Облака нижнего яруса преимущественно состоят из водяных капель. Зимой могут состоять из переохлаждённых капель и кристаллов со снежинками. Слоисто – кучевые облака состоят обычно из капель воды, которые в зимнее время являются переохлаждёнными и, кроме того, имеют примесь кристаллов льда и снежинок. Из сплошных плотных облаков летом иногда может выпадать слабый дождь, а зимой слабый и умеренный снег. Для слоисто – дождевых облаков, представляющих собой сплошные низкие тёмно – серые облачные массы сравнительно однородного вида с некоторой волнистостью. Характерны продолжительные осадки в виде дождя или снега. Слоисто – дождевые облака зимой имеют преимущественно смешанное строение (56%), из водяных капель состоят в 26% случаев, из кристаллов льда в 18%; независимо от осадкообразующих свойств они в 84% смешанные, в 13% водяные, в 3% кристаллические. Летом преобладают водяные облака (75%), независимо от осадкообразующих свойств – смешанные (71%). Фазовое состояние облаков над различными физико – географическими районами разное. Водность облаков изменяется в больших пределах: от 0,6 до 1,3 г/м. Её увеличение связано с каплями дождя и снежинками выпадающих осадков, без учёта последних она равна в среднем в холодное полугодие 0,12 г/м, в тёплое – 0,34 г./м. Слоистые облака, в тёплое время года состоят из мелких капель, зимой – из переохлаждённых с примесью ледяных кристаллов. Из них может выпадать морось, а зимой – мелкие снежинки и снежные зёрна.
Говоря об облаках вертикального развития, отметим, что кучевые облака характерны для лета, однако нередко они образуются весной реже осенью. Зимой их практически не бывает. Лишь в южных широтах при сравнительно высокой температуре и значительной влажности воздуха в это время года могут наблюдаться слабо развитые кучевые облака, состоящие из капель воды, радиус которых 1…20 мкм, водность облаков – 0,11…0,38 г./м; осадков из них не выпадает. Мощные кучевые облака, являющиеся разновидностью кучевых облаков, состоят из капель воды разного размера. В умеренных широтах осадков из них обычно не выпадает, в тропической зоне они могут сопровождаться ливневыми дождями. При благоприятных условиях для облакообразования отдельные облака сливаются друг с другом и с кучевыми облаками, образуя нагромождения облаков разной мощности. Облака состоят из капель разного размера. Водность их на высоте около 500 м от нижней границы в среднем равна 0,32 г/м, на высоте 1000…1200 м от основания облака увеличивается в среднем до 1,65 г/м. Кучево-дождевые облака – это сильно развитые, массивные клубящиеся облака большой вертикальной протяжённости. Вершины облаков проникают в верхнюю тропосферу, где температура воздуха значительно ниже 0 С, поэтому верхняя часть кучево – дождевых облаков состоит из ледяных кристаллов или смеси кристаллов с очень мелкими каплями, в остальной части – из снежинок и капель.
Метеорологические условия полётов в слоистых облаках и под облаками
Слоистые облака наряду с разорвано – слоистыми и разорвано дождевыми располагаются ближе всего к земной поверхности. Они чаще всего образуются в подинверсионных слоях, когда воздух достигает насыщения. Высота их нижней границы составляет обычно 100 300 м, но может быть и ниже 50 м, в отдельных случаях облака могут опускаться до земной поверхности. Вследствие больших колебаний высоты нижней границы полёты на малых и предельно малых высотах под облаками сильно осложняются, особенно полёты по правилам визуального полёта (ППП). Если местность пересечённая и вершины возвышенностей закрываются, визуальные полёты под облаками невозможны.
Температура на верхней границе облаков изменяется в зависимости от сезона года, широты места и синоптических условий образования облаков. Наиболее существенные изменения имеют сезонный ход.
По теоретическим расчётам излучение капель, составляющих слоистые облака, не компенсируются противоизлучением надоблачной атмосферы, в результате чего происходит охлаждение облака у верхней границы, подтверждаемое данными самолётного зондирования, Таким образом, если слоистые облака существуют определённое время, то температура на их верхней границе будет со временем понижаться. Это создаёт благоприятные условия для инверсии. Последняя в свою очередь способствует образованию сдвига ветра, значительная величина которого усложняет полёты. Кроме того, температура на верхней границе облака и в самом облаке в холодный период года отрицательная, что создаёт условия для обледенения самолётов. Причём чем длиннее полёт, тем больше толщина отложения льда.
Слоистые ледяные облака в большинстве случаев состоят из капель от 1…2 мкм до 20…22 мкм (преобладают капли 4…6 мкм). Водность облаков при изменении температуры от – 15 до 10 С увеличивается с 0,06 до 0,30 г./м. Следуя за распределением водности, при отрицательной температуре обледенение наиболее интенсивно в средней и верхней частях переохлаждённого облака.
Слоистые облака характеризуются повышенной турбулентностью, коэффициент турбулентности в них примерно на 20% больше, чем в безоблачной атмосфере. Высота нижней границы слоистых облаков довольно быстро претерпевает изменения как во времени, так и в пространстве. Происходит это за счёт волновых колебаний слоя инверсии, под которым располагаются облака, и вследствие интенсивной турбулентности, наблюдающейся вблизи основания облаков. Турбулентность вызывает местные понижения и повышения температуры (вследствие подъёма и опускания воздуха). Понижение температуры усиливает конденсацию водяного пара, повышение ослабевает её. В результате указанных процессов нижняя граница облачности испытывает колебания. Эти колебания дополнительно усугубляются неровностями почвы и неоднородностью подстилающей поверхности. Однако в целом турбулентность в облаках слабая, полёт обычно бывает без существенной болтанки. Под слоистыми облаками полёт осложняется двумя основными факторами: выпадающими осадками и характером структуры нижней границы облаков. Оба фактора при одинаковой их направленности могут создать условия нелётной погоды. Из слоистых облаков могут выпадать моросящие осадки – мелкие капли дождя (диаметром 0,5 мм), в холодное время года – очень мелкие снежинки и снежные зёрна. Хотя интенсивность моросящих осадков небольшая, они сильно ухудшают видимость.
Значительную сложность для полётов создаёт плохая видимость под облаками. Связано это со сложной структурой нижней границы низких слоистых облаков. Их нижняя граница неровная, представляет собой слои переменной оптической плотности, находящейся в колебательном движении. В этом слое постепенно ухудшается видимость от лёгкого помутнения до полной её потери.
Рис. 1. Схема структуры нижней границы низких слоистых облаков: 1 – уровень конденсации, нижняя граница предоблачного слоя, начало образования дымки; 2 – верхняя граница предоблачного слоя; 1 – 2 – слой дымки; 2 – 3 – переходный слой; 1 – 3 – предоблачный слой
Скачать реферат