Chmury, osady i zjawiska atmosferyczne

Chmura stanowi zbiór bardzo małych kropli wody lub kryształków lodu albo ich mieszaniny, zawieszony w swobodnej atmosferze, utrzymujący się w powietrzu dzięki sile tarcia i ruchom turbulencyjnym.

            Około 99% wody atmosferycznej znajduje się w troposferze, a więc to właśnie tutaj powstają praktycznie wszystkie rodzaje chmur. Oprócz chmur troposferycznych obserwować można jedynie: obłoki iryzujące (w stratosferze na wysokości ok. 20-30km) i nocne obłoki świecące (w mezosferze, na wysokości 70-90km) (Kossowska-Cezak i in., 2000).

            Chmury powstają na różnej wysokości i przyjmują różne, stale zmieniające się kształty. Można jednak wydzielić pewną liczbę charakterystycznych postaci chmur. Międzynarodowa klasyfikacja chmur dzieli je na rodzaje, gatunki i odmiany. Wyróżnia się 10 rodzajów wykluczających się nawzajem. W obrębie rodzajów wyodrębnia się gatunki, które także wykluczają się nawzajem, a więc dana chmura może należeć tylko do jednego gatunku. Ten sam gatunek może natomiast występować w różnych rodzajach chmur. Chmury mogą także posiadać różne cechy charakterystyczne, które określają ich odmianę.

            W umiarkowanych szerokościach geograficznych chmury na ogół występują do wysokości 13km, w strefie międzyzwrotnikowej do 18km, a w obszarach podbiegunowych do 10km.

Wyróżnia się trzy piętra: wysokie, średnie i niskie:

- piętro wysokie - (w strefie umiarkowanej 5-13km) - występują tu chmury Cirrus, Cirrocumulus i Cirrostratus, a także wykracza tu górna część chmury burzowej Cumulonimbus i średniej warstwowej Altostratus.

Chmury z tego piętra ograniczają dopływ promieniowania słonecznego w stosunkowo niewielkim stopniu. Należą tu rodzaje chmur są półprzeźroczyste i  słabo ograniczające dopływ promieniowania słonecznego.

- piętro średnie - (2-7km) - dla tego piętra typowe są chmury Altocumulus i Altostratus. Te 2 rodzaje chmur, a w szczególności Altostratus należą do chmur dość gęstych i miąższych w związku z czym są w stanie ograniczyć w istotny sposób dopływ promieniowania słonecznego.

- piętro niskie - (0-2km) - obejmuje przede wszystkim chmury Stratocumulus i Stratus, zaliczane są tu także chmury Cumulus i Cumulonimbus, które mają dużą rozciągłość pionową, tak że ich wierzchołki sięgają piętra średniego lub wysokiego. W tym piętrze zwykle znajduje się też podstawa chmury Nimbostratus. Chmury należące do tego pietra ograniczają w znaczny sposób dopływ promieniowania słonecznego. W przypadku chmur o rozbudowie pionowej (Cumulus i Cumulonimbus) ograniczenie to może mieć przebieg bardzo dynamiczny, gdyż chmury te są bardzo miąższe i przemieszczają się szybko po nieboskłonie.

Charakterystyka poszczególnych rodzajów chmur według WMO:

Cirrus (chmury pierzaste), Cirrocumulus (chmury kłębiasto-pierzaste) oraz

Cirrostratus (chmury warstwowo-pierzaste) - chmury piętra górnego - należą do najwyższych chmur troposfery. Występują przy najniższych temperaturach i składają się z kryształków lodowych. Z wyglądu chmury tych wszystkich trzech rodzajów są białe, na wpół przezroczyste, mało zasłaniające światło słoneczne. Różnice między tymi trzema rodzajami chmur są następujące. Cirrus (pierzaste) wyglądają jak pojedyncze delikatne włókna, ławice lub wąskie pasma o strukturze włókniste. Cirrocumulus (kłębiasto- pierzaste)- są to ławice, płaty lub warstwy o wyraźnie zaznaczonej budowie, składającej się z bardzo drobnych ziarenek, kłaczków, zmarszczek, kędziorków. Często są one podobne do zmarszczek na powierzchni wody lub piasku. Cirrostratus (warstwowo-pierzaste) mają wygląd cienkiej przejrzystej białawej zasłony, pokrywającej niebo całkowicie lub częściowo. Niekiedy można w nich wyróżnić włóknistą strukturę.

Altocumulus  - chmury średnie kłębiaste. Tworzą one warstwę lub ławicę złożoną z płaskich brył lub walców. Najmniejsze warstwy, które są jeszcze regularnie ułożone, są cienkie i miejscami mają cienie. Pojedyncze elementy układają się w grupy, ciągi i zwoje w jednym lub dwu kierunkach. Wysokość występowania 3 - 5.5 km.

Altostratus - chmury średnie warstwowe - w zasadzie należą również do piętra średniego, jednak ich górne części mogą przenikać i do piętra górnego. Ich pionowa grubość wynosi już kilometry; jest to płat lub warstwa chmur. szarawych albo niebieskawych, pokrywających niebo całkowicie lub częściowo. Przynajmniej w niektórych miejscach tych chmur można widzieć tarczę Słońca lub Księżyca, jednak tylko w postaci rozmazanej plamy, jak gdyby przez matowe szkło. Chmury średnie warstwowe są typowymi chmurami mieszanymi: obok nadzwyczaj drobnych kropelek wody występują w nich również drobne płatki śniegu. Dlatego takie chmury dają opady. Opady te jednak są bardzo słabe i podczas ciepłej pory roku z reguły wyparowują w drodze ku powierzchni Ziemi. W zimie z tych chmur pada często drobny śnieg.

Stratocumulus - chmury kłębiasto - warstwowe - są położone w dolnym piętrze i składają się z ławic lub warstw szarych lub białawych chmur, mających prawie zawsze niektóre części o ciemniejszym zabarwieniu. Chmury te zbudowane są z takich samych elementów jak i chmury średnie kłębiaste: z płatów, zaokrąglonych brył, walców ; jednak człony te są większe niż w przypadku Altocumulus. Człony te są ułożone przeważnie regularnie szeregami. W większości przypadków chmury kłębiasto - warstwowe składają się z drobnych, jednorodnych kropelek, przy ujemnych temperaturach przechłodzonych, i nie dają opadów. Zdarza się jednak, że pada z nich słaba mżawka lub przy niskich temperaturach bardzo drobny śnieg.

Stratus - chmury niskie warstwowe - są również położone w dolnym piętrze atmosfery. Są to chmury najbliższe powierzchni Ziemi: na terenie równinnym ich wysokość nad powierzchnią Ziemi może wynosić zaledwie kilkadziesiąt metrów. Jest to z wyglądu jednorodna, szara warstwa, składająca się z kropelek wody, z której może padać mżawka. Lecz przy dostatecznie niskich temperaturach występują w tych chmurach elementy stałe; wówczas mogą wypadać z nich na Ziemię słupki lodowe, drobny śnieg lub krupa śnieżna. Zjawisko halo w chmurach tych nie występuje; tarcza słoneczna, o ile prześwieca przez chmury , ma wyraźne zarysy. Czasami chmury niskie warstwowe mają postać postrzępionych ławic; wówczas nazywają się Fractostratus (chmury niskie warstwowe, postrzępione).

Nimbostratus - chmury warstwowe deszczowe - mają wspólne pochodzenie z Altostratus (chmurami średnimi warstwowymi). Tworzą one warstwę o znacznej grubości, dochodzącej do kilku kilometrów, mającej początek w piętrze dolnym i rozprzestrzeniającej się do piętra średniego, a często również i do górnego. W górnej części warstwy budowa tych chmur jest podobna do budowy tych chmur Altostratus (średnich warstwowych), natomiast w dolnej mogą one zawierać również duże krople wody oraz płatki śniegu. Dlatego warstwa tych chmur ma wygląd bardziej ciemnoszary; tarcze ciał niebieskich przez nią nie przeświecają. Z tych chmur z reguły pada ciągły deszcz lub śnieg, dosięgający powierzchni Ziemi

Cumulus - chmury kłębiaste - są to oddzielne chmury występujące w piętrach dolnym i środkowym, z reguły gęste, o wyraźnie zarysowanych konturach, rozwijające się w kierunku pionowym w kształcie pagórków, kopuł lub wież, których część przypomina kalafior. Oświetlone przez Słońce części tych chmur są przeważnie lśniąco białe. Ich podstawy są stosunkowo ciemne i mniej lub bardziej poziome. Pod Słońce wydaje się, że chmury są ciemne, otoczone jasną obwódką. Chmury kłębiaste składają się tylko z kropel wody i zwykle opadów nie dają. Jednak w obszarach zwrotnikowych, gdzie wodność chmur jest duża, wskutek łączenia się poszczególnych kropli, chmury te mogą dawać nieduże deszcze.

Cumulonimbus - chmury kłębiaste deszczowe - stanowią dalsze stadium rozwojowe chmur kłębiastych. Mają one postać potężnych mas kłębiastych o dużej pionowej rozciągłości w kształcie gór i wielkich wież i sięgają często od piętra dolnego aż do górnego. Przesłaniając Słońce, mają "ponury" wygląd i zmniejszają w dużym stopniu oświetlenie. Ich wierzchołki są spłaszczone mają włóknistą, prążkowaną strukturę i często charakterystyczny kształt kowadła. W górnych częściach chmury kłębiaste deszczowe składają się z kryształków lodu, natomiast w dolnych - z kryształków lodu oraz kropelek wody różnych wielkości, do największych włącznie. Dają one opady przelotne (ulewy); są to deszcze o dużym natężeniu, którym towarzyszy niekiedy grad, a w zimie - obfity, gęsty śnieg i krupa. Związane są z nimi często zjawiska burzowe. Dlatego chmury te nazywane są też chmurami burzowymi. Na ich tle obserwuje się często tęczę.

Osady:

Rosa - osad w postaci kropel wody powstających na powierzchni skał, roślin i innych przedmiotów w wyniku skraplania się pary wodnej zawartej w powietrzu. Powstaje podczas ochłodzenia się powietrza poniżej punktu rosy, najczęściej wieczorem.

Szron - osad, którego mechanizm powstawania jest podobny do powstawania rosy, różni się tylko warunkami termicznymi - występuje przy ujemnej temperaturze powietrza. Tworzą go drobne lodowe kryształki w postaci igieł. Warunkiem powstania szronu jest obniżenie temperatury podłoża poniżej temperatury punktu potrójnego dla wody oraz ciśnienia parcjalnego pary wodnej w powietrzu poniżej ciśnienia punktu potrójnego wody. Zachodzi wówczas bezpośrednia zamiana pary w ciało stałe, czyli resublimacja.

Szadź - osad w postaci pośredniej między szronem a zamrozem lub gołoledzią, najczęściej przybiera postać lodowych szczotek, kryształków lodu zlepionych zamarzającymi kroplami mgły. Powstaje, gdy wilgotne powietrze zawierające drobne kropelki przechłodzonej wody (mgła) napływa na obszar o często jeszcze niższej temperaturze. Wtedy na wyeksponowanych powierzchniach zaczynają narastać lodowe igiełki (patrz szron) w kierunku, z którego napływa zimne i wilgotne powietrze. Igiełki te są zlepiane przez zamarzające kropelki wody, w wyniku czego tworzą się charakterystyczne szczotki. Ilość osadu może być tak duża, że powoduje łamanie się gałęzi drzew.

Gołoledź - osad w postaci gładkiej, równej, przezroczystej warstwy lodu, pokrywającej podłoże. Powstaje wtedy, gdy deszcz (lub mgła) opada na podłoże o temperaturze mniejszej od zera. Spadające kropelki rozpływają się i zamarzają. Do gołoledzi najczęściej dochodzi wtedy, gdy po mroźnej i suchej pogodzie przychodzi ocieplenie, przynoszące również opady lub zamarzania cienkiej warstwy wody pokrywającej powierzchnię. Jest to zjawisko bardzo groźne, zwłaszcza dla użytkowników dróg.

Gdy gołoledź pokrywa cienką warstwą przedmioty (szczególnie powierzchnię asfaltu drogi), wówczas wydaje się on szczególnie czarny, ten rodzaj gołoledzi nazywany jest czarnym lodem.

Zjawiska:

HYDROMETEORY

• rosa

• szron

• szadź

• gołoledź

• mgła

ELEKTROMETEORY

• burza - intensywne opady deszczu lub deszczu i gradu, którym towarzyszą wyładowania elektryczne w atmosferze (błyskawice i grzmoty).

• 
  oognie Św. Elma - zjawisko akustyczno-optyczne w postaci małych, cichych, ciągłych, wyładowań elektrycznych na różnych powierzchniach, a szczególnie krawędziach przedmiotów, mające miejsce w czasie pogody zapowiadającej burzę. Wyładowaniom tym mogą towarzyszyć bardzo ciche dźwięki w postaci syczenia lub świstu, a czasem może być to nawet głośny gwizd.

FOTOMETEORY

• halo - zjawisko optyczne zachodzące w atmosferze ziemskiej obserwowane wokół tarczy słonecznej lub księżycowej. Jest to świetlisty, biały lub zawierający kolory tęczy (wewnątrz czerwony, fioletowy na zewnątrz), pierścień widoczny wokół słońca lub księżyca

• tęcza - zjawisko optyczne i meteorologiczne występujące w postaci charakterystycznego wielobarwnego łuku, widocznego gdy Słońce oświetla krople wody w ziemskiej atmosferze. Tęcza powstaje w wyniku rozszczepienia światła załamującego się i odbijającego się wewnątrz kropli wody (np. deszczu) o kształcie zbliżonym do kulistego

• wieniec wokół Słońca - to zjawisko zachodzi wówczas, gdy Słońce lub Księżyc są przesłonięte cienką, półprzeźroczystą warstwą chmury lub mgły, zwykle ma postać barwnej poświaty (aureoli) wokół tarczy Słońca lub Księżyca, niebieskiej od strony wewnętrznej, czerwonej na zewnątrz. Często poświata jest otoczona słabo zabarwionymi, koncentrycznymi kręgami o tym samym układzie barw, niekiedy pojawiają się tylko pierścienie, a poświata nie występuje. Wieńce powstają wskutek dyfrakcji światła w warstwie chmury lub mgły.

• wieniec wokół Księżyca

LITOMETEORY

• zmętnienie - ograniczenie widoczności spowodowane pyłami i aerozolem atmosferycznym.

• Dym - zawiesina drobnych cząsteczek ciał stałych

• zamieć pyłowa - zbiór cząstek pyłu uniesionych z gruntu w miejscu obserwacji lub w pobliżu na małą wysokość przez dostatecznie silny i turbulentny wiatr.

Polecana literatura:

1. Alojzy Woś, Meteorologia dla geografów

2. Richard Hamblyn, Wielka księga chmur

3. Hans Hackel, Atlas Chmur

4. http://www.interklasa.pl/chmury/wolken/descr.htm

6

---