Cumulus pilviä

Cumulus-pilvet ( lat.  Cumulus ) ovat tiheitä, kirkkaanvalkoisia pilviä päivisin, ja niissä on merkittävää pystysuuntaista kehitystä. Liittyy konvektion kehittymiseen alemmassa ja osittain keskimmäisessä troposfäärissä .

Useimmiten kumpupilviä esiintyy kylmissä ilmamassoissa syklonin takaosassa, mutta niitä havaitaan usein lämpimissä ilmamassoissa sykloneissa ja antisykloneissa (paitsi jälkimmäisen keskiosassa).

Lauhkeilla ja korkeilla leveysasteilla niitä havaitaan pääasiassa lämpimänä vuodenaikana (kevään toinen puolisko, kesä ja syksyn ensimmäinen puolisko) ja tropiikissa ympäri vuoden. Yleensä ne ilmestyvät keskellä päivää ja tuhoutuvat iltaan mennessä (vaikka niitä voidaan havaita merien yllä yöllä).

Kummupilvien alarajan korkeus riippuu voimakkaasti pintailman kosteudesta ja on useimmiten 400-1500 m, ja kuivissa ilmamassoissa (etenkin aroilla ja aavikoilla) se voi olla 2-3 km, joskus jopa 4-4,5 km.

Cumuluspilvien alaraja on tasainen [1] ja se liittyy kastepisteeseen ja ilmanpaineeseen. Koska ilmanpaine laskee korkeuden kasvaessa, kumpupilvien alarajan (kastepiste) yläpuolella vesi on höyryn muodossa ja kumpupilvien alarajan (kastepiste) alapuolella se tiivistyy nestefaasiin ja putoaa sateena.

Koulutus

Cumulus-pilvet muodostuvat ilmakehän konvektiosta , kun maapallon pinnan lähellä lämmitetty ilma alkaa nousta ylöspäin. Ilman noustessa lämpötila laskee ( gradientin mukaan ), mikä lisää suhteellista kosteutta (RH). Kun konvektio saavuttaa tietyn tason, suhteellinen kosteus saavuttaa sata prosenttia ja alkaa märkä-adiabaattinen vaihe. Tässä vaiheessa tapahtuu positiivista palautetta - koska suhteellinen kosteus on yli 100%, vesihöyry tiivistyy vapauttaen piilevää lämpöä, lämmittäen ilmaa, stimuloimalla konvektiota ja muodostaen kumpupilven [2] [3] . Pilven korkeus tyvestä huipulle riippuu ilmakehän lämpötilaprofiilista ja mahdollisista inversioista [4] . Konvektion aikana ympäröivä ilma kulkeutuu (sekoittuu) lämpövirran mukana ja nousevan ilman kokonaismassa kasvaa [5] . Sade muodostuu kumpupilveen kaksivaiheisessa, ei-diskreetissä prosessissa. Ensimmäinen vaihe tapahtuu sen jälkeen, kun pienet pisarat yhdistyvät suuremmiksi. Amerikkalainen kemisti Irving Langmuir havaitsi, että vesipisaroiden pintajännitys aiheuttaa hieman korkeamman paineen pisaraan, mikä lisää vesihöyryn painetta pienellä määrällä. Lisääntynyt paine saa nämä pisarat haihtumaan ja vesihöyryä kondensoitumaan suurempien pisaroiden päälle. Kun isommat pisarat kasvavat noin 20–30 mikrometriin, alkaa toinen vaihe [5] . Kasvuvaiheen aikana sadepisarat alkavat pudota alas ja muut pisarat törmäävät ja yhdistyvät niiden kanssa, mikä lisää pisaroiden kokoa. Langmuir onnistui johtamaan kaavan, joka ennusti pisaran säteen kasvavan loputtomasti erillisen ajanjakson aikana [6] .

Kuvaus

Nestemäisen veden tiheys kumpussa vaihtelee korkeuden mukaan pilven pohjan yläpuolella sen sijaan, että se olisi suunnilleen vakio koko pilvessä. Pilven pohjalla pitoisuus on 0 grammaa nestemäistä vettä kilogrammaa ilmaa kohden. Korkeuden kasvaessa pitoisuus nousee nopeasti maksimiin pilven keskikohdan lähellä. Maksimipitoisuus on 1,25 grammaa vettä kilogrammaa ilmaa kohden. Lisäksi pitoisuus laskee hitaasti korkeuden noustessa pilven huipun korkeuteen, jossa se laskee välittömästi takaisin nollaan [7] .

Cumuluspilvet voivat muodostaa yli 480 kilometriä linjoja, joita kutsutaan "pilvikaduiksi". Nämä pilvikuvat kattavat laajoja alueita ja voivat olla epäjatkuvia tai jatkuvia. Ne muodostuvat yleensä korkeapainejärjestelmissä, kuten kylmän rintaman jälkeen [8] , kun tuulen leikkaus aiheuttaa vaakasuuntaisen ilmankierron ilmakehässä muodostaen pitkiä putkimaisia ​​pilvikatuja [9] . Korkeus, jolla kumpupilvi muodostuu, riippuu tämän pilven muodostavan lämpövirran kosteuden määrästä. Kosteassa ilmassa pilvien pohja on yleensä matalampi. Lauhkeilla alueilla kumpupilvien pohja on yleensä alle 550 metriä maanpinnan yläpuolella ja yläraja voi nousta jopa 2400 metriin. Kuivilla ja vuoristoisilla alueilla pilvien alaraja voi olla yli 6 100 metrin korkeudessa [10] .

Cumuluspilvet voivat koostua jääkiteistä, vesipisaroista, alijäähtyneistä vesipisaroista tai niiden seoksista [11] . Vesipisaroita muodostuu vesihöyryn tiivistyessä, ja sitten ne voivat sulautua suuremmiksi pisaroiksi. Lauhkeilla alueilla tutkitut kumpupilvien kannat olivat 500-1500 metrin korkeudessa maanpinnasta. Pilvien lämpötila oli yleensä yli 25 °C ja pisaroiden pitoisuus vaihteli välillä 23-1300 tippaa kuutiosenttimetrissä. Nämä tiedot on otettu kasvavista yksittäisistä kumpupilvistä, jotka eivät saostuneet [12] . Pisarat olivat hyvin pieniä, jopa 5 mikrometriä halkaisijaltaan. Vaikka pienempiä pisaroita saattoi esiintyä, mittaukset eivät olleet tarpeeksi herkkiä niiden havaitsemiseksi [13] . Pienimmät pisarat löytyivät pilvien alaosista, kun taas suurten pisaroiden (halkaisijaltaan noin 20-30 mikrometriä) osuus kasvoi voimakkaasti pilvien yläosissa. Pisaroiden kokojakauma oli luonteeltaan lievästi bimodaalinen, huippuja pienissä ja suurissa pisaroissa ja pieni kouru keskikokoisella alueella. Poikkeama oli suunnilleen neutraali [14] . Lisäksi suuri pisarakoko oli suunnilleen kääntäen verrannollinen pisaroiden pitoisuuteen ilmatilavuusyksikköä kohti [15] . Kummupilvien paikat voivat olla "reikiä", joissa ei ole vesipisaroita. Tämä voi tapahtua, kun tuuli rikkoo pilven ja imee ympäröivän ilman, tai kun voimakkaat alasvedot haihduttavat vettä [16] .

Cumuluspilvien tyypit

Kumpupilviä on neljää päätyyppiä [17] [18] [19] [20] :

• litteä (hum., humilis) - huonosti kehittynyt pystysuunnassa (pystysuora korkeus 100 m - 1 km), litteiden "pannukakkujen" tai "piirakkaiden" muodossa;
• keskipitkä (med., mediocris) - kohtalaisen kehittynyt pystysuunnassa (pystykorkeus 1-2 km), muodoltaan noin kuutio;
• voimakas (cong., congestus) - erittäin kehittynyt pystysuunnassa (pystysuora korkeus yli 2 km), torneina, niiden yläosat näyttävät kupuilta , joissa on kukkakaalia muistuttavat pyörivät ääriviivat; suotuisissa olosuhteissa ne muuttuvat kehittyessään cumulonimbus (ukkonen) pilviksi.
• murtunut (fractus) - rosoiset reunat ja repaleinen rakenne, muodostuu kosteassa ilmassa sadepilvien alla.

Sääennuste

Litteä kumpu osoittaa yleensä hyvää säätä. [23] Keskimääräiset kumpupilvet ovat samanlaisia ​​kuin litteät pilvet, paitsi että niillä on jonkin verran pystysuoraa kehitystä, ja ne voivat myöhemmin kehittyä voimakkaiksi cumuluspilviksi tai jopa kumpupilviksi , jotka voivat aiheuttaa rankkasadetta, salamoita , voimakkaita tuulia, rakeita ja jopa tornadoja [ 2] [20] [21] .

Alien pilvet

Cumulus- ja stratocumulus-pilviä on löydetty useimmilta muilta aurinkokunnan planeetoilta. Marsissa Viking-kiertorata havaitsi konvektiivisia cirrocumulus- ja stratocumulus-pilviä, enimmäkseen napajäätiköiden läheltä [22] . Galileo-avaruusluotain on havainnut massiivisia cumulonimbus - pilviä Jupiterin suuren punaisen pisteen läheltä [23] . Cumulus-pilviä on löydetty myös Saturnuksesta . Vuonna 2008 Cassini-avaruusalus määritti, että kumpupilvet lähellä Saturnuksen etelänavaa olivat osa halkaisijaltaan yli 4 000 kilometriä olevaa syklonia [24] . Keckin observatorio on havainnut Uranuksella valkoisia kumpupilviä [25] . Uranuksen tavoin Neptunuksella on metaanikumulus [26] . Venuksella ei kuitenkaan näytä olevan kumpupilviä [27] .

Galleria

• Cumulus pilviä

• kumpupilvi

• Cumulus-pilviä Belgian yllä

Katso myös

• Pilviä
• Cumulonimbus pilviä
• Pyrokumulatiivisia pilviä

Muistiinpanot

1. ↑ http://www.propogodu.ru/2/19/ Arkistokopio , päivätty 12. elokuuta 2014 Wayback Machinessa VERTICAL DEVELOPMENT CLOUD
2. ↑ 1 2 Kumuluspilviä , Sää  (16. lokakuuta 2005). Arkistoitu alkuperäisestä 28. kesäkuuta 2017. Haettu 28.5.2021.
3. ↑ Stommel, 1947 , s. 91.
4. ↑ Mossop, 1974 , s. 632-634.
5. ↑ 1 2 Langmuir, 1948 , s. 175.
6. ↑ Langmuir, 1948 , s. 177.
7. ↑ Stommel, 1947 , s. 94.
8. ↑ Weston, 1980 , s. 437-438.
9. ↑ Weston, 1980 , s. 433.
10. ↑ Pilviluokitukset . jetstream . Valtakunnallinen sääpalvelu. Haettu 21. heinäkuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 29. marraskuuta 2017. (määrätön)
11. ↑ Pilvien luokitus ja ominaisuudet . Kansallinen meri- ja ilmakehähallinto . Haettu 18. lokakuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 27. maaliskuuta 2015. (määrätön)
12. ↑ Warner, 1969 , s. 1049.
13. ↑ Warner, 1969 , s. 1051.
14. ↑ Warner, 1969 , s. 1052.
15. ↑ Warner, 1969 , s. 1054.
16. ↑ Warner, 1969 , s. 1056-1058.
17. ↑ Pilvien WMO-luokitus . Maailman ilmatieteen järjestö. Haettu 18. lokakuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 5. maaliskuuta 2012. (määrätön)
18. ↑ L7 Pilvet: Stratus fractus (StFra) ja/tai Cumulus fractus (CuFra) huono sää . JetStream - Online School for Weather: Pilviluokitukset . Valtakunnallinen sääpalvelu. Haettu 11. helmikuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 18. tammikuuta 2012. (määrätön)
19. ↑ Pretor-Pinney, 2007 , s. kaksikymmentä.
20. ↑ 1 2 Sääsanasto (linkki ei ole käytettävissä) . Sääkanava. Käyttöpäivä: 18. lokakuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 17. lokakuuta 2012. (määrätön) 
21. ↑ Thompson, Philip. Sää  / Philip Thompson, Robert O'Brien. - New York: Time Inc., 1965. - s  . 86–87 .
22. ↑ NASA SP-441: Viking Orbiter Views of Mars . Ilmailu-ja avaruushallinto. Käyttöpäivä: 26. tammikuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 17. maaliskuuta 2013. (määrätön)
23. ↑ Thunderheads Jupiterilla . Jet Propulsion Laboratory . Ilmailu-ja avaruushallinto. Haettu 26. tammikuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 17. tammikuuta 2020. (määrätön)
24. ↑ Minard, Anne . Salaperäiset syklonit nähty Saturnuksen molemmilla navoilla  (14. lokakuuta 2008). Arkistoitu alkuperäisestä 13. kesäkuuta 2018. Haettu 28.5.2021.
25. ↑ Boyle, Rebecca (18. lokakuuta 2012). "Katso yksityiskohtaisin kuva, joka on koskaan otettu Uranuksesta" . Populaari Tiede . Arkistoitu alkuperäisestä 2020-03-03 . Haettu 26. tammikuuta 2013 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
26. ↑ Irwin, 2003 , s. 115.
27. ↑ Bougher, 1997 , s. 127-129.

Bibliografia

• Stommel, Harry (1947). "Ilman kulkeutuminen cumuluspilveen". Journal of Meteorology . 4 (3): 91-94. Bibcode : 1947JAtS....4...91S . DOI : 10.1175/1520-0469(1947)004<0091:EOAIAC>2.0.CO;2 .
• Mossop, S.C.; Hallett, J. (1974). "Jääkiteen keskittyminen kumpupilvissä: pisaraspektrin vaikutus." tiedelehti . 186 (4164): 632-634. Bibcode : 1974Sci...186..632M . DOI : 10.1126/tiede.186.4164.632 . PMID  17833720 .
• Langmuir, Irving (1948). "Sateen muodostuminen ketjureaktiolla kumpupilvissä pakkasen yläpuolella olevissa lämpötiloissa." Journal of Meteorology . 5 (5): 175-192. Bibcode : 1948JAtS....5...175L . DOI : 10.1175/1520-0469(1948)005<0175:TPORBA>2.0.CO;2 .
• Weston, KJ (1980). "Havaintotutkimus konvektiivisista pilvikatuista." tellus . 32 (35): 433-438. Bibcode : 1980TellA..32..433W . DOI : 10.1111/j.2153-3490.1980.tb00970.x .
• Warner, J. (1969). "Cumulus Cloudin mikrorakenne. Osa I. Pisaraspektrin yleiset ominaisuudet”. Journal of the Atmospheric Sciences . 26 (5): 1049-1059. Bibcode : 1969JAtS...26.1049W . DOI : 10.1175/1520-0469(1969)026<1049:TMOCCP>2.0.CO;2 .
• Pretor-Pinney, Gavin. Cloudspotterin opas: Pilvien tiede, historia ja kulttuuri . - Penguin Group, 2007. - ISBN 978-1-101-20331-6 .
• Irwin, Patrick. Aurinkokuntamme jättimäiset planeetat: ilmakehä, koostumus ja rakenne . - 1. - Springer, 2003. - s. 115. - ISBN 978-3-540-00681-7 .
• Bougher, Stephen Wesley. Venus II: Geologia, geofysiikka, ilmakehä ja aurinkotuuliympäristö  / Stephen Wesley Bougher, Roger Phillips. - University of Arizona Press, 1997. - P. 127-129. - ISBN 978-0-8165-1830-2 .
• Wikimedia Commonsissa on Cumulus-pilviin liittyvää mediaa