Составители:
Рубрика:
ε D/R (ε — абсолютное безразмерное пересыщение) ε≅ 5
⋅
10
w
-11
, если скорость восходящих потоков
измерять в сантиметрах в секунду. Отсюда при w=1÷10 м/с ε=5
⋅
10
-9
÷ 5
⋅
10
-8
, что соответствует
относительному пересыщению 0,1÷1,0%. Последующие исследования подтвердили, что
пересыщение в капельных конвективных облаках обычно составляет десятые, а иногда даже сотые
доли процента.
Способ теоретического расчета пересыщения в облаках был предложен Л.Г.Качуриным
(1953г.). Он полагал, что вся избыточная влага, возникающая вследствие адиабатического
охлаждения, полностью конденсируется на каплях, и в облаке устанавливается некоторое
равновесное пересыщение. Так как расстояние между каплями в облаках много больше их радиуса
(l/R≅10
-1
см), то их тепловым и диффузионным взаимодействием можно пренебречь. Тогда при
условии полного увлечения капель восходящим потоком
(6.1)
Здесь n(r) — функция распределения капель по размерам; dm/dt — скорость конденсационного роста
капли радиусом r; q — удельная влажность облачного воздуха. Задавая явный вид функции
распределения n(r) и используя определение удельной влажности, из (6.1) можно получить
выражение, описывающее пересыщение в облаке. Позднее выражение для пресыщения с учетом
наличия растворимого ядра было получено в [100]
где J
i
(i=1,2,3,4,5,6) — некоторые функции среднего радиуса капель; M
′
— масса вещества,
растворенного в капле; N — счетная концентрация капель (см
-3
). Полагалось, что распределение
капель по размерам описывается формулой Хргиана–Мазина.
Если в облаке наряду с каплями имеются ледяные кристаллы, то происходит их быстрый
преимущественный рост в результате перегонки пара с капель на них вследствие того, что
равновесная упругость пара надо льдом меньше, чем над водой. Этот механизм роста облачных
частиц, как указывалось выше, получил в литературе название механизма Бержерона-Финдайзена.
Исследования показали, что в умеренных широтах, перегонка пара с капель на кристаллы —
основной механизм зарождения частиц осадков в облаках этих широт.
На второй стадии развития облака, после достижения облачными частицами размера 20÷50
мкм, преобладающую роль начинает играть коагуляция, приводящая к быстрому укрупнению частиц
и формированию в облаке частиц осадков. Зона коагуляции занимает центральную часть облака, за
исключением участков, близких к его границам. В нижней части этой зоны какая-то доля капель еще
растет вследствие конденсации и коагуляции, а в верхней, на уровне 1,0÷1,5 км над нижней границей
зоны (по данным В.А.Зайцева), основная масса капель растет только в результате их коагуляции друг
с другом: dR/dt=(dR/dt)
c
oag
. При этом некоторое количество крупных капель может достичь
критического размера (R
cr
=2,5÷ 3,2 мм) и оказаться неустойчивым. Такие капли распадаются на
мелкие и несколько крупных. Последние, в свою очередь, растут, достигают критического размера и
вновь распадаются, порождая новые частицы осадков. Такой механизм размножения крупных капель
предложен Ленгмюром и получил название цепной реакции Ленгмюра.
Коагуляционный рост кристаллов может идти двумя путями: происходит либо их коагуляция
с переохлажденными облачными каплями, либо сцепление дендритных кристаллов друг с другом. В
первом случае образуются частицы крупы, во втором — снежные хлопья. Таяние крупы и хлопьев
приводит к образованию капель дождя. Таким образом, в чисто водяных и смешанных облаках
имеют место два различных механизма зарождения частиц осадков.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 110
- 111
- 112
- 113
- 114
- …
- следующая ›
- последняя »
