Облака — Виды и формы облаков. Какие бывают облака? Типы облаков по происхождению Слоисто кучевые облака высота образования

В зависимости от высоты расположения нижней границы и внешнего вида все облака подразделяются на четыре группы - морфологическая классификация :

I. Облака верхнего яруса - нижняя граница более 6 км:

Перистые, Cirrus (Ci) - , ;

Перисто - слоистые, Cirrostratus (Cs) - , ;

Перисто - кучевые, Cirrocumulus (Cс) - .

II. Облака среднего яруса - нижняя граница от 2 до 6 км:

Высоко - слоистые, Altostratus (As) - (плотные), (тонкие);

Высоко - кучевые, Altocumulus (Ac) - (тонкие),

(распространяющиеся по небу), (плотные),

(чечевицеобразные), (башенкообразные или хлопьевидные);

III. Облака нижнего яруса - нижняя граница менее 2 км:

Слоисто - дождевые, Nimbostratus (Ns) - ;

Разорвано - дождевые, Fractonimbus (Fr nb) - ;

Слоисто - кучевые, Stratocumulus (Sc) - ;

Слоистые, Stratus (St) -;

Разорвано - слоистые, Fractostratus (Fr st) - .

IV. Облака вертикального развития - нижняя граница менее 2 км, верхняя граница - в среднем или верхнем ярусе:

Кучевые, Cumulus (Cu) - ;

Мощно - кучевые, Cumulus congestus (Cu cong) - ;

Кучево - дождевые, Cumulonimbus (Cb) - (лысые),

(с наковальней).

По условиям образования - генетическая классификация - облака подразделяются на три группы:

I. Кучевообразные облака

Причина образования - различные виды конвекции. К ним относятся: кучевые, мощно - кучевые, кучево - дождевые, высоко - кучевые башенкообразные или хлопьевидные и перисто - кучевые облака.

Кучевые облака - это небольшие облачные массы белого цвета, разбросанные по небу в виде куч. Нижнее основание облаков плоское на высоте 800…1500 м, вершина - выпуклая на высоте 2…3 км. Состоят из капель воды, осадков не дают. Над континентом кучевые облака образуются преимущественно в тёплое время года. Обычно они появляются в 10…12 часов, в 14…15 достигают максимального развития и к вечеру размываются. Малоразвитые по вертикали, плоские кучевые облака называются «облаками хорошей погоды». Полет под облаками и в облаках сопровождается слабой болтанкой, т.к. скорость восходящих потоков 2…5 м/с. Облака располагаются ниже нулевой изотермы, поэтому обледенение в них не наблюдается.

Мощно - кучевые облака - образуются из кучевых облаков. При большой влажности воздуха (б > 10 г./м) и благоприятных условиях для развития конвекции кучевые облака развиваются по вертикали, переходят через нулевую изотерму и становятся мощно - кучевыми. Нижнее основание облаков плоское, слегка сероватое или синеватое на высоте 600…1000 м, вершина - куполообразная, белого цвета на высоте 4…6 км. Мощно - кучевые облака могут располагаться в виде отдельных редких облаков или в виде значительного скопления, закрывающего почти все небо. Облака капельно - жидкие, но выше изотермы 0°С капли воды находятся в переохлажденном состоянии. Осадки из мощно - кучевых облаков не выпадают. В облаках преобладают восходящие потоки, скорость которых достигает 10…15 м/с. Полёты внутри мощно - кучевых облаков запрещены руководящими документами из - за сильной болтанки по всему облаку и интенсивного обледенения выше нулевой изотермы.

Кучево-дождевые облака - огромные горообразные облачные массы с тёмными основаниями и ярко - белыми вершинами, которые, как правило, имеют волокнистое строение. По вертикали кучево - дождевые облака могут развиваться до тропопаузы, а иногда пробивают тропопаузу и вклиниваются в нижнюю стратосферу. Образуются из мощно - кучевых облаков при абсолютной влажности воздуха более 13 г./м или упругости водяного пара более 15 гПа. При благоприятных условиях для развития конвекции и большом влагосодержании воздуха мощно - кучевые облака продолжают расти вверх, и достигают вершинами высот, где температура воздуха настолько низкая, что в облаках начинают образовываться ледяные кристаллы. Таким образом, микроструктура кучево - дождевого

облака смешанная - имеются как капли воды, так и кристаллы льда. Процесс перерастания мощно - кучевого облака в кучево - дождевое происходит очень быстро, иногда в течение 15…20 минут. Признаком такого перерастания может служить изменение формы мощно - кучевого облака. Пока развивающееся облако состоит только из капель воды, оно осадков не дает и имеет резко очерченные контуры. Вершина облаков выглядит подобно головке цветной капусты. Как только верхняя часть облака приобретает кристаллическое строение, оно теряет свои резкие очертания, его края начинают лохматиться, а вершина принимает вид перевернутой метлы (наковальни). Ледяные кристаллы, находясь в соседстве с переохлажденными каплями воды, быстро увеличиваются и начинают выпадать из облака. С момента выпадения осадков облака становятся кучево - дождевыми. Из кучево - дождевых облаков выпадают ливневые осадки в виде дождя, снега, крупы, града. Скорость восходящих

потоков в облаке может достигать 30…40 м/с; за счёт ливневых осадков в кучево - дождевых облаках возникают нисходящие потоки со скоростью 10…15 м/с. Развитие кучево - дождевых облаков, и выпадение ливневых осадков часто сопровождается грозами (), шквалами () и смерчами ().

В зависимости от причин образования, кучево - дождевые облака бывают внутримассовыми и фронтальными. Полет внутри всякого Cb облака опасен и запрещается руководящими документами по следующим причинам:

Сильная болтанка () от нижней границы облака (НГО) до верхней границы облака (ВГО);

Интенсивное обледенение () на всех высотах выше нулевой изотермы;

Возможен разряд молнии через ВС;

Ливневые осадки () ухудшают видимость на взлёте и при заходе на посадку, а град может повредить отдельные части ВС в полёте;

При полёте в сильных ливневых осадках (видимость менее 1000 м) может произойти срыв потока;

Кучево - дождевые облака часто сопровождаются шквалами и смерчами.

Высоко - кучевые хлопьевидные или башенкообразные облака имеют вид крупных хлопьев, разделённых просветами голубого неба, или башенок, посаженных на одно общее основание. Образуются в тёплое время года, как правило, в утренние часы, когда в средней тропосфере наблюдается неустойчивое равновесие воздуха. НГО составляет 3…5 км, толщина - 200…500 м. Непосредственно на полёт влияния не оказывают, но являются хорошим признаком образования грозы в дневные часы. При этом, чем больше башенок или хлопьев, тем ближе по времени гроза.

Перисто - кучевые облака - белые тонкие облака, имеющие вид очень мелких волн, хлопьев, барашков. Образуются на высоте выше 6 км, состоят из кристаллов льда, толщина облаков 200…300 м. На полёт влияния не оказывают.

II. Слоистообразныеоблака

Причина образования - восходящее скольжение. К ним относятся: слоисто - дождевые, разорвано - дождевые, высоко - слоистые, перисто - слоистые и перистые облака.

Слоисто - дождевые облака имеют вид тёмно - серого облачного покрова, как правило, закрывающего всё небо. Высота НГО 300…500 м и менее. Вертикальная мощность колеблется от нескольких сотен метров до нескольких километров. Это смешанные облака с водностью 0,6…1,3 г/м. Из них выпадают обложные осадки - продолжительные, средней интенсивности, занимающие большие площади: 200…300 км по ширине и до тысячи километров по длине. Полёт в таких облаках проходит спокойно, но, выше нулевой изотермы, в облаках, а зимой и в осадках наблюдается обледенение ВС, интенсивность которого зависит от водности облака и температуры воздуха. В осадках НГО размывается и может располагаться на высоте 100 м и ниже, что затрудняет их пробивание при заходе на посадку. Во все сезоны года при полёте в облаках могут возникать значительные электростатические заряды.

Разорванно - дождевые облака представляют собой бесформенные чёрные полосы на общем сером фоне слоистообразной облачности. Причиной их образования является насыщение холодного воздуха (ХВ) обложными осадками, выпадающими из слоисто - дождевых облаков, и динамическая турбулентность, возникающая при движении ХВ по неровностям подстилающей поверхности. Состоят из переохлаждённых капель, иногда ледяных кристаллов. НГО 50…100 м, толщина 100…200 м. Разорванно - дождевые облака затрудняют или исключают взлёт, посадку и визуальные полёты ВС.

Высоко - слоистые облака представляют собой однородную серую пелену толщиной 1…2 км и имеют большую горизонтальную протяжённость. Солнце и Луна просвечивают через них, как сквозь матовое стекло. Это смешанные облака. Из них могут выпадать обложные осадки, которые до земли доходят только зимой в виде снега. Поэтому зимой ширина зоны осадков увеличивается до 400…500 км. При полётах в высоко - слоистых облаках наблюдается обледенение ВС, интенсивность которого зависит от водности облака и температуры воздуха. Вероятность обледенения в этих облаках больше в тёплое время года. Видимость в облаках плохая - несколько десятков метров. При длительном полете в них ВС заряжаются статическим электричеством.

Перисто - слоистые облака имеют вид однородной белой или голубоватой пелены, закрывающей всё небо. Толщина облаков от нескольких сотен метров до нескольких километров. Облака состоят из ледяных кристаллов. Солнце и Луна просвечивают через них, образуя белые или радужные круги - гало. Оно служит признаком последующего ухудшения погоды. При полётах в облаках происходит электризация ВС. Видимость хорошая.

Перистые облака - параллельные полосы с загнутыми к верху передними краями в виде крючков или коготков, поэтому они называются крючковидными или когтевидными. Облака кристаллические, осадки из них не выпадают. Толщина облаков от нескольких сотен метров до нескольких километров. Они располагаются впереди линии фронта на расстоянии 800…1000 км и являются предвестниками плохой погоды. Полёт спокоен, видимость хорошая, но при длительном полёте возможна электризация ВС.

III. Волнистообразные облака

Образуются за счёт: динамической турбулентности, волновых движений слоёв инверсии и изотермии, радиационного выхолаживания подстилающей поверхности. К ним относятся: слоистые, разорвано - слоистые, слоисто - кучевые, высоко - кучевые и перисто - кучевые облака. По внешнему виду они представляют собой, распространённый по горизонтали, слой облаков в виде гряд или отдельных валов, вертикальное развитие которых характеризуется многослойностью.

Слоистые облака - характерны для холодного времени года. Они образуются под слоем инверсии и имеют вид сплошной серой пелены или разорванных облачных масс. Нижнее основание находится на высоте 100…300 м. Облака могут опускаться до земли и переходить в туман. Из них выпадают моросящие осадки. Полёт в облаках и осадках сопровождается обледенением, интенсивность которого зависит от водности облака и температуры воздуха. Из-за малой высоты слоистые облака затрудняют или исключают взлёт, посадку и визуальные полёты.

Слоисто-кучевые облака имеют вид волнистого тонкого либо плотного облачного слоя. Высота НГО 600…1000 м, а зимой - 300…600 м. Толщина - несколько сотен метров. В холодное время из них могут выпадать осадки в виде слабого снега. В облаках можно встретить слабое или умеренное обледенение и слабую болтанку, которая усиливается к ВГО.

Высоко-кучевые и перисто-кучевые облака располагаются, соответственно, в среднем и верхнем ярусах, особого влияния на полёты не оказывают.

Осадками называют капли воды и кристаллы льда, выпадающие из облаков или оседающие из воздуха на земную поверхность. Основными формами осадков являются: дождь, снег, морось, мокрый снег, снежная или ледяная крупа, снежные зерна, град, ледяной дождь, ледяные иглы. К осадкам, оседающим из воздуха, относятся: роса, иней, изморозь, твердый и жидкий налёт на наветренной стороне вертикально расположенных предметов.

По характеру выпадения осадки делятся на: обложные , выпадающие из системы фронтальных слоисто - дождевых и высоко - слоистых облаков; ливневые , выпадающие из кучево-дождевой облачности; моросящие , выпадающие из слоистых и слоисто - кучевых облаков.

Изучать облака, да и просто наблюдать за ними любят учёные, природоведы и мечтатели. При виде того или иного небесного явления появляется желание назвать его «большим, тяжёлым или дождливым», но гораздо интереснее (и полезнее) было бы использовать научную терминологию для более конкретного описания.

Впервые воздушные нимбы (nimbus - облако лат.) начал классифицировать английский учёный Люк Говард, и основными критериями, которыми он пользовался, были высота яруса, форма и, собственно, погода их создавшая.

Виды облаков весьма разнообразны и являются интересным «предметом для коллекционирования» и просто для наблюдения. Знание о небесных переменах может быть отличной темой для разговора как на светском ужине, так и на простой вечеринке.

Кроме всего прочего, все нюансы, касающиеся перемены погоды, крайне необходимы людям, занимающимся экстремальными видами спорта типа плавания на лодках или скалолазания. Виды облаков, их чтение и анализ помогут избежать серьёзной опасности и узнать о переменах климатических условий без дополнительных метрологических инструментов.

Высота нимбуса расскажет о приближающемся шторме.
Форма - о стабильности атмосферы.
В совокупности эти факторы предупредят о критичных изменениях в погоде (град, снег или дождь).

Несмотря на колоссальное разнообразие и виды облаков, классифицировать их не так уж и сложно, даже по внешнему виду.

Перистые облака

Своим внешним видом они напоминают хрупкие ниточки или клочки. Форма перистых облаков похожа на вытянутые гряды. Это одно из самых высоких воздушных соединений в тропосфере примерно от 5 до 20 км над уровнем моря в зависимости от широты.

Перистые аномалии примечательным тем, что они могут растягиваться на несколько сотен километров. Видимость внутри облака весьма невысока и колеблется в пределах 200-300 метров. Это обуславливается тем, что нимбус состоит из крупных кристалликов льда, которые быстро падают.

Из-за порывистого ветра мы наблюдаем не чёткие вертикальные полоски, а искривлённые причудливым образом нити перистых облаков.

Такие изменения свидетельствовуют о приближающемся проливном дожде или антициклоне примерно через сутки.

Перисто-кучевые облака

Так же как и предыдущий вид, перисто-кучевые аномалии располагаются в верхних слоях тропосферы. Они никогда не дают осадков, но можно чётко сказать, что такие виды облаков являются предвестниками грозы и сильных ливней, а иногда даже и шторма.

Эти нимбусы очень часто называют «барашками» за их причудливую форму в виде групп шариков и окружностей. Высота нижней границы облаков немного ниже простых перистых и колеблется в пределах 5-9 км с протяжённостью по вертикали примерно в километр. Видимость, в отличие от предыдущего вида, значительно лучше - от 5 до 10 километров.

Интересной особенностью перисто-кучевых видов является иризация, когда края окрашиваются в радужный цвет, что выглядит весьма впечатляюще и красиво.

Перисто-слоистые облака

Этот вид нимбуса состоит почти целиком из кристалликов льда и его довольно легко узнать. Он выглядит как однородная плёнка, заволакивающая небо. Появляется он после того, как «ушли» вышеописанные виды облаков. Зимой их протяжённость может колебаться до 6 км, а в летнее время - от 2 до 4 км.

Видимость внутри самой аномалии крайне маленькая: примерно от 30 до 150 метров. Как и в случае с предыдущими видами, перисто-слоистые потоки сулят скорое изменение погоды в виде дождей и грозовых фронтов.

Какие виды облаков предшествуют дождю? Все перистые нимбусы всегда движутся впереди тёплых воздушных масс, где очень большая влажность, которая и является источником дождей с ливнями. Поэтому можно сказать, что все перистые соединения - это предвестники плохой погоды.

Даже несмотря на то, что аномалии поглощают солнечный и лунный свет, иногда могут возникать очень красочные явления (гало) и появляются редкие виды облаков в форме светящихся и переливающихся колец вокруг света луны или солнца.

Высоко-слоистые облака

Своим видом они напоминают мрачно-серую пелену, через которую лишь изредка проглядывает солнечный свет. Высоко-слоистые соединения располагаются на высоте не более 5 км над уровнем моря и имеют протяжённость до 4 км по вертикали.

Видимость в таком облаке очень маленькая - 20-30 метров. Состоят они из кристалликов льда и переохлаждённой воды. Эти аномалии могут поливать небольшим дождём или снегом, но в летнее время дождь просто не доходит до земли, поэтому мы по ошибке считаем их не дождливыми.

Высоко-кучевые облака

Эти соединения могут быть началом скорейших ливней. По своей форме они напоминают небольшие шары, собирающиеся в отдельные группы. Цветовая гамма весьма разнообразна: от белого до тёмного синего цвета. Очень часто можно увидеть причудливые формы: облако в виде сердца, животного, цветка и прочих интересных вещей.

Протяжённость высоко-кучевых облаков невелика и редко достигает километра. Видимость, так же как и в слоистых соединениях, небольшая - 50-70 метров. Располагаются они в средних слоях стратосферы и отдалены от земли на 4-5 км. Помимо дождевых фронтов, могут нести с собой похолодание.

Слоисто-дождевые облака

Это виды грозовых облаков тёмно-серого цвета с очень «хмурым» характером. Они представляют собой сплошную облачную пелену, которой не видно ни конца ни края, с постоянно льющимся дождём. Продолжаться это может очень долгое время.

Они намного темнее всех остальных слоистых соединений и расположены в нижней части стратосферы, поэтому витают практически над землёй (100-300 метров). Их толщина достигает нескольких километров и весь процесс прохождения фронта сопровождается холодным ветром и пониженной температурой.

Кучево-дождевые облака

Это самые мощные нимбусы, которые подарила нам природа. Они могут достигать 14 км в ширину. Появление кучево-дождевого облака - это гроза, ливень, град и шквальный ветер. Именно эти аномалии и называют «тучей».

Иногда они могут выстраиваться в целую череду шквальных фронтов. Состав кучево-дождевых соединений может разниться и зависит от высоты. Нижний слой состоит в основном из капелек воды, а верхний - из кристалликов льда. Развивается этот вид нимбов из слоисто-дождевых собратьев и их появление ничего хорошего предвещать не может.

Виды осадков, выпадающих из облаков, могут быть весьма разнообразными: ливневые, снежные, крупяные, ледяные и игловые, поэтому лучше переждать непогоду под крышей или в любом другом укрытии.

Туман

Туман также относится к низколежащим соединениям. Он густой и влажный, а когда вы проходите через туманное облако, вы можете почувствовать его тяжесть. Туман может появиться в местах большого водного скопления при слабом ветре.

Очень часто он возникает на поверхности озёр и рек, но если поднимается ветер, то туман очень быстро рассеивается без следа.

1. Классификация облаков.

2. Микрофизика облаков.

3. Световые явления в облаках.

4. Электричество облаков и осадков.

5. Суточный и годовой ход облачности.

1. Классификация облаков

Облака – одно из интереснейших явлений природы. В том сложном комплексе элементов и явлений, который объединяется понятием погода, облакам принадлежит определяющая роль. Они изменяют тепловой и радиационный режим атмосферы и тем самым оказывают большое влияние на многие стороны деятельности человека. Прежде всего – на сельское производство, лесное хозяйство, различные виды транспорта (особенно на авиацию). До сих пор облака и туманы существенно влияют на взлет, посадку и полет самолета. Полет самолета в облаках сопровождается:

сильным ухудшением видимости;

возникновением оледенения;

«болтанкой» (следствие развитой турбулентности).

Облако – видимая совокупность взвешенных капель воды или кристаллов льда, находящихся на некоторой высоте над земной поверхностью.

Облако – туман в высоте (В.И. Даль).

С точки зрения микрофизического строения принципиальной разницы между облаками и туманами нет. Но они существенно отличаются по условиям образования вертикальной мощности, водности и других параметров.

Облака – системы взвешенных в атмосфере (не у самой земной поверхности) продуктов сгущения (конденсации) водяного пара – капель воды, кристаллов льда, тех и других вместе. Они носят название облачных элементов (Метеорологический словарь, 1974).

Облака возникают в результате конденсации водяного пара в атмосфере. Они образуются либо вследствие общего увеличения влагосодержания в атмосфере, либо под влиянием понижения температуры воздуха. А в реальных условиях оба эти фактора играют роль. Понижение температуры может происходить в результате адиабатического охлаждения, излучения и турбулентного перемешивания.

Длительность существования облака может изменяться в широких пределах. Кучевое облако может существовать 10–15 минут, другое – несколько часов. Пока облако существует, в нем идет непрерывный процесс облакообразования: одни элементы испаряются, другие – выпадают, третьи – возникают заново.

Наблюдаемое в природе многообразие форм облаков во всевозможных сочетаниях является результатом сложных процессов, развивающихся в атмосфере.

По структуре облаков и связанных с ними осадков можно судить о состоянии атмосферы на данный момент и (что более важно) о ее ближайших изменениях. Кстати, до начала систематического аэрологического зондирования облака являлись важным элементом так называемой косвенной аэрологии, так как по облакам судили о процессах в нижней половине тропосферы.

Облака классифицируются по нескольким признакам:

по фазовому состоянию облачных элементов;

по форме и высоте расположения;

по происхождению.

По фазовому состоянию облачных элементов облака делятся на классы:

водяные (капельные);

смешанные;

ледяные (кристаллические).

Водяные (капельные) облака состоят только из капель. Они могут существовать как при положительных, так и при отрицательных (до -10°С и ниже) температурах. Такими являются высоко-кучевые, слоистые, кучевые.

Смешанные облака состоят из смеси переохлажденных капель и ледяных кристаллов. Они могут существовать, как правило, при температуре от -10 до -40°С. Образуются в результате возникновения кристаллов в водяном облаке, либо в результате попадания кристаллов в водяное облако извне. Смешанные облака дают осадки. Это высоко-слоистые, слоисто-дождевые, кучево-дождевые; при низких температурах иногда также высоко-кучевые, слоистые, слоисто-кучевые.

Ледяные (кристаллические) облака состоят только из ледяных кристаллов. Они могут существовать только при температуре ниже -40°С. Это все облака верхнего яруса: перистые, перисто-слоистые, перисто-кучевые, а также вершины кучево-дождевых облаков.

По форме и высоте расположения формы облаков в тропосфере разнообразны и изменчивы. Но их можно свести к относительно небольшому количеству типов. Первая и самая удачная классификация облаков была предложена в 1803 г. английским фармакологом Люком Ховардом. До сих пор она считается непревзойденной. Она оказалась настолько простой и точной, что ее до сих пор используют метеорологи. В конце 19 века была принята международная классификация облаков. С 80-х годов 19 века при составлении классификации облаков используют фотографии. В настоящее время они объединены в Международном атласе облаков. В современном варианте международной классификации облака делятся на

Три типа: перистые, слоистые, кучевые;

Десять родов (форм) – сочетание трех типов;

В каждой форме выделяют виды, разновидности и дополнительные особенности.

Основные 10 форм облаков

Перистые (Ci)	Верхний ярус
Перисто-кучевые (Cc)
Перисто-слоистые (Cs)
Высоко-слоистые (As)	Средний ярус
Высоко-кучевые (Ac)	Средний ярус
Слоисто-кучевые (Sc)	Нижний ярус
Слоистые (St)
Слоисто-дождевые (Ns)
Кучевые (Cu)	Вертикального развития
Кучево-дождевые (Cb)	Вертикального развития

По высоте расположения: облака условно делятся на три яруса: верхнего, среднего и нижнего (таблица 8). А также выделяют облака вертикального развития: основание этих облаков лежит в нижнем ярусе, а вершина – в среднем или верхнем.

Таблица 8 – Высота расположения облаков разных ярусов в зависимости от широты, км

Краткая характеристика различных форм облаков

Верхний ярус – ледяные, белого цвета, не затеняющие Солнце.

Перистые облака (Ci) состоят из отдельных перистообразных элементов в виде тонких белых нитей или белых клочьев и вытянутых гряд. Они имеют волокнистую структуру и шелковистый блеск. Из-за сильных ветров они имеют характерную форму вытянутых, растрепанных «кобыльих хвостов». Имеют значительное вертикальное протяжение (порядка сотен метров).

Виды: нитевидные, когтевидные, башенкообразные, плотные, хлопьевидные.

Разновидности: перепутанные, радиальные, хребтовидные, двойные.

Перисто-кучевые облака (Сс) – высокие и пушистые, состоящие из отдельных образований (очень мелких зерен, хлопьев, шариков, завитков). Они напоминают рябь на поверхности воды или песка. Часто образуют красивые регулярные волны: «небо в барашках».

Разновидности: волнистые, дырявые.

Иногда дают полосы падения.

Перисто-слоистые облака (Cs): ледяная вуаль, тонкая, молочно-белая, прозрачная. Солнце просвечивает через них так ярко, что вокруг него появляются кольца (гало), а иногда и ложные солнца. Толщина слоя от сотен метров до километра.

Виды: нитевидные, туманообразные.

Разновидности: двойные, волнистые.

Средний ярус

Высоко-кучевые облака (Aс) на средних высотах похожи на хлопья или валики белого или серого цвета. В отличие от перисто-кучевых облаков, более высоких, у них всегда более темные края. Это достаточно тонкие облака. Для высоко-кучевых облаков характерны такие оптические явления как иризация и венцы.

Виды: слоистообразные, чечевицеобразные, башенкообразные, хлопьевидные.

Разновидности: просвечивающиеся, с просветами, двойные, волнистые, радиальные, дырявые.

Особенности: полосы падения, вымеобразный характер.

Высоко-слоистые (As) застилают небосвод целиком или частично. Через отдельные облака, менее плотные, может просвечивать Солнце или Луна. В этом случае они видны как бы через стекло, в виде размытых пятен. Это типичные смешанные облака. Дают слабые осадки. Гало не наблюдается.

Виды не различаются.

Разновидности: просвечивающие, непросвечивающие, двойные, волнистые, радиальные.

Особенности: нижняя поверхность иногда имеет вымеобразный вид; под слоем As часто наблюдаются клочья более низких облаков.

Нижний ярус

Слоисто-дождевые (Ns): серый облачный покров, часто мрачного вида, кажущийся размытым. Слой облаков более мощный, чем у высоко-слоистых, поэтому Солнце и Луна через них не просвечивают. Эти облака находятся в нижнем и среднем, а зачастую и в верхнем ярусах. Это смешанные облака: в нижней части состоят из крупных капель и снежинок, а в верхней – из мелких капель и мелких же снежинок (как и As).

Виды и разновидности не выделяются.

Особенности: полосы падения, облачные клочья.

Слоисто-кучевые (Sc) часто образуются из верхних кучевых облаков, когда те поднимаются и растекаются в стороны. Если смотреть на них с самолета, то они выглядят как волнистое одеяло из валиков и выступов с просветами. Валики, диски, плиты белого цвета но всегда с более темными участками, имеют большую протяженность, чем Ac (> 5°). Это водяные (капельные) облака, поэтому осадков они не дают.

Виды: слоистообразные, чечевицеобразные, башенкообразные.

Разновидности: просвечивающие, с просветами, непросвечивающие, двойные, волнистые, радиальные, дырявые.

Особенности: вымеобразные, структура нижней поверхности.

Слоистые (St) являются водными или смешанными, выглядят как однородный серый слой. При малой плотности через них просвечивает Солнце, при этом оно имеет четкие очертания. Из слоистых облаков может выпадать морось, а зимой – ледяные иглы, мелкий снег, снежные зерна. Мощность слоя до нескольких сотен метров.

Виды: туманообразные, разорванные.

Разновидности: непросвечивающие просвечивающие, волнистые.

Облака вертикального развития

Кучевые (Cu) плотные облака с резко обозначенными контурами. Развиваются вверх, образуя плотные белые верхушки, похожие на цветную капусту, основания облаков сравнительно темные. Вертикальная мощность варьирует в широких пределах:

у плоских – десятки и сотни метров;

у мощных – более 5 км.

Это водяные облака (состоят из капель), поэтому осадков не дают (за исключением тропиков, где из мощных кучевых облаков могут выпадать небольшие дожди).

Виды: плоские, средние, мощные, разорванные.

Разновидности: радирующие.

Особенности: шапка, полосы падения.

Кучево-дождевые (Cb) больше и темнее, результат дальнейшего развития кучевых по вертикали. Вертикальная мощность кучево-дождевых облаков может изменяться от 3 до 15 км. Они сильно изменяют освещение (уменьшают), так как закрывают Солнце. Это смешанные облака: в нижней части находятся капли, в средней – капли и кристаллы, в верхней – кристаллы. Именно с Cb связаны ливни, грозы, шквалы, смерчи. В полярных широтах редки.

Виды: лысые, волосатые.

Особенности: полосы падения, клочья, наковальня, вымеобразные выступы, шапка, вуаль, ворот, изредка хобот.

По происхождению выделяют генетические типы облаков:

Внутримассовые

а) облака конвекции, б) облака устойчивых масс.

Фронтальные

а) облака восходящего скольжения, б) орографические облака.

В первом генетическом типе (внутримассовые) выделяют облака конвекции и облака устойчивых воздушных масс.

Облака конвекции возникают в результате охлаждения воздуха в вертикальных восходящих токах. В первой стадии развития термической конвекции, когда она является лишь разновидностью турбулентного движения, это плоские кучевые облака, а так же разорвано-кучевые; при возникновении хорошо оформленных восходящих токов значительной скорости (3,6 м/с и более) возникают мощные кучевые и кучево-дождевые облака. В среднем ярусе с конвекцией связаны некоторые разновидности высококучевых облаков: башенкообразные и хлопьевидные.

Кучевообразные, или конвективные, облака имеют вид изолированных облачных масс. Они сильно развиты по вертикали и имеют небольшую (среднюю) протяженность по горизонтали.

В результате неравномерного прогревания земной поверхности Солнцем кое-где образуются «пузыри» теплого воздуха, которые поднимаются вверх и попадают в слои более холодного воздуха (термики). Там они остывают, водяной пар в них конденсируется, и образуются облака (рисунок 30). Эти пузыри, или конвекционные ячейки, живут не более 20 минут за редким исключением. Часто в одном месте образуется несколько ячеек, тогда облако может просуществовать около часа.

По исследованиям методом фотограмметрирования с земли и при наблюдениях в полетах, конвективное облако состоит из отдельных потоков, которые имеют форму струи или термика (пузыря). В среднем диаметр струй у земной поверхности (и до высоты около 3000 метров) равен 60 метров, а средняя концентрация потоков составляет 40 струй на 1 км 2 . Размеры конвективных потоков в мощных кучевых облаках значительно больше, чем вне их (в облаке d ~ 90 м, под ним – 50 м).

Рисунок 30 – Схема возникновения термической конвекции (Облака, 2007)

В связи с развитием конвективного облака в тропосфере выделяют следующие уровни:

а) уровень конденсации, практически совпадает с нижней границей облака; Zк

б) уровень нулевой изотермы, отделяющий переохлажденную (верхнюю) часть облака от непереохлажденной; Zо

в) уровень свободной конвекции, практически совпадающий с верхней границей облака.

Слои с инверсиями температуры задерживают конвекцию и препятствуют дальнейшему развитию вершин кучевых облаков.

Динамическая конвекция обусловлена вынужденным подъемом теплого воздуха при обтекании препятствия. Роль препятствия может выполнять горный хребет (рисунок 31) или фронтальная поверхность с крутым углом наклона.

Облака конвекции развиваются в неустойчивых воздушных массах (в холодных в.м., двигающихся над теплой поверхностью; местных в.м. над сушей летом) носят название кучевообразных (не кучевые).

Облака устойчивых воздушных масс возникают в связи с охлаждением воздуха от подстилающей поверхности, динамической турбулентностью и волновыми движениями в атмосфере. К этому подтипу облаков относятся слоистые, слоисто-кучевые и высоко-кучевые. Они имеют выраженную волнистую структуру, поэтому носят название волнистообразных.

Рисунок 31 – Схема возникновения динамической конвекции при перетекании воздушного потока через хребет (Облака, 2007)

В атмосфере наблюдаются волновые движения самой разной амплитуды и длины волны. Под влиянием таких движений при определенных условиях могут формироваться волнистообразные облака, которые имеют вид распространенного по горизонтали (десятки и сотни километров) слоя, состоящего из дисков, плит, валов (рисунок 32). Эти облака имеют в среднем небольшую вертикальную мощность (несколько десятков или сотен метров), но в отдельных случаях – до 2–3 км.

Рисунок 32 – Схема образования волнистообразной облачности под слоем инверсии

(Облака, 2007)

По современным данным, волнистообразные облака формируются в результате переноса облаков других форм из областей пониженного давления в области повышенного и их дальнейшей трансформации. Под существующими облаками образуется слой инверсии в результате нисходящих движений воздуха. Кроме свободных волн, в атмосфере могут возникать вынужденные стоячие волны над горами, через которые перетекает воздух. В данном случае образуются облака препятствий.

Фронтальные облака . В связи с фронтами возникают огромные облачные системы, вытянутые вдоль линии фронта на тысячи километров и шириной сотни километров. Такие облака называются облаками восходящего скольжения. Фронт отделяет пологий клин холодного воздуха от лежащего рядом с ним и над ним слоя теплого воздуха. Теплый воздух медленно поднимается по холодному клину, что приводит к адиабатическому охлаждению мощных слоев и конденсации водяного пара (рисунок 33). В результате возникает мощный облачный слой. Такие облака называют слоистообразными. Самую большую толщину (несколько километров) имеют слоисто-дождевые облака. Дальше от линии фронта они сменяются высоко-слоистыми, перисто-слоистыми. На расстоянии многих сотен километров от линии фронта наблюдаются гряды перистых облаков. Фронтальные облака могут усиливаться при приближении фронта к горному хребту.

Рисунок 33 – Схема образования облаков восходящего скольжения (Облака, 2007)

Кроме того, выделяют:

Облака вулканических извержений – кучевообразные облака, возникающие над вулканами при извержении. Отличаются быстрым развитием, обильными клубами. Состоят из пыли (пепла) и водяных капель, иногда дают осадки. С ними могут быть связаны электрические явления.

Облака запруживания (замедление горизонтального переноса воздуха при продвижении его на подстилающую поверхность с увеличенным трением, в особенности перед горными хребтами и массивами).

Облака пожаров – образуются вследствие образования сильных восходящих токов конвекции над большими (лесными) пожарами. Содержат продукты сгорания (дым, сажу, пепел). Часто имеют мрачный вид.

(на высоте более 6 км) (на высоте 2 – 6 км) (на высоте менее 2км) РАЗВИТИЯ

ПЕРИСТЫЕ ВЫСОКОКУЧЕВЫЕ СЛОИСТО-КУЧЕВЫЕ КУЧЕВЫЕ

(Cirrus, Ci) (Altocumulus, Ac) (Stratocumulus, Sc) (Cumulus, Cu)

ПЕРИСТО-КУЧЕВЫЕ ВЫСОКОСЛОИСТЫЕ СЛОИСТЫЕ КУЧЕВО-ДОЖДЕВЫЕ

(Cirrocumulus, Cc) (Altostratus, As) (Stratus, St) (Cumulonimbus, Cb)

ПЕРИСТО-СЛОИСТЫЕCЛОИСТО-ДОЖДЕВЫЕ

(Cirrostratus, Cs) (Nimbostratus, Ns)

Рис. 9. Международная классификация облаков

Описание облаков

Верхний ярус

Общие признаки облаков верхнего яруса: тонкие, белые, высоко расположенные облака, имеющие вид волокнистого покрова, изогнутых перьев, волн или прозрачной белой вуали, затягивающей небо. Движение их обычно почти незаметно, сквозь них

просвечивают голубое небо и небесные светила, они не дают те-ни и из них не выпадают осадки. Иногда вокруг солнца или луны, просвечивающих через эти облака, образуется святящийся круг − гало.

Если есть и другие признаки ухудшения погоды, то часто облака верхнего яруса обычно предвещают приближение фронтов.

Перистые (Cirrus, Ci). Белые, тонкие, волокнистые облака, имеющие вид нитей, пучков, перьев, иногда изгибающихся в виде когтей. Возникают они в самой верхней части тропосферы, в умеренных широтах на высоте от 7 до 13 км, а в тропиках – до 18 км. Осадки – мелкие ледяные кристаллы образуют полосы падения, но не достигают земли.

Перисто-слоистые (Cirrostratus, Cs). Белая или чуть голубоватая пелена, однородная или слегка волокнистая; может покрывать всё небо. Эти облака также кристаллические. При наличии перисто-слоистых облаков вокруг солнца образуются так называемые гало – большие светлые круги. Это оптическое явление возникает в результате преломления солнечных лучей в кристаллах облаков.

Появление перисто-слоистых облаков служит признаком ухудшения погоды.

Эти облака образуются вследствие адиабатического охлаждения воздуха при его восходящем движении в верхней тропосфере, в зонах атмосферных фронтов. Высота основания в умеренных широтах составляет около 6 – 8 км, толщина слоя – от 0,1 до нескольких километров. Осадки из Cs не достигают земли.

Перисто-кучевые (Cirrocumulus, Cc). Белые тонкие облака, состоящие из мелких волн, хлопьев, барашков часто непосредственно переходящие в покров Сi или Cs. Обычно наблюдаются в небольшом количестве. Эти облака малоустойчивы и довольно быстро появляются, видоизменяются и исчезают. Высота основания в умеренных широтах составляет от 6 до 8 км. Толщина слоя 0,2 – 0,4 км.

Образуются перисто-кучевые облака при возникновении волновых и конвективных движений в верхней тропосфере и состоят также из ледяных кристаллов. Осадки из Cc не выпадают.

Средний ярус

Общие признаки облаков среднего яруса: светло-серые, синевато-серые, иногда белые облака в виде сплошной пелены или волн, пластин и хлопьев, значительно более крупных и массивных, чем у облаков верхнего яруса. Сквозь них солнце просвечивает слабо или совсем не просвечивает, наблюдаются метловидные полосы падения осадков, которые обычно не достигают земли, испаряясь в пути. Эти облака бывают часто связаны с холодным фронтом.

Высококучевые (Altocumulus, Ac). Белые, изредка сероватые облака в виде волн или гряд, состоящих из отдельных пластин или клубов. Высококучевые облака состоят из мелких переохлаждённых капель. Высота основания – от 2 до 6 км. Толщина слоя 0,2 – 0,7 км.

Образование высококучевых облаков обусловлено в основном волновыми движениями под инверсиями, в частности, перед холодными фронтами, волновыми движениями на слабо наклонных фронтальных поверхностях и над горными препятствиями, а также конвективными движениями в слоях выше 2 км.

Эти облака сами по себе никогда не ведут к ухудшению погоды и осадков не дают.

Высоко-слоистые (Altostratus, As). Cерая или синеватая однородная пелена, местами слегка волокнистой структуры, создаваемой полосами падения осадков. Высота основания от 3 до 5 км, толщина слоя 1 − 2 км.

Осадки из Аs выпадают, но летом обычно не доходят до земной поверхности, испаряясь в подоблачном слое воздуха. Зимой даже тонкие высокослоистые облака дают снег.

В системе облаков тёплого фронта высокослоистые облака надвигаются после перисто-слоистых и, уплотняясь, переходят в слоисто-дождевые. В облачной системе холодного фронта они приходят после слоисто-дождевых и, постепенно утончаясь, переходят в перисто-слоистые.

Нижний ярус

Общие признаки облаков нижнего яруса: низкие, серые, тяжёлые гряды, валы или пелена, закрывающая небо сплошным слоем. Солнце не просвечивает через эти облака, или изредка слабо просвечивает через их тонкие края.

Слоисто-кучевые (Stratocumulus, Sc). Серые крупные гряды (волны), разделённые просветами или сливающиеся в сплошной волнистый покров. Высота 0,5 – 1,5 км, толщина 0,2 – 0,8 км. Из плотных Sc могут выпадать слабые осадки.

Слоисто-кучевые облака состоят преимущественно из мелких капелек воды, зимой переохлаждённых. Просвечивающие слоисто-кучевые облака осадков никогда не дают и не являются признаком ухудшения погоды. Наоборот, они часто образуются при хорошей устойчивой и тихой погоде; в этом случае их образование свидетельствует только о большой влажности воздуха.

Слоисто-кучевые облака образуются в результате возникновения волновых движений в слоях инверсий, расположенных ниже 2 км, растекания кучевых облаков в слое под инверсиями ниже 2 км, а также вечером в связи с ослаблением конвекции.

Слоистые (Stratus, St). Однородный слой серого или желтовато-серого цвета, сходный с туманом, приподнятым над поверхностью земли. Иногда они сливаются с наземным туманом. Обычно закрывают всё небо, но иногда наблюдаются в виде разорванных облачных масс. Высота от 100 до 700 м, толщина их невелика – десятки и сотни метров.

Слоистые облака состоят из мельчайших капелек воды. В них могут находиться и ледяные кристаллы. Из этих облаков может выпадать морось, а зимой – снежные зёрна и ледяные иглы.

Слоистые облака образуются преимущественно в нижних слоях однородных воздушных масс. Основными процессами, приводящими к их образованию, являются: 1) охлаждение относительно тёплого воздуха при движении над холодной подстилающей поверхностью; 2) радиационное выхолаживание в ночное время суток; 3) перенос водяного пара турбулентными движениями вверх в подынверсионный слой.

Слоисто-дождевые (Nimbostratus, Ns). Представляют собой при наблюдении снизу тёмно-серый бесформенный сплошной облачный покров, иногда с синеватым оттенком, из которого выпадают обложные осадки (дождь, снег). Обычно закрывают всё небо без разрывов. Толщина этих облаков порядка нескольких километров. Они состоят из капель и ледяных кристаллов. Высота нижней границы от 100 м до 1 км, толщина − 2 – 5 км. Из Ns выпадают дожди.