Составители:
Рубрика:
(6.6)
Из выражений (6.5), (6.6) следует, что чем больше скорость восходящего потока, тем больше
конечный размер капли R
2
и чем больше начальный радиус капли R
0
, тем меньше R
2
, так как меньше
высота z
1
и меньше путь падения капли в облаке. Для иллюстрации на рис. 6.4 показаны кривые
роста капель дождя, рассчитанные по формуле (6.3) для начального периода их выпадения из
конвективных облаков. Скорость восходящего потока при этом принята постоянной и изменяется в
пределах от 10 до 100 см/с. Кроме того, полагалось, что основание облака расположено на высоте
1000 м над уровнем моря, температура на этой высоте равна +6
0
C, водность облака равна
адиабатической. Из рис. 6.4 видно, что при w=10 см/с R
2
=0,33 мм, при w=50 см/с R
2
=1,00 мм, при
w=100 см/с R
2
=2,0 мм. Вершина траектории капель (z
1
) находится на уровнях около 1,0; 2,0 и 2,9 км
при R
0
=15; 10; 8 мкм соответственно.
В общем случае при выполнении таких расчетов следует учитывать изменение скорости
восходящих потоков с высотой и со временем, а также, изменение водности вследствие вымывания
частиц. [91,101]
Полагая, что в процессе роста крупные капли не сталкиваются друг с другом, а имеет место
лишь их столкновение с мелкими облачными капельками, на основе (6.2), (6.3) и (6.6) можно
рассчитать интенсивность осадков, за которую ответственны эти крупные капли.
Приведенные формулы могут быть использованы также для расчета роста градин в облаках,
если считать, что в области, где t<0
0
C, капли замерзают.
Описание роста частиц осадков в смешанных облаках — весьма сложная задача, и наши
знания о процессах роста частиц твердой фазы, особенно несферической формы, еще недостаточны.
Отметим только, что в смешанных облаках, с одной стороны, наблюдаются благоприятные
условия для формирования частиц осадков, а с другой, — вероятность образования осадков
существенно зависит от соотношения количества капель и кристаллов в облаке.
Исследование процесса формирования осадков на основе изучения закономерностей роста
единичных капель — необходимый, но по существу — первый шаг в познании физики
осадкообразования. Именно этот подход позволил выявить влияние разных факторов на скорости
протекания процессов конденсации и коагуляции в облаках. Однако при описании формировании
осадков мы не можем ограничиваться изучением роста только крупных капель (R>r), следует
учитывать как капли с R <r, так и с R ≅r. Очевидно, что условие R <r не представляет особых
трудностей, так как оно предполагает описание конденсационного роста ансамбля
невзаимодействующих друг с другом мелких облачных частиц. Наиболее трудно условие R ≅r.
Такие частицы взаимодействуют с мелкими и крупными каплями и между собой, рост их происходит
под влиянием и конденсации и коагуляции. Исследование роста ансамбля частиц таких размеров
можно проводить только на основе решения полного кинетического уравнения коагуляции.
6.3. Кинетическое уравнение коагуляции
В микрофизическом отношении облако может быть описано функцией распределения частиц
по размерам в единице объема, которая в общем случае зависит от координат и времени.
Исследование распределения облачных частиц в пространстве и во времени под влиянием
физических процессов, происходящих в облаках, составляет предмет изучения раздела физики
облаков, называемого кинетикой облачных процессов.
Изменение функции распределения облачных частиц по размерам происходит под влиянием
одновременного действия многих физических процессов. В первую очередь к ним следует отнести
диффузию водяного пара к (от) поверхности капель, приводящую к их росту (испарению); процессы
коагуляции, обеспечивающие столкновение и последующее слияние частиц; конвективный перенос
облачных частиц в поле силы тяжести при разной скорости движения частиц разного размера.
Важную роль в эволюции функции распределения частиц играют также дробление облачных капель,
турбулентное перемешивание облачного воздуха с более сухим окружающим, свойства ядер
конденсации, на которых формируются облачные частицы, и т.д. Рассмотрим некоторые из
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 112
- 113
- 114
- 115
- 116
- …
- следующая ›
- последняя »
