Составители:
Рубрика:
значительно меньше, чем имеющих переохлажденную часть (t<0
0
C), особенно в средних широтах.
Поэтому сначала механизм Бержерона — Финдайзена получил всеобщее признание, а все остальные
процессы считались очень медленными. Последующие теоретические исследования и расчеты
показали важность также и первого пути образования осадков. Было установлено, что возможны и
другие механизмы образования крупных капель, например, таяние градин, образование капель на
гигантских солевых ядрах, разбрызгивание капель и т.д. (рис. 6.1 — схема естественных механизмов
образования осадков по Дж. Мейсону). Отметим, что теория осадкообразования достаточно хорошо
разработана лишь для частиц сферической формы, выпадающих из конвективных облаков и облаков
слоистых форм.
В конвективных и слоистообразных облаках механизмы образования осадков различны.
Обусловлено это различием свойств облаков. В конвективных — велики скорости восходящего
потока и водность. Поэтому в них важна коагуляция частиц, время развития осадков составляет
десятки минут. В слоистообразных облаках скорости и водность относительно невелики, облака
существуют длительное время, осадки развиваются в основном благодаря образованию и росту
кристаллов. Рассмотрим образование осадков в конвективных облаках (в приближении
непрерывного роста).
Образование осадков в облаках происходит в результате действия двух (уже рассмотренных
нами) процессов: конденсации (сублимации) водяного пара и коагуляции облачных частиц друг с
другом. В первом приближении эти процессы можно считать аддитивными. При данном
ограничении выражение для скорости роста сферической частицы будет следующим:
Здесь (dR/dt)
c
ond
,(dR/dt)
c
oag
— скорости конденсационного (сублимационного) и коагуляционного
роста частицы. Для вычисления роста частиц осадков по этой формуле необходимо знать, во-первых,
величину пересыщения , возникающего в облаке при подъеме воздуха и определяющего скорость
конденсационного роста частиц, во-вторых, водность облака как функцию высоты и времени, и в-
третьих, спектр размеров облачных частиц , который при заданном виде функции распределения
можно характеризовать, например, радиусом капель, дающих максимальный вклад в водность, и/или
другими параметрами. Перечисленные параметры могут быть рассчитаны или определены по
данным исследований облаков с самолетов.
Такие детальные самолетные исследования микроструктуры кучевых облаков (Cu hum, Cu
med, Cu cong) были выполнени В.А.Зайцевым в 1950 г., полученные данные[93], став классическими,
до сих пор используются в исследованиях как отечественных, так и зарубежных ученых [72,54].
Исследованиями В.А.Зайцева установлено, что в северо- западных районах высота
расположения нижней границы облаков в среднем равна 1000 м (p=900 мбар), температура воздуха
на уровне нижней границы облаков составляет около +6
0
C, мощность облаков не превышает 2000 м,
осадки из облаков не выпадают. Дальнейшие исследования показали, что осадки из капельных
облаков в этих широтах выпадают из облаков, мощность которых превосходит 2200 м. Аналогичные
данные были получены и для облаков других форм (St, Sc, Ns).
Обобщение этих данных показало — см. рис. 6.2, 6.3, что вблизи основания развивающихся
водяных облаков указанных форм встречаются лишь капли, радиус которых в нижнем стометровом
слое не превышает 10÷13 мкм (r=5÷6 мкм). По мере поднятия вверх размеры капель растут и на
высоте порядка 500 м от основания облака могут достигать 25÷30 мкм (r=10 мкм), а на высоте 1000
м от его основания появляются капли радиусом 100 мкм и более (r=18÷20 мкм). Меняется с
высотой и общий вид кривой распределения капель по размерам: у основания облака спектр капель
имеет резкий пик (сплошная кривая), наиболее резкий спад наблюдается в сторону меньших
размеров и несколько более пологий — в сторону больших размеров капель. С поднятием вверх
спектр капель становится все более широким, максимум в кривой распределения смещается в
сторону больших размеров капель, за исключением верхней части облака, где сказывается
испарение. На рис. 6.2 приведено распределение водности с высотой (пунктирная кривая) и счетной
концентрации облачных частиц (заштрихованные области) в исследованных В.А.Зайцевым облаках.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 108
- 109
- 110
- 111
- 112
- …
- следующая ›
- последняя »
