Конвективные облака

В настоящее время можно указать на два механизма вовлечения: турбулентное перемешивание и динамическое вовлечение. Определенную роль при этом играет процесс фазового перехода.

Турбулентное перемешивание в основном происходит вдоль боковой поверхности облака. Неустойчивая стратификация, горизонтальный сдвиг скорости ветра и локальное охлаждение воздуха на периферии облака вследствие испарения капель создают благоприятные условия для развития турбулентности как внутри него, так и в его окрестности, что, в свою очередь, усиливает процесс взаимодействия облака с окружением[5]. На начальной стадии развитии облака обмен осуществляется периферийными турбулентными вихрями, затем зона обмена расширяется и охватывает весь конвективный поток. Когда интенсивность турбулентности окружающей атмосферы и конвективного потока становится одного порядка, то обмен начинает осуществляться в двух направлениях. В дальнейшем наблюдается усиление оттока воздуха из потока, что приводит к его разрушению, причем, крупные элементы не разрушаются дольше, и облака с большим начальным радиусом достигают больших высот[7].

Динамическое вовлечение имеет другую физическую природу. Оно обусловлено компенсационным горизонтальным втеканием воздуха в ускоренно всплывающую струю, так как возрастание скорости с высотой в струе приводит к понижению давления внутри нее и к возникновению горизонтального градиента давления. Под его влиянием, и в силу условия неразрывности возникает компенсационное горизонтальное втекание[5].

Таким образом, приведенное краткое описание движений воздуха в конвективной облаке и его окружении говорит о том, что оно представляет собой сложную гидродинамическую совокупность восходящих и нисходящих потоков, соотношение между которыми и степень их развития различны на разных стадиях жизни облака[5].

Температура воздуха внутри конвективных облаков не равна температуре окружающей среды. Растущее облако в нижних двух третях своей толщи в среднем теплее, а верхней части холоднее окружающего воздуха. Температура у основания облака выше окружения на несколько десятков долей градуса, в центральной части мощнокучевого облака перегрев может достигать 2 - 3, а внутри вершины мощнокучевого облака температура может быть ниже на 2 - 3 , чем в окружающей среде[5]. На начальной стадии развития конвективного облака восходящие потоки в нем теплее окружающего воздуха на 1 - 4, причем это превышение увеличивается с высотой над основанием облака. Однако не ясно, до какого уровня этот рост продолжается. В конце зрелой стадии облака восходящие потоки иногда становятся на 0,3 - 1,3холоднее окружающего воздуха. Нисходящие же потоки обычно холоднее окружающего воздуха, причем на стадии зрелости они могут быть холоднее на 4. В стадии диссипации разность температур уменьшается[5].

Размеры и повторяемость облачных струй и термиков. По экспериментальным исследованиям распределения струй и термиков по размерам, а также вертикальной скорости движения и их температуры, принимается то обстоятельство, что самолет пересекает конвективные потоки на различных и притом неизвестных расстояниях от центра струи или термика. Понятно, что измеренные с помощью самолета размеры конвективных потоков отличаются от действительных их размеров. Для определения этих размеров привлекается теория статистической интерпретации результатов измерений. Средние значения диаметра () струй, большой оси a горизонтальных течений термиков и замеренных случайных сечений l конвективных потоков в слое от земной поверхности до высоты около 3000 м при отсутствии облаков таковы: =60 м; =50 м и = 90 м. Средняя концентрация потоков составляет около 40 струй на 1 или 750 термиков в 1 . Размеры струй и термиков во всем исследованном слое практически постоянны с высотой (исключения составляет слой высотой около 300 м, где и возрастают с высотой).

Перейти на страницу: 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Другие статьи по теме

Структура и тенденции водопотребления в РФ
Интенсивное развитие промышленности и сельскохозяйственного производства, повышение уровня благоустройства городов и населенных пунктов, значительный прирост населения обусловили в последние ...

Биоиндикация как метод экологического мониторинга
Настоящие исследования посвящены одному из актуальных направлений экологии - биоиндикации. Актуальность данной темы состоит в том, что в настоящее время активная деятельность человека нанос ...

Математические модели почвенных процессов
Актуальность. Воздействие деятельности человека на биосферу приобрело за последнее столетие масштабный характер. Таким образом, почвы подвергаются сильнейшему антропогенному влиянию. Впослед ...

Разделы