Явления погоды, ухудшающие видимость

Туман – скопление продуктов конденсации и сублимации водяного пара у поверхности земли при видимости менее 1000 м. При дальности видимости 1 км и более явление называют дымкой.

Мгла – ухудшение видимости за счет взвешенных в воздухе частичек дыма, пыли. Видимость, как правило, более или равна 1 км, но бывает и несколько сотен и даже десятков метров.

Пыльная (песчаная) буря — атмосферное явление в виде переноса больших количеств пыли (частиц почвы, песчинок) ветром с земной поверхности в слое высотой несколько метров с заметным ухудшением горизонтальной видимости.

Метель – перенос сухого снега ветром вдоль земной поверхности. Интенсивность метели зависит от скорости ветра, турбулентности и состояния снежного покрова. Различают поземок, низовую метель и общую.

Поземок – это перенос сухого снега ветром 5-8 м/с вдоль поверхности земли и подъем его на высоту от нескольких сантиметров до 2 м. Поземок скрывает землю, вызывает надувы, заносы на земле, чем и неблагоприятен. При значительном усилении ветра поземок может переходить в низовую метель.

Низовая метель – перенос сухого снега вдоль поверхности земли и подъем его на высоту от нескольких метров до нескольких десятков метров (чем сильнее ветер, тем на большую высоту поднимается снег и тем хуже видимость).

Поземок и низовая метель наблюдаются в тыловой части циклонов и передней части антициклонов. Горизонтальная видимость на высоте, а так же вертикальная видимость бывают достаточно хорошими. При заходе на посадку, на выравнивании экипажи могут потерять визуальный контакт с землей, что приводит к жесткой посадке, выкатыванию.

Общая метель – выпадение снега из облаков и подъем его с поверхности земли ветром 10м/с и более. Общие метели связаны с циклонами, зонами фронтальных разделов (главная роль принадлежит при этом теплым фронтам или окклюзии, более редко - холодным фронтам), антициклонами, особенно в их западной и северо-западной периферии. Для общих метелей характерно, что видимость у земли резко ухудшается, даже если ветер слабый, но выпадает снег. Кроме ограниченной видимости, в таких метелях, отмечается сильная электризация, нарушающая работу приборов, ухудшающая связь.

Осадки – водяные капли или ледяные кристаллы, выпадающие из облаков или оседающие из воздуха на поверхность земли.

Туман

Туманом называется явление конденсации (или сублимации) водяного пара в приземном слое воздуха, при котором образуются взвешенные в воздухе мельчайшие капельки воды или ледяные кристаллы, ухудшающие горизонтальную видимость до значения менее 1 км.

Образование туманов происходит в том случае, когда приземный слой воздуха вследствие понижения температуры до точки росы и ниже достигает насыщения водяным паром. По своей физической природе туман вполне сходен с облаком. Нередко одно явление переходит в другое. Например, когда туман приподнимается, то он обычно переходит в низкие разорвано-слоистые облака, а когда облака снижаются до поверхности земли, то они воспринимаются как явление тумана.

Существует несколько типов классификаций туманов

1) по агрегатному состоянию воды туманы подразделяются на капельные, ледяные и смешанные. Большинство туманов являются мелкокапельными даже при отрицательных температурах. В смешанных туманах переохлажденные капли отмечаются при температурах до -40°С. Наибольшую повторяемость в туманах имеют капли радиусом 5-15 мкм;

2) по синоптическому положению, при котором возникают туманы, они делятся на фронтальные, образование которых связано с термодинамическими процессами в области фронтальных разделов, и внутримассовые;

3) в зависимости от вертикальной протяженности туманы разделяются на поземные (с верхней границей до 2 м), низкие (от 2 до 10 м), средние (от 10 до 100 м), и высокие (более 100 м).

4) по степени ухудшения горизонтальной видимости туманы принято классифицировать как слабые (видимость 500-1000 м), умеренные (200-500 м), сильные (50-100 м) и очень сильные (видимость менее 50 м).

Существует также генетическая классификация (рис.58).

Рис. 58. Генетическая классификация туманов

Туманы охлаждения возникают за счет приближения влажности воздуха к состоянию насыщения при понижении температуры воздуха. При этом охлаждение воздуха в приземном слое может происходить в результате следующих причин:

– при перемещении влажного воздуха на относительно холодную подстилающую поверхность;

– при понижении температуры подстилающей поверхности за счет ее радиационного охлаждения;

– при адиабатическом расширении воздуха.

Туманы, возникающие по первой причине, называются адвективными, а по второй – радиационными. В тех случаях, когда понижение температуры воздуха при его перемещении на относительно холодную подстилающую поверхность в дальнейшем усиливается его охлаждением от радиационно-выхолаживающейся подстилающей поверхности, могут возникать туманы, которые принято называть адвективно-радиационными.

Понижение температуры воздуха при его адиабатическом расширении может сопровождаться образованием тумана практически только при натекании воздуха на склоны возвышенностей, обеспечивающем значительное перемещение воздуха по вертикали, а, следовательно, ощутимое его охлаждение. Поэтому возникающие при этом туманы называют орографическими (рис.59). При наблюдении с более низких уровней они воспринимаются как облака. Особо благоприятные условия для возникновения туманов на склонах гор создаются тогда, когда после обильного дождя на влажную и теплую почву медленно натекает холодный воздух. С поверхности теплой почвы при этом происходит интенсивное испарение, которое приводит к перенасыщению холодного воздуха и образованию устойчивого и плотного тумана. Охлаждение воздуха при его адиабатическом расширении без подъема в вертикальном направлении, т.е. при значительном падении давления у поверхности земли (что может наблюдаться, например, при резком углублении ложбины) как правило, только способствует образованию тумана при наличии более существенных причин для его возникновения.

Все перечисленные виды туманов относятся к внутримассовым.

Туманы испарения возникают только тогда, когда температура испаряющей поверхности выше температуры приземного слоя воздуха (рис.60). Поэтому они образуются или над водной поверхностью – надводные туманы, которые также являются внутримассовыми; или при испарении капель дождя, выпадающих из теплой надфронтальной воздушной массы, в холодном подфронтальном воздухе – фронтальные туманы. Процесс образования надводных туманов сходен с процессом образования клубов «пара» над котлом горячей воды. Как правило, туманы испарений образуются в тех случаях, когда температура воды выше температуры воздуха на 8-10°.

Рис. 59. Орографический туман Рис.60. Туман испарения

Фронтальные туманы могут наблюдаться перед линией фронта (предфронтальные), непосредственно на линии фронта (фронтальные) и за линией фронта (зафронтальные). Наиболее часто такие туманы возникают над континентом в холодную половину года в зоне теплых фронтов и фронтов окклюзии, причем на тех их участках, которые смещаются очень медленно (примерно 10 км/час). Обычно такое медленное смещение фронтов наблюдается на периферии циклона, в области относительно повышенного давления. Фронты на этих участках не вызывают образования очень мощной облачности и сильных осадков, как это имеет место вблизи центра циклона, но зато они дают здесь очень низкую облачность, которая сплошь и рядом опускается до поверхности земли. Осадки при этом отсутствуют либо выпадают в виде мороси.

Фронтальная поверхность в таких случаях занимает почти горизонтальное положение. По вертикали она выражается инверсией температуры, начинающейся почти от поверхности земли и захватывающей слой 1-1,5 км. Причем, во всем слое инверсии относительная влажность воздуха составляет около 100%.

В таких случаях туманы особенно опасны для полетов, т.к. вблизи приземной линии фронта от самой земли до больших высот будут наблюдаться сложные условия погоды. Фронтальные туманы движутся вместе с фронтом, могут сохраняться в пункте несколько часов.

Образование туманов возможно при смешении двух воздушных масс с различной температурой и влажностью. Эти туманы называются туманами смешения. Они возникают вблизи границ раздела между теплыми и холодными морскими течениями, вблизи морских побережий. Такие туманы можно назвать пограничными. Кроме того, туманы могут образовываться при поступлении водяного пара в атмосферу в результате хозяйственной деятельности человека. Водяной пар образуется при сгорании водорода, входящего в состав горючих газов и жидкого топлива и в небольшом количестве находящегося в каменном угле, дровах и торфе. Такие туманы могут быть названы антропогенными.

Радиационные туманы. В ясную ночь земная поверхность быстро излучает тепло, поэтому температура ее понижается. Вследствие этого прилегающие к поверхности земли слои воздуха также охлаждаются, при этом возникает инверсия температуры и при достаточной влажности воздуха образуется приземный туман. В часы образования такого тумана у поверхности земли отмечается штиль или слабый ветер (скорость 1-3 м/с). Но начиная с высоты около 50 м почти всегда наблюдается усиление ветра, что способствует усилению слабого турбулентного обмена. Благодаря этому охлаждение передается в более верхние слои воздуха и туман постепенно распространяется вверх, достигая высоты 100-200, а иногда и 300 м (рис.61).

Радиационные туманы отличаются наибольшей плотностью у поверхности земли, отчего видимость здесь нередко ухудшается до нескольких десятков метров. С высотой плотность их быстро убывает, поэтому вертикальная видимость при радиационных туманах вполне удовлетворительна и с высоты полета земля сквозь них видна довольно хорошо. Эти туманы редко захватывают одновременно большой район; обычно они возникают небольшими «пятнами» в низинах, оврагах, в долинах небольших рек, т.е. в местах, куда стекается выхоложенный воздух. В связи с этим возвышенные места редко подвергаются воздействию радиационных туманов, если последние не приобрели достаточную вертикальную мощность.

Над большими реками и озерами эти туманы не образуются, так как водная поверхность охлаждается в течение ночи незначительно. Если же туман и переносится с суши на водную поверхность, то он быстро над ней рассеивается. Поэтому часто можно пролететь над руслом большой реки, когда над сушей полет невозможен.

Радиационные туманы характерны для осенних и зимних континентальных антициклонов, сформированных в достаточно влажных воздушных массах. В таких случаях достаточно даже кратковременного ночного прояснения и ослабления ветра в барическом гребне, чтобы образовался интенсивный радиационный туман.

Рис. 61. Радиационный туман Рис.62. Адвективный туман

Рассеяние радиационных туманов происходит главным образом утром под воздействием солнечных лучей, прогревающих землю и прилегающие к ней слои воздуха. При этом инверсия температуры разрушается, турбулентность усиливается, вследствие чего происходит более активное перемешивание нижних слоев воздуха с более теплым и сухим воздухом вверху.

Рассеяние тумана начинается у поверхности земли, туман как бы приподнимается и переходит в низкие разорвано-слоистые облака. При этом часто оказывается, что возвышенные места, бывшие ночью свободны от тумана, утром в течение нескольких минут могут быть окутаны густым туманом. Рассеянию тумана способствует также усиление ветра до 4-5 м/с и более.

Для полетов существенные затруднения могут возникнуть при взлете и посадке самолетов. Поскольку наибольшая плотность радиационных туманов наблюдается у поверхности земли, поэтому при входе самолета в слой тумана на посадке резко ухудшается наклонная видимость. Полет выше радиационного тумана не представляет особых затруднеий.

Адвективные туманы образуются при охлаждении относительно теплого влажного воздуха, движущегося над более холодной подстилающей поверхностью. В холодное время года это явление наблюдается при движении воздуха с теплой водной поверхности на сушу, а летом – с теплой суши на холодную водную поверхность. Адвективные туманы, в отличие от радиационных, образуются при более значительных скоростях ветра у поверхности земли, которые обычно составляют 4-8 м/с (рис.62).

Охлаждение воздуха, приводящее к туманообразованию, происходит в этих случаях сначала в самом нижнем слое, непосредственно соприкасающемся с более холодной подстилающей поверхностью, а затем благодаря сильной турбулентности оно довольно быстро распространяется и на более верхние слои. В связи с этим инверсия температуры при адвективных туманах обычно начинается не от поверхности земли, а на некоторой высоте, примерно 100-500 м. Толщина же слоя самой инверсии составляет несколько сот метров, иногда до 1000 м.

Очень важной особенностью адвективных туманов является увеличение их плотности с высотой. При этом видимость у поверхности земли может быть вполне удовлетворительной, но стоит подняться на несколько десятков метров (30-50 м), как горизонтальная видимость резко исчезает.

Вертикальная мощность этих туманов составляет несколько сот метров, но, как правило, не более 1500 м. Такая большая вертикальная мощность туманов получается от того, что нередко туман сливается с выше лежащими слоистыми облаками. Вообще между образованием адвективных туманов и слоистых облаков имеется много общего.

Над сушей адвективные туманы образуются в холодное время года при движении теплых и влажных воздушных масс с морей и океанов. Нередко при этом туманы сопровождаются моросящими осадками и оттепелями.

В общем для образования адвективных туманов очень большое значение имеет величина горизонтального градиента температуры подстилающей поверхности в направлении перемещения воздушных масс. Чем сильнее понижается температура в направлении потока, тем вероятнее образование тумана.

Адвективные туманы представляют большую опасность для авиации (особенно при полетах на местных воздушных линиях). Они могут в течение короткого промежутка времени закрыть на большой территории основные и запасные аэродромы. Полет выше адвективного тумана возможен только по приборам и при благоприятных условиях погоды на аэродроме посадки.

Поиск по сайту: