Przewodnik terenowy · Morfologia chmur

Kształty zapisane w powietrzu

Nietypowe sylwetki chmur działają jak naturalne znaczniki w tunelu aerodynamicznym, wskazując stojące fale górskie, granice ścinania prędkości i szybkie przemiany fazowe.

Fale stojące i wały ścinające

Nieruchome zdjęcie ułożonych, gładkich jak porcelana krążków nad Mount Rainier, Mount Fuji czy Andami Patagońskimi tworzy niepodważalne wrażenie ciał stałych zawieszonych w spokojnym powietrzu. Jeśli jednak obserwator nagra 60-sekundowe wideo Altocumulus standing lenticularis, drobne frędzle na krawędziach pomkną z wiatrem z prędkością wichury, podczas gdy cała sylwetka nie drgnie.

Gdy stabilnie uwarstwione wilgotne powietrze przepływa nad górską przeszkodą, siła wyporu sprowadza wypierane porcje powietrza w dół po stronie zawietrznej, tworząc stacjonarne atmosferyczne fale grawitacyjne, które rozchodzą się na dziesiątki kilometrów w dół wiatru i wysoko do stratosfery. Każdy grzbiet fali unosi powietrze adiabatycznie poniżej punktu rosy, dzięki czemu kropelki kondensują się wzdłuż krawędzi nawietrznej; opadające powietrze w dolinie fali ogrzewa się adiabatycznie i odparowuje te kropelki wzdłuż krawędzi zawietrznej. Warstwy suchego i wilgotnego powietrza rzeźbią wielopiętrowe formacje „stosu talerzy”.

Stacjonarna osłona kondensacyjna fali zawietrznej

Lifting Condensation Level (Saturation Threshold) Lee Wave Crest = Cloud · Trough = Clear Air
Wielowarstwowa chmura falowa soczewkowata oświetlona ciepłym światłem zachodzącego słońca, nieruchoma nad grzbietem gór alpejskich
Ułożone warstwowo Altocumulus lenticularis duplicatus. Gładkie krawędzie wskazują na przepływ laminarny wewnątrz poziomu chmury, jednak piloci szybowcowi wiedzą, że silna turbulencja wirowa często miesza się niewidocznie w warstwie granicznej bezpośrednio pod doliną fali.
Fluctus (niestabilność Kelvina–Helmholtza) W przeciwieństwie do soczewkowatych chmur związanych z terenem, łamiące się, zwijające się fale (fluctus) wymagają małych liczb Richardsona (<0.25): pionowy uskok wiatru na ostrej inwersji termicznej pokonuje stateczność wynikającą z wyporu, zwijając szczyty chmur w ulotne grzbiety, które zanikają w ciągu 90 do 180 sekund.
Okrągła dziura typu cavum wycięta czysto w cienkiej warstwie przechłodzonych chmur altocumulus, z pasmami lodowego virga zwisającymi w centrum
Cavum (dziura spadkowa) z centralnym pasmem virga z cirrusów. Często opisywane jako smugi rakiet lub anomalie optyczne, jej geometria odzwierciedla czysty wzrost kryształów lodu według mechanizmu Wegenera–Bergerona–Findeisena.
Odwrócona konwekcja i mikrofizyka

Mamma, Asperitas, Cavum i Morning Glory

  • Cumulonimbus mamma (kieszenie mamma)

    Zwisające, przypominające wymię płaty pod kowadłami burzowymi, gdzie powietrze z kowadła zawierające lód opada do suchszego powietrza pod chmurą. Sublimacja opadających kryształów lodu ochładza porcje powietrza, które stają się ujemnie wyporne w stosunku do otoczenia. Dramatyczne światło zachodzącego słońca podkreśla rzeźbę kieszeni; mamma pojawiają się często na zanikającej tylnej stronie burzy, gdy szczytowa intensywność już minęła.

  • Cavum (kaskada przechłodzonego zamarzania)

    Cienkie warstwy altocumulus w temperaturach od −15 °C do −30 °C często składają się wyłącznie z przechłodzonych kropelek cieczy, pozbawionych jąder lodowych. Gdy wznoszący się lub schodzący samolot rozpręża powietrze za końcówkami śmigieł lub skrzydłami, lokalne adiabatyczne ochłodzenie poniżej −40 °C natychmiast zarodkuje kryształki lodu. Ponieważ prężność pary nasyconej nad lodem jest niższa niż nad wodą, otaczające kropelki odparowują na rosnące kryształy, wycinając rozszerzający się okrągły lub kanałowy otwór, przez którego środek opadają śnieżne pasma virga.

  • Chmury zwojowe volutus (Morning Glory)

    Odłączone poziome rury rozciągające się na setki kilometrów, najpewniej obserwowane nad Zatoką Carpentaria w Australii w pobliżu Burketown każdego września i października, powstają wzdłuż zderzających się samotnych fal atmosferycznych (bore) bryzy morskiej, a nie w prądach zstępujących burz.

Klasyfikacja WMO i weryfikacja w terenie

Zjawisko chmurowe Klasyfikacja WMO Typowa wysokość Główny mechanizm fizyczny Częsta błędna interpretacja zdjęcia
Lenticularis Gatunek (Ac, Cc, Sc) 2,000 – 12,000 m Orograficzne stacjonarne fale grawitacyjne Mylone z nieruchomymi, stałymi konstrukcjami lub sztucznymi obiektami
Mamma Cecha uzupełniająca 4,500 – 9,000 m (kowadło) Chłodzenie przez sublimację i ujemnie wyporne kieszenie Uznawane za zapowiedź rychłego tornada bezpośrednio nad głową
Asperitas Cecha uzupełniająca (2017) 1,200 – 3,500 m Uwięzione atmosferyczne fale grawitacyjne i uskok wiatru Nadmiernie przetworzone zdjęcia HDR sprawiają, że łagodne podstawy fal wyglądają apokaliptycznie
Arcus (półka kontra volutus) Cecha uzupełniająca / gatunek 300 – 2,000 m Wypływ chłodnej poduszki unoszący ciepłe, wilgotne napływające powietrze Poziomy ruch strzępów chmur mylony z pionowym, rotacyjnym ruchem tornada

Dalej: Jak rośnie grad ekstremalny →