Вертикальные движения воздуха в атмосфере. Причины и виды вертикальных движений .

Атмосфера является чрезвычайно турбулентной средой, в которой наряду с горизонтальными движениями (ветер) наблюдаются и вертикальные движения в виде восходящих и нисходящих токов. Вертикальные движения играют очень важную роль в развитии атмосферных процессов. Под их воздействием происходит перенос тепла и влаги от земли вверх, образуются или размываются облака, возникают или прекращаются осадки, развивается грозовая деятельность и т.д. В зависимости от причин образования различают следующие виды вертикальных движений воздуха:

1.Конвекция (термическая и вынужденная) Это вертикально направленные восходящие и нисходящие движения воздуха.

2.Восходящее скольжение – это наклонное движение больших масс воздуха.

3. Динамическая турбулентность – беспорядочные восходящие и нисходящие вихри, возникающие при горизонтальном перемещении и трении воздуха о подстилающую поверхность воздуха.

4. Волновые движения воздуха.

Термическая конвекция – возникает в результате неравномерного нагревания Солнцем подстилающей поверхности. Термическая конвекция может иметь вид неупорядоченных токов воздуха и может появляться в виде мощных упорядоченных восходящих и нисходящих движений воздуха.   

 

        

Вынужденная конвекция образуется при подтекании холодного воздуха под тёплый воздух (на холодном фронте) и при натекании воздуха на крутые склоны гор (орографическая конвекция).

 

Конвекция как термическая так и вынужденная приводит к образованию облаков вертикального развития: Cu, Cb, Cb cong и вызывает болтанку ВС.

 

 

                                                                             

 

                                                          

Восходящее скольжение наблюдается

а) при натекании ТВ на ХВ на тёплых фронтах;

б) при подтекании ХВ под ТВ на холодном фронте;

в) при натекании ТВ на пологие склоны гор;

 

Динамическая турбулентность наблюдается в любое время суток Её интенсивность зависит от скорости ветра и рельефа местности. Чем сильнее ветер у земли и больше шероховатость земной поверхности, тем интенсивнее динамическая турбулентность. Динамическая турбулентность приводит к образованию волнистообразных облаков нижнего яруса и обуславливает на этапах взлёта и посадки слабую или умеренную болтанку ВС.

Волновые движения воздуха возникают в слоях инверсии и изотермии (на их верхней и нижней границах) вследствие разности плотности и скорости движения воздуха над инверсией. Граница инверсионного слоя представляет собой волнистую поверхность. При этом в вершинах волн имеют место восходящие движения, в долинах нисходящие. 

                                                                                                                                    

Волновые движения воздуха образуются в горных районах, на подветренных сторонах гор. При определенных условиях волновые движения в горных районах охватывают почти всю тропосферу, а иногда проникают в стратосферу. Скорости восходящих и нисходящих движений – несколько метров в секунду. При достаточном влагосодержании в гребнях волн образуются волнистообразные облака. При полёте и пересечении таких волн наблюдается циклическая болтанка ВС.

 

 

1.11 Уровни конденсации и конвекции и влияние их взаимного расположения на образование облаков.

 

       Уровень конденсации – высота, на которой водяной пар в поднимающемся воздухе достигает насыщения. На уровне конденсации температура воздуха равна температуре точки росы, а относительная влажность равна 100%. Высота уровня конденсации находится в прямой зависимости от температуры воздуха у земли и в обратной зависимости от его относительной влажности.

При подъёме воздуха выше уровня конденсации происходит конденсация водяного пара и образование облаков. Их нижняя граница на 100-200 м выше этого уровня. Если уровень конденсации находится у подстилающей поверхности, то образуется туман.

При восходящем движении воздушная масса может подниматься до тех пор, пока её температура не сравнится с температурой окружающего воздуха. Уровень конвекции – высота, до которой может распространяться восходящий воздушный поток. На уровне конвекции температура поднимающегося воздуха равна температуре окружающего воздуха.

Для образования облаков существенное значение имеет взаимное расположение уровней конденсации и конвекции. Если уровень конвекции располагается выше уровня конденсации, то между этими слоями, как правило, образуются облака. Если уровень конвекции лежит ниже уровня конденсации, то восходящие потоки не приводят к образованию облаков. Уровень конвекции является также верхней границей болтанки ВС, вызываемой неустойчивым состоянием атмосферы.