г) тумани змішування — утворюються на межі повітряних мас з різною температурою і вологістю. Серед них розрізняють гарруа — тумани, характерні для берегових пустель у тропіках, де біля берегів проходять холодні течії. Тумани змішування утворюються також між холодними і теплими течіями (о. Ньюфаундленд). По суті тумани змішування є різновидом адвективних туманів;

д) тумани схилів — виникають на гірських схилах внаслідок підняття та адіабатичного охолодження повітря;

е) міські тумани — пов'язані з величезною кількістю ядер конденсації у повітрі великих міст. Коли туман перемішується з димом, вихлопними газами автотранспорту, продуктами горіння, видимість падає майже до нуля, повітря стає задушливим, — це смог (від англійських слів «смоук» — дим і «фоґ» — туман).

За температури -5...-10 °С тумани можуть складатися з краплинок води і з кристаликів льоду (мішані тумани). Найчастіше тумани спостерігаються в Арктиці та над морями біля берегів Антарктиди. У помірних широтах виділяють район о. Ньюфаундленд, поблизу якого протікає тепла течія Гольфстрім і Лабрадорська холодна течія; прибережні пустелі Південної Америки і Південної Африки, де тепле повітря з пустель проходить над холодними океанічними течіями. Тумани виникають часто в Середній Європі, на берегах Каліфорнії, Атлантичному узбережжі Південної Америки, Мадагаскарі. Мало туманів у внутрішніх частинах материків, особливо в пустелях (карта) [14].

Піднімаючись, повітря адіабатично охолоджується і на деякій висоті (рівень конденсації) стає насиченим, тобто в результаті конденсації водяної пари в атмосфері виникають скупчення продуктів конденсації (краплин і кристалів), які називають хмарами, тобто хмари - це сукупність завислих у повітрі продуктів конденсації та сублімації водяної пари.

РОЗДІЛ 3

ВИНИНЕННЯ ХМАР, КЛАСИФІКАЦІЯ ТА ОСОБЛИВОСТІ

3.1 Виникнення хмар

Хмари виникають при конденсації водяної пари в атмосфері, коли утворюються або крапельки води, або кристали льоду. Формування хмар відбувається, коли при підйомі й охолодженні водяна пара переходить через точку насичення. При підйомі повітря попадає в шари усе більш низького тиску. Ненасичене повітря з підйомом на кожен кілометр охолоджується приблизно на 10°С. Якщо повітря з відносною вологістю біля 50% підніметься більш ніж на 1 км, почнеться утворення хмари. Конденсація спочатку відбувається в основі хмари, що росте нагору доти, поки повітря не перестане підніматися і, отже, охолоджуватися. Улітку цей процес легко побачити на прикладі пишних купчастих хмар із плоскою основою, що здіймається й опускається разом з переміщенням повітря вершиною. Хмари формуються також у фронтальних зонах, коли тепле повітря сковзає нагору, насуваючи на холодне, і при цьому охолоджується до стану насичення. Хмарність виникає й в областях низького тиску з висхідними потоками повітря.

Звичайно в хмарах повітря дуже вогке, бо водяна пара в них насичена. Саме тому в хмарах є умови для конденсації пари, тобто для утворення крапельок води. Якщо краплі збільшуються в розмірах, то вони стають важчими і падають. Коли крізь хмару, що складається з крапель води, падають сніжинки або льодяні кристалики (з вище розміщених частин хмари), краплі випаровуються, а кристалики за їх рахунок збільшуються [11].

Вирісши й обважнівши, кристалики у вигляді сніжинок можуть при своєму падінні досягти землі.

Буває так, що в атмосфері є достатня кількість пари, вологість повітря велика, температура низька — і все-таки конденсація не відбувається, краплі не виникають. Іноді буває, що хмара складається з переохолоджених крапель води, а кристалики не утворюються. Відомі також випадки, коли в хмарах переохолоджені краплі дощу мали температуру 40° нижче нуля, а кристалики з цих крапель не утворювались, вода не замерзала.

Електричні розряди в атмосфері та ультрафіолетове проміння Сонця можуть так само утворювати ядра конденсації своїм діянням на атмосферу. Велика кількість ядер надходить у повітря разом з випарами зповерхні океанів і морів. Наявність деяких видів ядер конденсації в повітрі може привести до утворення туману навіть тоді, коли повітря не досягло повної вологості, тобто коли водяні пари в повітрі не насичені. Саме так буває над великими промисловими центрами, над якими часто, особливо вранці, коли температура повітря ще низька, утворюються тумани або темні, низькі, задимлені хмари. Основні хмарні системи виникають там, де є умови для підняття повітря та його охолодження.

Відомо, що густина повітря з висотою зменшується. Тому повітря, яке підіймається, потрапляє в шари меншої густини й розширюється. На це розширення витрачаються внутрішні запаси енергії, отже, знижується температура повітря. Тоді водяна пара в повітрі, що піднялося й охолонуло, конденсується, збирається в крапельки води, в хмари [9].

Хмарність визначає собою основні риси погоди. Хмари захищають земну поверхню в розпал літнього дня від палючого сонячного проміння й утворюють прохолоду. Без хмар не буває дощу й снігу, і опади істотно змінюють характер погоди. Мільйони тонн води переносять хмари з вологих місць в сухіші: дощі вкривають землю шаром води. її шар в 10 мм завтовшки дає більш як 8000 відер води на гектар.

3.2 Класифікація та характеристика хмар

Основа сучасної міжнародної класифікації хмар була закладена в 1803 англійським метеорологом-аматором Цибулею Говардом. У ній для опису зовнішнього вигляду хмар використані латинські терміни:

alto – високо, cirrus – пір'ястий, cumulus – купчастий, nimbus – дощовий і stratus – шаруватий. Різні сполучення цих термінів застосовуються для найменування десяти головних форм хмар: cirrus – пір'ясті; cirrocumulus – пір'ясто-купчасті; cirrostratus – пір'ясто-шаруваті; altocumulus – високо-купчасті; altostratus – високо-шаруваті; nimbostratus – шарувато-дощові; stratocumulus – шарувато-купчасті; stratus – шаруваті; cumulus – купчасті і cumulonimbus – купчасто-дощові. Висококупчсті і високо-шаруваті хмари розташовуються вище, ніж купчасті і шаруваті.

За своєю будовою хмари поділяються на три класи: водяні, кристалічні (льодяні), змішані. Водяні хмари (краплинні) можуть існувати не тільки за додатних температур, а й за від'ємних у переохолодженому стані. За від'ємних температур утворюються мішані хмари, які складаються з переохолоджених крапель і кристаликів льоду. За досить низьких температур (-30... -50 ^S C) хмари складаються тільки з кристаликів льоду, їх називають кристалічними або льодяними.

За походженням розрізняють хмари конвективні, хвилясті та фронтальні. Конвективні хмари утворюються в нестійких повітряних масах і пов'язані з інтенсивною конвекцією й адіабатичним охолодженням висхідного повітря. Це купчасті або купчасто-дощові хмари. У їх верхній частині з'являються льодяні кристали, а основна маса складається із крапель води. Вони мають велику вертикальну потужність і вершинами сягають висоти 15-20 км в тропічних і екваторіальних широтах.

Хвилясті хмари (шаруваті, шарувато-купчасті, висококупчасті) виникають внаслідок слабкого турбулентного переносу водяної пари в стійких повітряних