|
A Cumulus felhő keletkezése:
A gomolyfelhőt a termikus
feláramlás hozza létre. A konvekció a talaj-közeli rétegekből
nedvességet szállít a magasba. Az emelkedő levegő hőmérséklete az
adiabatikus állapotváltozás következtében csökken, és a levegő relatív
nedvességtartalma közeledik a 100%-hoz. Azt a magasságot, ahol a
gomolyfelhő kondenzációja megkezdődik, a gomolyfelhő kondenzációs
szintjének, vagy a gomolyfelhő alapjának (plafonnak) nevezzük.
A fajlagos nedvesség az emelkedés
során lejátszódó térfogat változási folyamat ellenére is állandó marad,
a harmatpont értéke azonban a magassággal változik.
Kijelenthetjük tehát, hogy a harmatpont a hőmérséklet, a
nedvességtartalom, és a magasság (pontosabban a nyomás) függvénye. Átlag
a harmatpont csökkenésre a 0,16 - 0,17º / 100m
Kondenzáció során a légnemű vízgőz
cseppfolyós halmazállapotba megy át. Ekkor Latens hő szabadul fel. A
latens hő mértéke annál nagyobb, minél magasabb hőmérsékleten megy
végbe a kondenzáció (minél nagyobb a nedvességtartalom).
A rejtett hő a térfogat növekedéssel járó energiaszükséglet egy részét
fedezi. Végeredményben tehát az emelkedést végző telített levegő
hőmérséklete 1ºC–nál kevesebb mértékben csökken 100 méterenként. Ez a
hatás növeli a mozgó levegő és a környezete közötti
hőmérsékletkülönbséget, ami tovább növeli a hidrosztatikai
felhajtóerőt.
A gomolyfelhők függőleges
fejlődésére számos légkörfizikai tényező van hatással. Eddigi
ismereteink alapján a legfontosabbak:
Hidrosztatikai (főleg a függőleges eloszlásuknak van jelentősége)
Hőmérséklet
Nedvesség
Hidrodinamikai (áramlást módosító szerepénél fogva)
Szél magasság szerint változása (szélnyírás)
Makro, mezo, mikro léptékű bárikus mezőből adódó horizontális és
vertikális légmozgások
Domborzat
Ebben a fejezetben a konvektív eredetű felhők három fő formájának
függőleges fejlődését befolyásoló legfontosabb hidrosztatikai és
hidrodinamikai hatásokat mutatjuk be.
Lapos
gomolyfelhő (Cumulus humilis)
Általában akkor képződik, amikor a
kondenzációs szint fölött nedvesen stabilis egyensúlyú helyzet alakul
ki. Ez a hőmérséklet eloszlás (ami többnyire inverzió) nem kedvez a
függőleges mozgásoknak. A nedvességtartalom az egész konvekciós
rétegben kicsi, de különösen a kondenzációs szint magasságában. A
felhők gyorsan szétpárolognak, ezért rövid életűek. A függőleges
fejlődésnek az alacsony nedvességtartalom, és az inverzió szab gátat.
Vékony felhők képződnek, ha a
levegő száraz, és az inverzió a kondenzációs szint felett néhány száz
méterrel helyezkedik el. Egyik szélső esete, ha az inverzió a
kondenzációs réteg alatt van, vagy ha az inverzió aljáig emelkedő
felhőben a kondenzáció nem indul meg, és abban gomolyfelhő nem
képződik, akkor ezt „száraz termikes” időnek nevezzük.
Inverzió környékén sok esetben szélnyírás lép fel.
Néhány erős feláramlás áttörheti az inverziót. Nyáron ez leginkább a
déli órákban szokott előfordulni.
A feláramlásokat a felhő képződési stádiumában a „pamacsok” alatt
találjuk.
Itt is létrejöhet felhőösszeállás (lásd: Egyel lejjebb)
Tornyos
gomolyfelhők (Cumulus Congestus)
Több ezer méter vastagságú úgy
fejlődik ki, ha a kondenzációs szint felett a hőmérsékleti egyensúlyi
rétegződés nagy magasságig nedvesen instabil, és a nedvességtartalom az
egész konvekciós rétegben, de különösen a kondenzációs szint
környezetében magas (A hőmérséklet és a nedvesség állapotgörbéi közel
futnak egymáshoz).
A magas nedvességtartalomnak
köszönhetően a felhők nedvességtartalma nagy, és ezért csak lassan
oszlanak fel.
Ha az egymás után képződő felhőn
nem oszlanak fel, és a mennyiségük annyira megnő, hogy az egész
égboltot befedik, azt felhőösszeállásnak nevezzük. Ezt kedvezően
befolyásolja a magas nedvességtartalom a kondenzációs szint környékén, a
nedvesség advekciója, és a nem konvektív jellegű felszálló légáramlatok.
Az összeállt felhőzet lecsökkenti a
besugárzást. A termikek erőssége legyengül, megszűnik a nedvesség
vertikális utánpótlása is. Ezt követően a felhőfeloszlást elősegítő
folyamatok kerülnek túlsúlyba. Ha a felhőzet nem túl vastag, akkor
felhőfeloszlás áll elő, ami után a termikek ismét megindulnak. Ez így
periódusonként ismétlődhet, napjába körülbelül kétszer (egy periódus
több órát vesz igénybe).
A tornyos gomolyfelhők átmenetek a
lapos gomolyfelhők, és a zivatarfelhő között.
A Congestus felhőkből ritkán csapadék is hullik, ami azonban nem éri el
a talajt, hanem elpárolog.
Zivatarfelhő (Cumulonimbus)
Ez a függőleges felépítésű felhők
legfejlettebb fajtája. Két fő fajtája van:
- Légtömegeken belül kialakult hő (vagy konvektív) zivatarok.
- Frontális tevékenységek által létrehozott zivatarok.
Most csak az „1”-es pontban
leírtakkal foglalkozunk.
A „Cb” magasága a tropopauzáig
nyúlhat (10-12 km). A felhők felső része jégből áll, és üllőre
emlékeztető formát ölt. Zivatarfelhő alapja gyakran 1000m alatt
található.
A lejtők napsütötte oldalának magas
sugárzásegyenlete párosulva a lejtőszéllel, igen erősen megindíthatja
a konvekciót. Amikor a szél iránya vagy erőssége magassággal változik,
ez kedvezőtlen a lapos és a tornyos gomolyfelhők függőleges
kifejlődésére. A szélnyírás valósággal elvágja a felhők felső részét
(másrészt a szélnyírásnál keletkező turbulencia meggyorsítja a felhők és
környezetük közötti keveredést). Más a helyzet a Cumulonimbus esetében
a vertikális szélnyírás általában nem közvetlen oka a konvektív
zivataroknak, de nem is akadályozzák meg azt. Stabilis rétegződés esetén
a szélnyírás a hidrosztatikailag nem kedvező hőmérséklet eloszlás
ellenére a Cumulonimbus kifejlődését eredményezheti. Stabilis
egyensúlyi helyzetű légoszlopban fellépő zivataroknál a vertikális
szélnyírás a függőleges tömegáram fenntartásában valószínűleg alapvető
szerepet játszik. A zivatarok kifejlődését segítik elő a bárikus mező
szerkezetéből adódó függőleges mozgások:
Ciklonok
Ciklonális görbületű nyomási mezők
Izobáratlan nyomási térség (A horizontális nyomáseloszlás több száz,
vagy több ezer kilométeren keresztül nem, vagy csak nagyon keveset
változik).
Viszont nem segítik elő a zivatarfelhők kifejlődését:
Anticiklonokban
Anticiklonális görbületű nyomási mezők
A Zivatarcella
A konvekció a legnagyobb méreteit,
és a legerősebb mozgásokat a zivatarfelhő stádiumában éri el. A
zivatarfelhőben a feláramlás mértéke 20-30 m/s t is elérheti a latens
energiának mozgási energiává való átalakulása következtében. A fel és
leszálló légmozgások akár több tíz kilométer átmérőjű területre is
kiterjedhet. Azt a területet, amelyek a függőleges mozgásokat felöleli,
azt a területet a zivatar cellájának nevezzük. A zivatarok többnyire
csoportosan képződnek, ezért nagy területen meghatározzák a függőleges
mozgások jellegét. A zivatarfelhőben a fel és a leáramlások
szabálytalanul helyezkednek el, és ezért gyorsan kerülhet a pilóta nagy
sebességű, de ellentétes irányú áramlásokba.
Megnehezíti a repülést a szakadó
eső. És a jegesedés. 5000 m magasságtól kezdve pedig az oxigénmax
használata élettani szempontból kötelező. Ezek az okok miatt a
zivatarfelhőt nem megfelelő képzettséggel, vagy géppel mindenképp
kerülni kell.
|