (AC)ارتفاع پایه: 7،000-17،000 فوت رنگ: خاکستری یا سفید ، به طور کلی با سایه ای. شکل: چندین نوع مختلف ، متداول ترین آنها یا تکه یا ورق از عناصر گرد است اما ممکن است به عنوان یک لایه بدون شکل بسیار ظاهر شود. هنگامی که از زمین مشاهده می شود ، اندازه عناصر فردی در هنگام ارتفاع بیشتر از 30degree (عرض 1 تا 3 انگشت در طول بازو) از عرض ظاهری 1 تا 5degree برخوردار خواهد بود. حتی اگر عناصر کوچکتر از این به نظر برسند ، ابر در صورتی که سایه را نشان می دهد ، هنوز هم altocumulus طبقه بندی می شود. سایر ویژگی ها: گاهی اوقات باران یا برف جزئی ، شاید به شکل دوش ممکن است به زمین برسد. در موارد نادر ، ممکن است یک رعد و برق از یک نوع AC که به عنوان Altocumulus castellanus شناخته می شود به اصطلاح رخ دهد زیرا در طرح کلی ، تاپ های ابر مانند یک سری برجک و برجها در امتداد دیوار قلعه به نظر می رسند.

Altostratus (AS)ارتفاع پایه: 8،000-17،000 فوت رنگ: خاکستری یا مایل به آبی. شکل: یک ورق ظاهر یکنواخت کاملاً یا بخشی از آن را پوشانده است. ویژگی های دیگر: گاهی اوقات به اندازه کافی نازک برای آشکار کردن خورشید یا ماه مبهم ، مانند شیشه های زمینی. اشیاء موجود در زمین سایه نمی اندازند. اگر پایه ابر بالاتر از حدود 10،000 فوت نباشد ، ممکن است به طور کلی باران سبک یا برف ، گاهی اوقات گلوله های یخ ایجاد کند.

Nimbostratus (NS)ارتفاع پایه: 1،500-10،000 فوت رنگ: خاکستری تیره. شکل: یک لایه ضخیم و پراکنده که تمام یا بیشتر آسمان را پوشانده است. سایر ویژگی ها: خورشید یا ماه همیشه از بین می رود. همراه با باران متوسط یا شدید یا برف ، گاهی اوقات گلوله های یخ. اگرچه به عنوان یک ابر متوسط طبقه بندی می شود ، پایه آن اغلب به سطح ابر پایین می رسد. ممکن است تا حدی یا حتی کاملاً مبهم باشد که استراتوس در زیر بارش در زیر بارش ایجاد می شود.

ابرهای بلند

سیروس (CI)ارتفاع پایه: 17،000-35،000 فوت رنگ: متشکل از کریستال های یخ ، بنابراین سفید. شکل: رشته های ظریف مانند مو ، که گاهی در انتها قلاب می شوند. یا در تکه های متراکم تر ، گرفتگی. یا گاهی اوقات در باندهای موازی که به نظر می رسد به سمت افق همگرا می شوند. سایر ویژگی ها: بقایای قسمت فوقانی یک cumulonimbus نیز به عنوان سیروس طبقه بندی می شود.

سیروکومولوس (CC)ارتفاع پایه: 17،000-35،000 فوت رنگ: متشکل از کریستال های یخ ، بنابراین سفید. شکل: تکه یا ورق از عناصر بسیار کوچک به شکل دانه یا موج دار یا لانه زنبوری. هنگامی که از زمین مشاهده می شود ، اندازه عناصر فردی در هنگام ارتفاعی بیشتر از 30degree (از عرض یک انگشت کوچک در طول بازو) از عرض ظاهری کمتر از 1degree برخوردار خواهد بود. سایر ویژگی ها: گاهی اوقات ظاهر آن در یک الگوی منظم از "امواج" و شکاف های کوچک ممکن است شبیه به مقیاس یک ماهی باشد ، بنابراین نام محبوب "آسمان ماهی خال مخالی" را ایجاد می کند.(این نام همچنین ممکن است به ابرهای آلتوکومولوس بلند نسبت داده شود).

Cirrostratus (CS)ارتفاع پایه: 17،000-35،000 فوت رنگ: متشکل از کریستال های یخ ، بنابراین سفید. شکل: حجاب شفاف از ظاهر فیبری یا صاف کاملاً یا بخشی از آن را پوشانده است. سایر ویژگی ها: به اندازه کافی نازک است که به خورشید اجازه می دهد سایه هایی را روی زمین ریخت ، مگر اینکه در آسمان کم باشد. پدیده هاله تولید می کند ، که شایع ترین آنها هاله کوچک (22degree) در اطراف خورشید یا ماه کمی بیشتر از فاصله بین بالای انگشت شست و انگشت کوچک در طول بازو از هم جدا شده است.

مسیرهای تراکم (موانع) این مسیرهای نازک از چگالش است که توسط بخار آب که از موتورهای هواپیماهای جت در حال پرواز در ارتفاعات بالا است ، تشکیل می شود. آنها ابرهای واقعی نیستند ، اما می توانند برای مدت طولانی در آسمان بمانند و به ابرهای سیروس رشد کنند.

ابرها

مقدار ابر به عنوان "نسبت گنبد آسمانی که توسط ابر پوشانده شده است تعریف شده است. مقیاس مورد استفاده هشتم یا Oktas است که ناظران در یک فضای باز یا در پشت بام ایستاده اند تا منظره خوبی یا پانوراما آسمان داشته باشند.

پوشش کامل ابر به عنوان 8 Oktas ، نیمی از پوشش به عنوان 4 Oktas و یک آسمان کاملاً واضح به عنوان Zero Oktas گزارش شده است. اگر غبار یا مه مه آلود وجود داشته باشد ، ناظر گزارش می کند که آسمان مبهم است.

گزارشگر همچنین میزان هر OKTA های سطح 2 Cloud Cloud 2 Cumulus و 3 Oktas Cirrus و غیره را گزارش خواهد کرد.

عبور مکرر افسردگی در سراسر انگلستان به این معنی است که متداول ترین مقدار ابر گزارش شده ، جای تعجب آور نیست ، 8 Oktas. یک آسمان آبی روشن ، یعنی صفر اوکستا ، کمتر متداول است ، مانند روزهای گرم و آفتابی ، لایه های کوچک و خردی از سیروستاتوس یا تافت های ریز سیروس نازک در ارتفاعات وجود دارد.

تشکیل بارش

خنک کننده ، تراکم و تشکیل ابر شروع فرآیند است که منجر به بارش می شود. اما همه ابرها باعث ایجاد قطرات باران نمی شوند و یا برف های برفی آنقدر کوتاه و کوچک هستند که هیچ فرصتی برای شروع مکانیسم های بارش وجود ندارد.

دو تئوری وجود دارد که توضیح می دهد که چگونه قطرات ابر دقیقه به بارش تبدیل می شوند.

1. مکانیسم کریستال یخ Bergeron-Findeisen

اگر بسته های هوا به ارتفاع کافی در تروپوسفر بالا بروند ، دمای نقطه شبنم بسیار کم خواهد بود و کریستال های یخ دقیقه ای شروع به شکل می گیرند. قطرات آب فوق العاده نیز در تماس با این هسته های یخ یخ می زنند.

کریستال های یخ متعاقباً ترکیب می شوند تا پوسته های بزرگتر را تشکیل دهند که قطرات ابرقهرمانی بیشتری را به خود جلب می کنند. این روند تا زمانی که پوسته ها به سمت زمین برگردند ادامه می یابد. در حالی که در میان لایه های گرمتر هوا قرار می گیرند ، ذرات یخ ذوب می شوند تا قطرات باران را تشکیل دهند. با این حال ، برخی از گلوله های یخی یا برف های برفی ممکن است توسط کمبودهای سرماخوردگی به سطح زمین منتقل شوند.

2. نظریه برخورد و همبستگی لانگ موشیر

این در مورد ابرهای "گرم" یعنی آنهایی که تعداد زیادی کریستال یخ دارند ، صدق می کند. در عوض ، آنها حاوی قطرات آب در بسیاری از اندازه های مختلف هستند که با سرعت های مختلف به سمت بالا جارو می شوند تا با قطرات دیگر برخورد و ترکیب شوند.

تصور می شود که وقتی قطرات شعاع 3 میلی متر دارند ، حرکت آنها باعث می شود که آنها شکاف و تجزیه شوند و عرضه تازه ای از قطرات آب را تشکیل می دهند.

باران

در سالهای اخیر ، آزمایشاتی صورت گرفته است ، به طور عمده در ایالات متحده و اتحاد جماهیر شوروی سابق ، ذرات را به ابرهایی اضافه می کنند که به عنوان تراکم یا هسته های انجماد عمل می کنند. این بذر ابر شامل افزودن جو از هواپیمای یخ خشک ، یدید نقره یا سایر مواد هیگروسکوپی است. این آزمایشات تا حد زیادی در حاشیه مناطق کشاورزی صورت گرفته است که برای رشد محصول نیاز به بارندگی دارد.

ابرها می توانند در هر نقطه از تروپوسفر شکل بگیرند ، و اگرچه مایع متراکم هستند ، اما به اندازه کافی سبک هستند که در هوا شناور شوند و از جایی به سمت باد حرکت کنند. ابرها با توجه به ظاهر و ارتفاع طبقه بندی می شوند. بر اساس ظاهر ، دو نوع اصلی وجود دارد: ابرهای توسعه عمودی ، که با تراکم در حال افزایش هوا تشکیل شده است. و ابرهایی که لایه بندی شده اند ، با تراکم هوا بدون حرکت عمودی تشکیل می شوند. هنگامی که ابرها بر اساس ارتفاع طبقه بندی می شوند ، چهار کلاس وجود دارد: پیشرفت بالا ، میانه ، کم و عمودی.

نام های ابر ، که دوازده ، ظاهر و ارتفاع آن وجود دارد. شرح مختصری از نام ریشه این ترکیب از ویژگی ها را نشان می دهد.

Stratus ، Strato. لایه یا ورق مانند ، جمع ، جمع. نیمبوس ، پف دار (عمودی) ، نیمبو. سیروس تیره و بارانی ، سیررو. فرفری ، پر مانند (ابر بلند) آلتو. فراکتو بالا (اما برای توصیف ابر میانی استفاده می شود). شکسته شده

بیایید چند سازنده ابری آشنا را شرح دهیم. برعکس مه ، از نظر ارتفاع ، ابرهای سیروس هستند. این ابرها با ارتفاع متوسط 20،000 پا رشد می کنند. ابرهای سیروس مانند موهای شخص یا پرهایی که در باد می وزد. در این ارتفاع ، هوا آنقدر سرد است که ابر از کریستال های یخ تشکیل شده است تا قطرات آب موجود در ارتفاعات پایین. باد شدید در این ارتفاع زیاد ابرها را در جریان های طولانی در سراسر آسمان می وزید.

ابر دیگری که شکل گرفته است مانند ورق های موجود در آسمان است. اینها ابرهای استراتوس هستند. ابرهای Stratus هنگامی شکل می گیرند که تراکم در همان سطح اتفاق می افتد که هوا در حال افزایش است. ما در روزهایی که ابرهای استراتوس در سراسر آسمان پخش می شوند ، متوجه این موضوع می شویم. آسمان ممکن است روزها این ابرهای استراتوس را داشته باشد و باران نیز به همراه دارد.

ابرهای کامولوس ابرهایی هستند که به نظر می رسد در آسمان عکس می سازند. با تماشای عبور ابرها از بالای سر ، می توان شکل ها و طرح های زیادی را ایجاد کرد. این ابرها دارای یک کف صاف و یک قسمت بالایی هستند. پایه ابر در ارتفاعی که هوا در حال افزایش است و چگالش شروع می شود شکل می گیرد. با این حال ، در حال افزایش هوا گرمتر از هوای اطراف است و همچنان در حال افزایش است. با بالا رفتن ، تراکم بخار بیشتر ، ستون های تابلو را تشکیل می دهد.

ابرهای باقیمانده با ترکیب اصطلاحات نامگذاری شده اند. به عنوان مثال ، ابرهایی که مانند ورق هستند اما دارای ساختار عمودی هستند ، Stratocumulus نامیده می شوند. جدول زیر تمام 12 نام ابر را نشان می دهد. در حالی که بیشتر ابرهای باران در محدوده ابر کم قرار دارند ، زیرا بیشتر رطوبت به سطح زمین نزدیکتر است ، باید از این ابرها در گروه توسعه عمودی ذکر شود. ما قبلاً طوفان ها و گردبادها را قبلاً ذکر کردیم. این طوفان های رعد و برق ناشی از ابرهای Cumulonimbus است که می تواند به ارتفاع 65000 پا برسد و در تمام لایه ها ایجاد شود. هنگامی که ابر به بالای تروپوسفر می رسد ، تقریباً توسط درب آن که استراتوسفر ایجاد می کند ، خاموش می شود و ابر cumulonimbus شبیه یک غول غول پیکر است.