Где возникает град?

Град выпадает в разное время, но почти всегда он сопровождает грозы. В одной местности град бывает очень редко, в другой он обычное явление.

Рис. 20. Географическое распределение гроз и случаев выпадения града в США (цифры указывают среднее число дней в году с грозами или градом)

Среднее число гроз и случаев выпадения града за год в США показано на рис. 20. В штате Флорида наблюдается больше гроз, чем в любом другом штате, однако случаи выпадения града здесь редки. На Великих равнинах (США) гроз меньше, чем во Флориде, но град выпадает гораздо чаще.

В некоторых других районах мира также необычайно велико число случаев выпадения губительного града. К таким районам в первую очередь относятся Северная Италия и Кавказ (СССР).

Как уже отмечалось, размер градин сильно изменяется.

Рис. 21. Повторяемость очень крупных градин в восточной части штата Колорадо. Например, в 20% случаев выпадения града градины имеют диаметр от 3/4 до 1 дюйма (1 дюйм = 2,5 см)

Рисунок 21, взятый из работы Б. Бесквита, показывает повторяемость размеров градин, найденных вблизи города Денвера (штат Колорадо). В этом районе крупные градины - обычное явление. В среднем каждый год поступает до семи сообщений о градинах больше 2,5 см в диаметре.

В течение многих лет метеорологов интересует ряд важных вопросов. Почему одни грозы дают град, а другие нет? Почему некоторые районы, например Великие равнины, благоприятствуют образованию града?

Не так давно большинство гипотез по интересующим нас вопросам были чисто умозрительными. Теперь мы довольно много знаем об условиях образования града и о грозах, при которых бывает град. В значительной степени этому способствовало использование радиолокации при изучении гроз и специальные измерения с борта самолетов. Кроме того, новые методы изучения строения градин, выпавших на землю, дали много сведений о том, как они образуются.

Вот что известно об условиях образования гроз с градом в США.

Атмосфера должна быть неустойчивой, другими словами, она должна иметь такие температуру и влажность, которые способствуют развитию сильных вертикальных движений воздуха.^*

^* (См.: L. J. Вattan. The nature of violent storms. Science Study Series, New York, 1961.)

Когда у поверхности земли на север движется теплый влажный воздух, а на высоте с запада перемещается сравнительно узкий поток сухого воздуха, создаются условия для возникновения наиболее интенсивных гроз. Такие условия складываются над Великими равнинами; если с Мексиканского залива на север течет влажный воздух, а на высоте с запада, от гор движется сухой воздух.

Указанное распределение потоков в атмосфере может вызывать подъем больших масс находящегося в неустойчивом со стоянии теплого воздуха. Это сравнимо с плохо уравновешенным камнем на склоне горы. Он может оставаться в таком положении долгое время, если его покой не нарушать. Но если камень слегка подтолкнуть, он покатится с горы вниз со все возрастающей скоростью, пока не достигнет дна долины.

В неустойчивой атмосфере некоторый объем воздуха, смещенный вверх, будет подниматься с ускорением. Иногда ускоренное движение продолжается до тех пор, пока поднимающийся воздух не достигнет основания стратосферы, т. е. высот более 13 000 м.^* Таким путем могут образоваться сильные грозы, охватывающие значительную территорию. Они сопровождаются многочисленными молниями, ливнями, а иногда градом. Неясно, почему это происходит только иногда. Некоторые исследователи предполагали, чтонаиболее важно то, насколько нулевая изотерма располагается выше основания облаков. Например, во Флориде основания облаков лежат примерно на высоте 600 м над уровнем моря, в то время как нулевая изотерма находится примерно на высоте 4800 м. Здесь грозы редко сопровождаются градом. На востоке штата Колорадо основания облаков часто располагаются на высоте 2700 м, тогда как нулевая изотерма находится примерно на высоте 4200 м. При таком распределении температуры грозы часто сопровождаются градом. Г. Эпплмен высказал предположение, что в тонком теплом облаке дождь образуется прежде, чем начинает образовываться град.

^* (В нижней стратосфере температура с высотой практически не изменяется. В СССР летом нижняя граница стратосферы лежит на Уровне 11-12 км. Только на юге нашей страны в теплое время года Довольно часто высота границы стратосферы достигает 13 км. (Прим. ред.))

В последние годы возрос интерес к роли, которую могут играть при этом ветры верхней тропосферы. Этот интерес поддерживался прогнозистами, которые заметили, что при сильных грозах часто наблюдаются на большой высоте значительные скорости ветра. Ф. Ладлем высказал гипотезу, близкую к ранее сформулированным взглядам Дж. Фалкса (Бюро погоды США). Эта гипотеза подчеркивает роль последовательных подъемов и опусканий ледяных частиц, благодаря которым растущие градины могут достаточно долго находиться в грозовом облаке и достигать значительных размеров. В таком случае для обеспечения достаточной поддерживающей силы восходящие движения ,в облаке должны быть необычно интенсивными. Так, в верхней части грозовых облаков скорость подъема должна достигать 100 м/сек.

Совершенно очевидно, что необходимы более широкие исследования для того, чтобы привести в согласие противоречивые точки зрения на грозы, сопровождаемые градом. Во всяком случае, ясно, что для образования крупного града должны существовать мощные грозовые облака с интенсивным вертикальным подъемом воздуха.