НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    ЭНЦИКЛОПЕДИЯ    ССЫЛКИ    КАРТА САЙТА    О САЙТЕ  







Народы мира    Растения    Лесоводство    Животные    Птицы    Рыбы    Беспозвоночные   

предыдущая главасодержаниеследующая глава

Радиолокационные наблюдения

До тех пор пока метеорологи для наблюдения за облаками не начали использовать радиолокаторы, было почти невозможно узнать, в какой части облака образуются осадки. Когда вы наблюдаете за облаком визуально, нельзя быть уверенным в том, что дождь образовался до того, как вы его увидели. Однако наблюдатель должен понимать, что на самом деле дождевые капли образовались на 5-10 минут раньше. За время, необходимое для того, чтобы капли пролетали от центральной части облака до его основания, вершина облака может вырасти с 1500 до 3000 м. Поэтому трудно изучить процессы, протекающие в облаках, в момент первоначального образования дождевых капель.

Радиолокатор помог решить эту задачу. Большинство радиолокаторов, обычно используемых метеорологами, не позволяет "видеть" облачные капельки, но с помощью радиолокаторов удается наблюдать выпадающие осадки.* Поэтому, если наблюдатель, изучающий растущее облако, отметил первое радиолокационное отражение от него, он может сказать, что это радиолокационное эхо соответствует области, содержащей первые капли дождя.

* (См.: Л. Дж. Баттан. Радиолокатор наблюдает за погодой. Гидрометеоиздат, Л., 1964.)

Радиолокатор еще раньше применялся для определения высоты первоначального эхо. Фото X показывает изменение радиолокационных отражений от осадков в облаке, которое образовалось над юго-западной частью штата Огайо (США). Каждая секция соответствует вертикальному разрезу облака. Горизонтальный масштаб каждой секции 12 миль (20 км), а вертикальный масштаб дает протяженность от уровня земли до высоты 6000 м. Под каждой фотографией указано время в минутах и секундах. Эти наблюдения, проведенные через короткие интервалы времени, показывают, что первое эхо появилось на высотах 2100-3500 м. Температура у вершины первого отражения была около 6° С. Область дождевых капель быстро росла до тех пор, пока нижний уровень отражений (и дождя) не достиг земли.

Радиолокационные наблюдения, подобные упомянутым выше, уверенно доказывают, что даже в областях, далеких от тропических широт, осадки могут возникать скорее путем слияния капелек, чем в результате процессов с участием ядер кристаллизации. Таким путем было проведено систематическое изучение зависимости между протяжением облака по вертикали и вероятностью осадков. Ранее уже упоминалось, что над тропическими областями океанов основания облаков обычно расположены на высоте примерно 600 м. В процессе изучения было обнаружено, что в центральных штатах США основания конвективных облаков часто располагаются на высоте около 1500 м и что активные облака растут со скоростью от 150 до 300 м/мин. В противоположность их тропическим "родственникам", в этих облаках, как правило, дождевые капли не образуются до тех пор, пока их вершины не достигнут уровня 4500 м, где температура ниже 0°С. Например, наблюдения показывают, что только 20% облаков, достигающих уровня 5500 м, способно дать осадки.

В полупустынных районах США, таких, как штаты Нью-Мексико и Аризона, для образования дождя необходимы еще более мощные облака. Здесь основания облаков обычно лежат на высоте от 3000 до 3500 м и только 20% облаков, достигающих уровня 7500 м, дает дождь.

Рис. 19. Схема, показывающая обычную высоту оснований кучевых облаков и их толщину в трех различных географических районах
Рис. 19. Схема, показывающая обычную высоту оснований кучевых облаков и их толщину в трех различных географических районах

На рис. 19 схематически показана высота и мощность облаков, которые дают радиолокационные отражения в 20% случаев. На рисунке видно, что в центральных районах США облака выше, а на юго-западе страны еще выше, чем над тропическими областями океанов. Также очевидно, что для образования осадков в менее влажных районах необходимы гораздо более мощные облака, чем во влажных.

Из рис. 19 можно заключить, что процесс слияния нередко вызывает выпадение осадков из конвективных облаков во всех трех районах. В центральных частях США воздух суше, чем над океанами в тропиках, по-этому для образования облака он должен подняться на большую высоту. Далее, чем выше (и холоднее) основание облака, тем выше должна быть его вершина, чтобы сконденсировалось то же количество жидкой воды. Таким образом, в центральных районах США облака, дающие дожди, больше по размерам, чем в тропиках. В засушливых районах, для того чтобы создалась концентрация жидкой воды, подобная встречающейся в тропических кучевых облаках, воздух должен подняться на еще большую высоту.

В настоящее время большинство специалистов по физике облаков считает, что, если основания конвективных облаков находятся в области высоких температур, осадки могут образоваться в результате процессов слияния. С другой стороны, когда основание облака имеет низкую температуру, ледяные кристаллы могут возникнуть в облаке при мощности его только 2000-3000 м. Образовавшись, кристаллы могут за минуту вырасти в поперечнике до нескольких сотен микрон. После этого вследствие столкновений с другими кристаллами и облачными капельками быстро образуются крупные частицы, выпадающие из облака как осадки. Установлено, что если растущие частицы достигли в диаметре нескольких сотен микрон, то в любом случае (будь это частицы воды или льда) процесс слияния является единственным, который следует принимать во внимание.

Процессы формирования осадков из слоистых облаков не изучены так подробно. Однако многие данные говорят о том, что в них преобладают процессы с участием ледяных кристаллов.

В этой главе внимание было сконцентрировано на образовании осадков, состоящих из элементов обычных размеров - скажем, водяных капель, диаметр которых не больше нескольких миллиметров, или снежных хлопьев эквивалентных размеров. Теперь обратимся к изучению града.

предыдущая главасодержаниеследующая глава







© GEOMAN.RU, 2001-2021
При использовании материалов проекта обязательна установка активной ссылки:
http://geoman.ru/ 'Физическая география'

Рейтинг@Mail.ru

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной
1500+ квалифицированных специалистов готовы вам помочь