Грозы

12 November 2019
A full set of statistics will be available when the publication has over 100 views.

Ежедневно во всем мире происходит более 40 000 гроз. Из этого общего числа 10 000 случаев ежедневно происходят только в Соединенных Штатах.

Климатология грозы

В весенние и летние месяцы грозы, похоже, происходят в определенное время. Но это не так. Грозы могут происходить в любое время года и в любое время суток (не только во второй половине дня или вечером).

Атмосферные условия должны быть подходящими.

Итак, каковы эти условия и как они ведут к штормовому развитию?

Ингредиенты грозы


Для возникновения грозы необходимо наличие 3 атмосферных ингредиентов: подъем, нестабильность и влажность.

Подъемник


Лифт отвечает за инициирование процесса обновления - миграции воздуха вверх в атмосферу, которая необходима для образования грозового облака.

Подъем осуществляется несколькими способами, наиболее распространенными из которых являются дифференциальный нагрев или конвекция.

Когда солнце нагревает землю, нагретый воздух на поверхности становится менее плотным и поднимается. (Представьте себе пузырьки воздуха, которые поднимаются со дна кипящей воды)

Другие подъемные механизмы включают теплый воздух поверх холодного фронта, холодный воздух подрывающий теплый фронт (оба они известны как фронтальный подъемник), воздух, направленный вверх вдоль горы (известный как орографический подъемник), и воздух, который собирается в одной центральной точке (известный как схождение).

Нестабильность


После того, как воздух поднимается вверх, ему нужно что-то, чтобы помочь ему продолжить свое восходящее движение. Это что-то - нестабильность.

Атмосферная стабильность - это показатель того, насколько плавучий воздух.

Если воздух нестабилен, это означает, что он очень плавучий и после запуска в движение будет следовать за этим движением, а не возвращаться в исходное положение.

Если неустойчивая воздушная масса толкается вверх силой, то она продолжает двигаться вверх (или, если толкается вниз, то продолжает двигаться вниз).

Теплый воздух обычно считается нестабильным, так как, независимо от силы, он имеет тенденцию подниматься (в то время как холодный воздух более плотный и тонет).

Влажность


Подъем и нестабильность приводят к поднятию воздуха, но для формирования облака в воздухе должно быть достаточно влаги, чтобы конденсироваться в каплях воды по мере ее подъема.

Источниками влаги являются крупные водоемы, такие как океаны и озера. Так же, как теплые температуры воздуха способствуют подъему и нестабильности, теплые воды способствуют распределению влаги.

Они имеют более высокую скорость испарения, что означает, что они с большей легкостью выбрасывают влагу в атмосферу, чем более холодные воды.

В США Мексиканский залив и Атлантический океан являются основными источниками влаги для разжигания сильных штормов.

Три этапа

Все грозы, как сильные, так и слабые, проходят через 3 стадии развития:

1. Стадия возвышающихся кучевых облаков

Этот процесс называется кумуляция. Грозы на самом деле происходят из облаков этого неопасного типа.

Хотя на первый взгляд это может показаться противоречивым, рассмотрим следующее:

термическая нестабильность (вызывающая развитие грозы) также является тем самым процессом, посредством которого образуется кучевые облака.

Поскольку Солнце нагревает поверхность Земли, некоторые участки нагреваются быстрее, чем другие. Эти более теплые участки воздуха становятся менее плотными, чем окружающий воздух, что приводит к их поднятию, конденсации и образованию облаков.

Однако в течение нескольких минут после образования облака испаряются в более сухом воздухе в верхних слоях атмосферы. Если это происходит достаточно долго, воздух в конце концов увлажняется, и с этого момента облако начинает расти.

Этот вертикальный рост облаков, называемый апдрафтом, характеризует кумулятивную стадию развития.

Во время кумулятивной стадии нормальное кумулятивное облако может вырасти в высоту почти 20 000 футов (6 км).

На высоте облако проходит уровень замерзания 0°C (32°F), и начинают образовываться осадки. По мере накопления осадков в облаке, оно становится слишком тяжелым для поддержания восходящих потоков.

Происходит затягивание воздуха. Это, в свою очередь, создает область направленного вниз воздуха, называемую нисходящим потоком.

2. Стадия зрелости

Каждый, кто пережил грозу, знаком с ее зрелой стадией - периодом, когда на поверхности ощущается порывистый ветер и сильные осадки.

Однако что может быть незнакомым, так это тот факт, что нисходящий шторм является основной причиной этих двух классических погодных условий, вызванных грозой.

По мере того, как осадки накапливаются в кучевом облаке, они в конечном итоге приводят к понижению температуры. Но, по мере того, как нисходящий поток идет вниз и выходит из основания облака, выпадают осадки.

Это сопровождается порывом охлажденного дождем сухого воздуха. Когда этот воздух достигает поверхности Земли, он распространяется перед грозовым облаком - событие, известное как порывной фронт.

Фронт порыва является причиной того, что прохладные и ветреные условия часто ощущаются в начале проливного дождя.

По мере того, как штормовое облако восстанавливается параллельно с нисходящим течением, оно продолжает расширяться. Иногда нестабильный регион доходит до дна стратосферы.

Когда обновления поднимаются на эту высоту, они начинают распространяться в стороны.

Это действие создает характерный верхний слой наковальни (поскольку наковальня расположена очень высоко в атмосфере, она состоит из ледяных кристаллов).

Все это время более холодный, сухой (а значит, и тяжелый) воздух извне облака проникает в облачную среду из за его роста.

3. Рассеивающая стадия

Со временем, по мере того, как прохладный воздух за пределами облачной среды все больше проникает в растущее облако шторма, нисходящий поток шторма в конечном счете обгоняет его обновления.

При отсутствии притока теплого влажного воздуха для поддержания своей структуры, шторм начинает ослабевать. Облако начинает терять свои яркие, четкие очертания и вместо этого выглядит более рваным и размытым, что свидетельствует о его старении.

Процесс полного жизненного цикла занимает около 30 минут.

В зависимости от типа грозы, гроза может проходить через нее только один раз (одна клетка) или несколько раз (несколько клеток).

Фронт порывов часто провоцирует рост новых гроз, выступая в качестве источника подъема для соседнего влажного, нестабильного воздуха.