Chmura

W meteorologii , A chmura jest widoczne masy początkowo składa się z dużej ilości wody kropelek (czasami kryształów lodu związane z chemicznych aerozoli lub minerałów) zawieszonych w atmosferze nad powierzchnią planecie . Wygląd chmury zależy od jej charakteru, wielkości, światła , jakie otrzymuje, a także liczby i rozmieszczenia tworzących ją cząstek. Kropelki wody w chmurze pochodzić z kondensacji z pary wodnej w powietrzu . Maksymalna ilość pary wodnej (niewidzialnego gazu), która może być zawarta w masie powietrza, zmienia się w zależności od temperatury : im cieplejsze powietrze, tym więcej pary wodnej może zawierać. W każdej chwili około 60% ziemskiej atmosfery jest zachmurzone (zobacz artykuły Prężność pary nasyconej i wzór Clapeyrona )

Historia reprezentacji w chmurze

Historia chmurze reprezentacji przedstawia różne postrzeganie chmury na przestrzeni wieków.

Arystotelesowski projekt

Większość starożytnych filozofów uważa, że chmury są wynikiem wilgotnych wyziewów emitowanych przez morza i rzeki. Tak więc Arystoteles w swoim traktacie o Meteorologii wykorzystuje swoją teorię czterech pierwiastków do klasyfikacji chmur w wodnych meteorach ( hydrometeorach ). Wyjaśnienie Arystotelesa opiera się na podwójnym wydechu tellurycznym wywołanym aspiracją słońca: opary powstają z wilgotnych miejsc i koncentrują się w powietrzu, tworząc mokre meteory, suche wydechy powstają z ziemi, tworząc suche meteory (wiatry, błyskawice , grzmoty, meteory magmowe, takie jak komety, spadające gwiazdy i Droga Mleczna).

W XII th century , zwany Nude , chmura jest postrzegana z perspektywy teologicznej jako „mistyczne chmurze” to znaczy welon Boga (maksymalnie odsłonić raj podczas pioruna), albo jako bardziej naturalny perspektywy (klasyfikacja zgodnie z kolorami czarnych chmur niosących deszcz zgodnie z metaforą nawy nimborum , „deszczowców” , świetliste i białe chmury opróżniły się z wody, prawdopodobnie w czerwonych chmurach świtu i zmierzchu), ale jego natura jest dyskusyjna. Odrodzenie XII XX wieku widział rozprzestrzeniania dziełach Arystotelesa oraz meteorologicznych , w których opisał chmurę, nie będąc w stanie wyjaśnić, dlaczego te cząstki pozostają zawieszone w powietrzu z XIII th century, scholastyczna i encyklopedystów następnie rozważyć chmura już nie jako obiekt na niebie, ale jako materia wykonana z powietrza, wody, a nawet ognia zgodnie z arystotelesowską teorią czterech żywiołów , jak Barthélemy Anglik w swojej Księdze właściwości rzeczy .

Reprezentacja estetyczna i sakralna

Pod koniec średniowiecza literatura, która do tej pory miała trudności z uchwyceniem efemeryczności i ruchliwości obłoku, rozwinęła ten temat, który jeszcze bardziej odpowiadał inspiracji kolejnych stuleci ( baroku i romantyzmu , w szczególności niemieckiego Sturm und Drang ). Jednak chmura reprezentowana w sztuce pozostaje przede wszystkim domeną sacrum do XIX th wieku ( hierofanii wniebowstąpieniu Chrystusa, mistyczne wizje). Od XIX th wieku aż do dzisiaj, artystów jak Claude Monet , John Constable lub Olafur Eliasson wykorzystywać obserwacje naukowe chmur (zwłaszcza od zamontowany balonów) w swoich pracach. Jak dla Charlesa Baudelaire'a , on reprezentuje chmury jako kwintesencja życia cudzoziemca w poemacie L'étranger : „- Kto ci się podoba najlepiej, enigmatyczne człowieka? twój ojciec, twoja matka, twoja siostra czy twój brat? - Nie mam ojca, matki, siostry ani brata. - Twoi przyjaciele ? - Tu używasz słowa, którego znaczenie do dziś pozostaje mi nieznane. - Twoja ojczyzna? - Nie wiem, pod jaką szerokością geograficzną się znajduje. - Piękno ? - Chętnie bym ją kochała, boginię i nieśmiertelną. - Złoto? - Nienawidzę go tak, jak ty nienawidzisz Boga. - Hej! co ci się wtedy podoba, niezwykły nieznajomy? - Lubię chmury... przepływające chmury... tam... tam... cudowne chmury! ” .

Przed XIX -tego wieku, chmury są zatem przede wszystkim obiekty estetyczne. Naukowcy starają się opisywać je subiektywnie, jednak ich zbyt różnorodny, złożony charakter i ulotność utrudnia ich kategoryzację, choć podejmowano próby ich wykorzystania w prognozach pogody . Jean-Baptiste de Lamarck zaproponowany w 1802 roku pierwszej klasyfikacji naukowej chmur wykazem opisowych pojęć w języku francuskim, ale to był układ Luke'a Howarda , korzystając z uniwersalnej łaciny z Carl von Linne za dwumianowego klasyfikacji , który był udany. Od jej opublikowania w 1803 roku i których terminologia jest nadal używana. W 1855 roku Émilien Renou zaproponował dodanie rodzajów Altocumulus i Altostratus. w wrzesień 1896, ta rozszerzona wersja oryginalnej klasyfikacji Howarda została oficjalnie przyjęta i opublikowana w pierwszym Międzynarodowym Atlasie Chmur z 1896 roku. Obecne wydanie opublikowane przez Światową Organizację Meteorologiczną pochodzi z 1956 roku dla tomu I i 1987 dla tomu II. To właśnie dominuje w różnych krajowych służbach meteorologicznych.

Tworzenie i rozpraszanie chmur

Powstawanie chmur wynika z ochłodzenia pewnej ilości powietrza aż do kondensacji części jego pary wodnej, której źródłem jest ewapotranspiracja roślin, parowanie zbiorników wodnych oraz sublimacja lodów. Jeśli proces chłodzenia zachodzi na ziemi (np. przez kontakt z zimną powierzchnią), tworzy się mgła . W wolnej atmosferze chłodzenie zwykle następuje przez podnoszenie, mechaniczne lub termodynamiczne , dzięki zachowaniu gazów doskonałych w atmosferze hydrostatycznej , przy czym gaz ochładza się spontanicznie, gdy ciśnienie spada adiabatycznie . Chmury mogą również tracić część swojej masy w postaci opadów atmosferycznych , na przykład w postaci deszczu, gradu czy śniegu.

Kondensacji z pary wodnej , wody lub ciekłego lodu, najpierw odbywa się wokół pewnych typów mikrocząstek ciał stałych ( aerozol ), tak zwane zarodki kondensacji lub zamrażania . Powstawanie tych aerozoli zostało szczegółowo zbadane w eksperymentach, takich jak CERN CLOUD , które głównie podkreślają znaczenie par organicznych. Eksperyment ten podkreślił również potencjalnie ważną rolę galaktycznych promieni kosmicznych w złożonym procesie tworzenia chmur. Spontaniczne zamrażanie ciekłej wody do lodu w atmosferze o wysokiej czystości, nie występuje powyżej -40 °C . Pomiędzy 0 a -40 ° C krople wody pozostają w stanie metastabilnym ( przechłodzonym ), który ustaje, gdy tylko wejdą w kontakt z jądrem kondensacyjnym (kurz, kryształ lodu, przeszkoda). Kiedy to zjawisko występuje na ziemi, pojawia się marznąca mgła.

Zaraz po kondensacji lub zamrożeniu cząsteczki są nadal bardzo małe. Dla cząstek tej wielkości zderzenia i agregacja nie mogą być głównymi czynnikami wzrostu. Występuje raczej zjawisko znane jako „ efekt Bergerona ”. Mechanizm ten polega na tym, że cząstkowe ciśnienie od nasycenia lodu jest niższe niż wody w stanie ciekłym. Oznacza to, że w środowisku, w którym współistnieją kryształki lodu i przechłodzone kropelki wody, para wodna z otoczenia skondensuje się w lód na już istniejących kryształkach lodu, a kropelki wody wyparują. Widzimy, że wypiętrzenie jest podwójnie ważne w tworzeniu się chmur i opadów atmosferycznych: najpierw jako mechanizm chłodzenia, a następnie jako nośnik kropel wody w stanie ciekłym do poziomu, w którym ulegają przechłodzeniu.

Wypiętrzenie może być spowodowane konwekcją atmosferyczną , obecnością górzystego terenu utrudniającego przepływ powietrza lub czynnikami wpływającymi na dynamikę atmosfery, takimi jak fale baroklińskie (zwane również „ falami czołowymi ”).

Rozpraszanie chmur w odwrotny sposób do ich powstawania następuje, gdy otaczające powietrze ulega ociepleniu, a zatem względnemu wysychaniu zawartej w nim pary wodnej, ponieważ gorące powietrze może zawierać więcej pary wodnej niż zimne powietrze. Proces ten sprzyja parowaniu , które rozprasza chmury. Ocieplenie otaczającego powietrza jest często spowodowane osiadaniem powietrza, które powoduje adiabatyczną kompresję powietrza .

Dystrybucja

Na całym świecie istnieje więcej chmury wzdłuż tropikalna strefa konwergencji otaczającej ziemi w pobliżu równika i przy 50 p szerokości geograficznej północnej i na południowej półkuli na powietrzu następuje ruch pionowy w górę w obszarze niskiego ciśnienia . Poziomy zbieżność powietrza w pobliżu podłoża w tych obszarach prowadzi do nagromadzenia, które muszą być kompensowane przez wzrost jego poziomu, aby dać więcej chmury w procesie adiabatycznego chłodzenia . Dotyczy to szczególnie obszarów oceanicznych, gdzie wilgotność jest wyższa.

Natomiast po 20 th Parallels Północnej i Południowej są regionem subtropikalnych grzbietach i na dużych szerokościach geograficznych tych z arktycznych i antarktycznych maksimów . Powietrze podąża pionowym ruchem w dół przez opadanie, które wysusza je i rozprasza chmury. Pustynie, takie jak Sahara i Atacama, znajdują się na tych obszarach, które są zasadniczo bezchmurne.

Rozkład chmur będzie się również różnić w zależności od pewnych efektów topograficznych. Na przykład przepływ powietrza wzdłuż zbocza pod górę zwiększy wytwarzanie chmur i opadów atmosferycznych, gdy powietrze będzie wznosić się w górę. I odwrotnie, powietrze schodzące z gór przez efekt fenu wyschnie i rozproszy chmury. Powoduje to, że regiony są bardziej zachmurzone niż inne z tym samym systemem pogodowym na dużą skalę: regiony przybrzeżne są bardziej zachmurzone niż te położone poniżej gór.

Wreszcie, w zależności od stabilności powietrza, chmury konwekcyjne będą formować się w pewnych porach roku, a w innych nie w danym regionie.

Rodzaje chmur

Chmury powstają w wyniku dwóch procesów: konwekcji i stopniowego unoszenia masy powietrza .

Wypiętrzenie konwekcyjne wynika z niestabilności powietrza. Często jest energiczny i ma nagły początek. Wytwarza chmury charakteryzujące się dużym rozciągnięciem pionowym , ale ograniczonym rozciągnięciem poziomym. Chmury te są ogólnie określane terminem „cumulus”. Mogą rozwijać się na różnych poziomach troposfery , gdzie występuje niestabilność.

Tak zwane wypiętrzenie synoptyczne jest wynikiem dynamicznych procesów w stabilnej atmosferze, w uwarstwionym przepływie. Ten wzrost jest stopniowy, tworząc systemy chmur o jednolitej teksturze, które mogą pokryć tysiące kilometrów kwadratowych. Chmury te są ogólnie określane jako „stratus”. Czasami zdarza się, że to stopniowe wypiętrzenie destabilizuje warstwę atmosfery, powodując powstanie chmur konwekcyjnych zagnieżdżonych w warstwie chmur.

Klasyfikacja troposferyczna

Dla typów chmur bez znaczącego rozwoju pionowego nazewnictwo to zostało zorganizowane według wysokości ich podstawy nad ziemią w trzech poziomach zwanych „stopniami”, a nie wysokości ich wierzchołka , a także w czterech rodzinach, które są opisane poniżej . Każda chmura rodziny jest związana z rodzajem i gatunkiem . Może być również powiązany z dodatkowym opisem zwanym odmianą .

Podłogi chmur

Etap chmur to warstwa lub region atmosfery, w którym zwykle pojawiają się chmury niektórych rodzin. Troposfery został podzielony w pionie na trzech etapach, z których granice pokrywają się, a różnią się trochę w zależności od szerokości regionów: polarny, umiarkowanej i tropikalne. Przybliżone wysokości tych limitów to:

górny stopień znajduje się na wysokości od 3 do 8 km w regionach polarnych, 5 do 13 km w regionach umiarkowanych i 6 do 18 km w strefie tropikalnej;
etap środkowy zaczyna się 2 km nad ziemią na dowolnej szerokości geograficznej i rozciąga się do 4 km w pobliżu biegunów, 7 km na średnich szerokościach geograficznych i 8 km w tropikach;
niższy lub niższy stopień zaczyna się na powierzchni i rozciąga się 2 km nad ziemią na wszystkich szerokościach geograficznych.

Gatunki

Chmury w Międzynarodowym Atlasie Chmur są podzielone na dziesięć gatunków pokazanych na obrazku obok:

3 „główne” rodzaje: Cirrus (chmury wysokie), Stratus (chmury niskie z rozwinięciem poziomym) i Cumulus (zazwyczaj chmury niskie z rozwinięciem pionowym) z innymi typami pochodnymi;
3 rodzaje pośrednie z 3 poprzednich: Cirrostratus , Cirrocumulus i Stratocumulus ;
4 rodzaje pochodzące z Cumulus i Stratus: Altocumulus i Altostratus dla chmur, których podstawa znajduje się ponad 2 km nad poziomem morza, oraz Cumulonimbus i Nimbostratus dla tych, które mogą powodować obfite opady.

Gotówka

Dla każdego rodzaju chmury istnieją podpodziały zwane gatunkami, które wzajemnie się wykluczają. Są określane według co najmniej jednej z następujących cech:

Kształt (chmury w ławicach, welon, prześcieradło, warstwa itp.);
Wymiary (powierzchnia elementów składowych, wydłużenie pionowe itp.);
Struktura wewnętrzna ( kryształki lodu , kropelki wody itp.);
Procesy fizyczne, znane lub przypuszczalne, które mogą ingerować w ich powstawanie ( wypiętrzenie orograficzne , z opadami itp.).

Odmiany

Każdy gatunek i rodzaj można dalej podzielić. Podziały te nazywane są odmianami i nie wykluczają się wzajemnie, z wyjątkiem odmian translucidus (przezroczyste) i opacus (nieprzezroczyste). Są one określane według jednej z dwóch następujących cech:

ich przezroczystość (niech widzi Słońce lub Księżyc w całości lub nie);
układ ich elementów makroskopowych.

Dodatkowe chmury

Oprócz tej formalnej klasyfikacji istnieją chmury towarzyszące innej chmurze, na ogół mniejszej od tej drugiej, oddzielonej od jej głównej części lub czasami z nią częściowo przyspawanej. Dany chmury może pojawić się jeden lub więcej z tych załączników chmury najważniejsze z nich: THE arcus The chmurze lejek The ściany halny The mama The chmury ściana ( Tablica chmura ), przy czym łuszczki The kapelusza The wystające do góry i welum . Smuga wytwarzane przez przejście samolotu na dużej wysokości nie jest chmura w sobie, ale może prowadzić do Cirrus podobny do chmury.

Genitus i mutatus

Genitus i mutatus to przyrostki używane w nazwie chmury w celu wskazania jej pochodzenia lub transformacji:

Genitus jest zatem używany do określenia chmury, która rozwija się, gdy mniej lub bardziej ważne rozszerzenia, sąsiadujące lub nie, z chmurą pochodzącą z chmury stają się chmurami innego rodzaju niż te, z których pochodzi chmura. Na przykład cumulogenitus stratocumulus to stratocumulus wywodzący się z przedłużeń chmur wokół cumulonimbus .

Mutatus jest używany dla chmury, która rozwija się z całości lub znacznej części chmury, która jest miejscem całkowitej wewnętrznej transformacji, dzięki czemu przechodzi z jednego gatunku do drugiego. Na przykład stratus stratocumulumutatus to stratus powstający ze stratocumulus

Wysokie chmury (Rodzina A)

Tworzą się powyżej 5000 metrów w zimnym rejonie troposfery . Są one klasyfikowane jako cirrus lub jego pochodne przy użyciu przedrostka cirro- . Na tej wysokości woda prawie zawsze zamarza: dlatego chmury składają się z kryształków lodu.

Chmury w rodzinie A

Dobry	Gotówka	Odmiany	Dodatkowa funkcja Dodatkowe chmury	Chmura pochodzenia (Genitus)	Płynąca chmura (mutatus)
Cirrus ( konwekcja niekonwekcyjna lub ograniczona )	Non-konwekcyjne Cirrus spissatus Fibratus Uncinus Ograniczona konwekcji Cirrus castellanus Cirrus Grzybnia	Intortus Duplicatus Vertebratus Radiatus	Mamma Fluctus ( Kelvin-Helmholtz )	Cirrocumulus Altocumulus Cumulonimbus	Cirro-stratus
Cirrocumulus ( ograniczona konwekcja )	Cirrocumulus castellanus Cirrocumulus floccus Cirrocumulus lenticularis Cirrocumulus stratiformis	Lacunosus undulatus	Virga Mamma Cavum	-	Cirrus Cirrostratus Altocumulus
Cirrostratus ( niekonwekcyjny )	Cirrostratus fibratus Cirrostratus nebulosus	Duplicatus , Undulatus	-	Cirrocumulus Cumulonimbus	Cirrus Cirrocumulus Altostratus
Ścieżka kondensacyjna	Nie rodzaj OMM, ale rodzaj Genitus. Długa i cienka chmura utworzyła się po przejściu samolotu na dużej wysokości (zwana w języku angielskim contrail ). Może utrzymywać się od kilku minut do kilku godzin w zależności od stabilności i wilgotności względnej na wysokości produkcji			Cirrus homogenitus

Średnie (Rodzina B)

Rosną od 2000 do 7000 metrów (w regionach o klimacie umiarkowanym) i są klasyfikowane za pomocą przedrostka alto- . Tworzą je kropelki wody.

Chmury w rodzinie B

Dobry	Gotówka	Odmiany	Dodatkowa funkcja Dodatkowe chmury	Chmura pochodzenia (Genitus)	Płynąca chmura (mutatus)	Zdjęcie
altocumulus ( ograniczona konwekcja )	Altocumulus castellanus Altocumulus floccus Altocumulus lenticularis Altocumulus stratiformis Altocumulus volutus	Duplicatus Lacunosus Opacus Perlucidus Radiatus Translucidus Undulatus	Mamma Virga Asperitas cavum Fluctus	Cumulus Cumulonimbus	Altostratus Cirrocumulus Stratocumulus Nimbostratus
altostratus ( niekonwekcyjny )	-	Duplicatus Opacus Radiatus Translucidus Undulatus	Mamma Pannus Virga Præcipitatio	Altocumulus Cumulonimbus	Cirrostratus Nimbostratus

Pończochy (Rodzina C)

Są to chmury niskogórskie (do 2000 metrów). Kiedy spotykają się z ziemią, nazywają się mgłą .

Chmury w rodzinie C

Dobry	Gotówka	Odmiany	Dodatkowa funkcja Dodatkowe chmury	Chmura pochodzenia (Genitus)	Płynąca chmura (mutatus)
Stratocumulus ( ograniczona konwekcja )	Stratocumulus castellanus Stratocumulus lenticularis Stratocumulus stratiformis Stratocumulus Grzybnia Stratocumulus volutus	Duplicatus Lacunosus Opacus Perlucidus , Radiatus Translucidus Undulatus	Mamma Præcipitatio Virga Asperitas cavum Fluctus	Altostratus Cumulus Cumulonimbus Nimbostratus	Altocumulus Nimbostratus Stratus
Stratus ( niekonwekcyjny o jednolitej fakturze, często towarzyszy mu mgła na ziemi)	Stratus fractus Stratus nebulosus	Opacus Translucidus Undulatus	Opady	Cumulus Cumulonimbus Nimbostratus	Stratocumulus
Cumulusy ( konwekcyjne , ich podstawa może mieć ponad 2000 mw strefie słabej konwekcji swobodnej )	Cumulus fractus Cumulus humilis	Promień	Arcus łuszczki kapelusza Præcipitatio Tuba Velum Virga	Altocumulus Stratocumulus	Stratocumulus Stratus

Średni rozwój pionowy (rodzina D1)

Są to chmury o niskich i średnich wysokościach (podstawa do 3000 metrów, szczyt do 6000 metrów). Cumulus mediocris i congestus zwykle tworzą się na małej wysokości, z wyjątkiem bardzo suchego powietrza i wtedy można je znaleźć na środkowym poziomie. Tworzą się z przechłodzonych kropelek i mają występy lub pąki. Są one słabo lub umiarkowanie rozwinięte w przypadku przeciętnego i silnie rozwinięte w przypadku zastoju . Wymiary tych wypukłości mogą się znacznie różnić w zależności od chmurki.

Chmury rodzinne D1

Dobry	Gotówka	Odmiany	Dodatkowa funkcja Dodatkowe chmury	Chmura pochodzenia (Genitus)	Płynąca chmura (mutatus)	Zdjęcie
Cumulus ( konwekcyjne w strefie konwekcji swobodnej o niskiej do średniej energii)	Cumulus mediocris	Promień	Præcipitatio Virga	Altocumulus Stratocumulus	Stratocumulus Stratus
Cumulus ( konwekcje w strefie konwekcji swobodnej o średniej energii)	Cumulus congestus	-	Arcus Mamma łuszczki kapelusza Præcipitatio Velum Virga	Altocumulus Altostratus Cumulus Nimbostratus Stratocumulus	Cumulus

Duża zabudowa pionowa (Rodzina D2)

Nimbostratus tworzy się od środkowej wysokości altostratus, która gęstnieje i zbliża się do ziemi z opadami. Jego szczyt osiągnie 4 kilometry w regionach arktycznych i ponad 7 kilometrów w regionach umiarkowanych i tropikalnych. Fizyczny skład tej chmury jest podobny do altostratus, ale jej cząstki składowe są na ogół większe, a ich stężenie wyższe. W wyniku generalnie dużego pionowego rozciągnięcia nimbostratusa, ten ostatni jest dość ciemny w swoim dolnym obszarze. Chociaż zasadniczo jest to chmura warstwowa z niewielkim wewnętrznym ruchem pionowym, mogą w niej tworzyć się masy chmur pochodzenia konwekcyjnego, o dużym rozciągnięciu w pionie.

Chmury Cumulonimbus mogą mieć silne pionowe prądy i wznosić się znacznie ponad swoją podstawę (zwykle niska lub średnia wysokość do 3000 metrów). Ich szczyt ma ponad 7000 metrów i może sięgać nawet 15 kilometrów. Tworzą je kropelki wody oraz, w ich górnych obszarach, kryształki lodu . Woda z kropelek i kropli deszczu może ulec silnemu przechłodzeniu i prowadzić do szybkiego tworzenia się lodu na samolotach. Chmury Cumulonimbus wytwarzają duże krople deszczu, deszczu ze śniegiem lub gradu .

Chmury rodziny D2

Dobry	Gotówka	Odmiany	Dodatkowa funkcja Załącznik do chmur	Chmura pochodzenia (Genitus)	Płynąca chmura (mutatus)	Zdjęcie
Nimbostratus ( niekonwekcyjny )	-	-	Pannus , Præcipitatio , Virga	Altostratus (Czasami rozprzestrzenia się cumulus congestus / cumulonimbus)	Altocumulus Altostratus Stratocumulus
Cumulonimbus ( konwekcyjny w obszarze konwekcji swobodnej w maksymalnym zakresie pionowym, wytwarzający burze )	Cumulonimbus calvus Cumulonimbus capillatus	-	Arcus Cauda Incus Mamma Murus łuszczki kapelusza Præcipitatio Tuba Velum Virga	Altocumulus Altostratus Cumulus Nimbostratus Stratocumulus	Cumulus

Niejasności związane z trybem tworzenia chmur cloud

Klasyfikacja chmur dnia XIX th wieku i był pierwotnie czysto wizualny. W tym czasie nie było radiosondy , satelity ani szybowca . Od tego czasu dokonał się ogromny postęp i np. sondowania atmosferyczne (definiujące fizykę chmur) są dziś powszechne i łatwo dostępne w Internecie , wyświetlane w formie SkewTs , tefigramów czy emagramów .

Najnowsza wersja Międzynarodowego Atlasu Chmur pochodzi z 1975 r. dla pierwszego tomu i 1982 r. dla drugiego, ale zawiera tę samą klasyfikację. I tak Atlas definiuje cumulusy jako chmury niższego poziomu (tj. ich podstawa ma generalnie mniej niż 2 km wysokości), podczas gdy altocumulus castellanus to chmury poziomu średniego (tj. ich podstawa wynosi od 2 do 5 km ). Ta definicja ignoruje ich metodę szkolenia i może powodować zamieszanie. Na przykład w Arizonie chmury cumulus utworzone przez ocieplenie w ciągu dnia mogą mieć podstawę na wysokości 4 km z powodu bardzo suchego powietrza na powierzchni, podczas gdy niektóre altocumulus castellanus mogą mieć podstawę na wysokości 2 km , a nawet mniej (w tym przypadku są to stratocumulus castellanus ). Dlatego autorzy tacy jak Scorer czy Corfidi opowiadają się za fizyczną definicją chmur. Dotyczy to również pilotów szybowcowych . Ten sam problem pojawia się w przypadku chmur cumulonimbus .

W 1976 r. amerykańska Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej opublikowała własną klasyfikację, która stawia strukturę fizyczną przed zakresem wysokości dla kryteriów definiowania klas. Zidentyfikowano pięć rodzin lub kategorii: Cirriform, cumuliforme, stratiform, stratocumuliforme i cumulonimbiforme.

W 2000 r. Hans Häckel, dyrektor Centrum Meteorologicznego Weihenstephan w Niemczech, zaproponował praktyczną klasyfikację, wyprowadzoną z klasyfikacji międzynarodowej, opartą na sposobie formowania się chmur, a więc podzieloną na dwie grupy: chmury gromadowe i chmury w zasłonie lub warstwie.

Chmury antropogeniczne

Od początku rewolucji przemysłowej wykorzystanie paliw kopalnych zwiększyło wilgotność atmosfery i cząstki, które będą służyły do tworzenia chmur. Chmury te mogą rozwijać się samodzielnie lub zwiększać wytwarzanie naturalnego zachmurzenia. W antropogeniczne chmury lub homogenitus według Międzynarodowej Atlas chmur 2017, a chmury są sztucznie wytwarzane w wyniku działalności człowieka.

Najczęstszym typem chmury antropogenicznej jest smuga kondensacyjna, która tworzy się na dużych wysokościach w ślad za samolotami. Powstawanie szlaków zmienia albedo atmosfery, a wzrost światowego ruchu lotniczego ma zatem wpływ na wymianę energii w atmosferze, zwłaszcza że transport lotniczy ma tendencję do wzrostu. Szlaki te, poprzez swój wpływ pod względem efektu cieplarnianego, podwoiłyby odpowiedzialność ruchu lotniczego pod względem wkładu w globalne ocieplenie (wiedząc, że w 2010 r. emisje z lotnictwa stanowiły około 3% całkowitej rocznej emisji CO 2 . z paliw kopalnych), zwiększając udział, który kiedyś uważano za niski w porównaniu z innymi rodzajami transportu.

Niżej w atmosferze fabryki, elektrownie węglowe i olejowe oraz transport lokalny wytwarzają dużo wilgoci i cząstek stałych. Nawet elektrownie jądrowe i geotermalne wytwarzają wilgoć do ich chłodzenia. W bardzo stabilnych warunkach powietrza zwiększy się produkcja stratusu , mgły i smogu . Przykładem są smugi kondensacyjne ze statków, które zwiększają albedo wzdłuż szlaków morskich.

Chmury konwekcyjne tworzą się również podczas pożarów lasów ( pyrocumulus ) lub wybuchów ( chmury grzybowe ). Wreszcie, sztuczne chmury mogą być również produkowane celowo. Wiele doświadczeń związanych z modyfikacją pogody polega na zwiększaniu zachmurzenia lub zmniejszaniu go różnymi sposobami.

Wreszcie, duże miasta również tworzą własne chmury, co pokazują zdjęcia satelitarne konurbacji, takich jak Londyn i Paryż. Wiosną i latem obszary te są zawsze bardziej zachmurzone popołudniem i wieczorem (o kilka punktów procentowych) niż peryferyjne obszary wiejskie. Podczas gdy w mieście parowanie jest mniejsze, zapylenie i upał są większe i zwiększają się w ciągu dnia. Ciepło tworzy turbulencje nad miastami, które mogą przyciągać bardziej wilgotne powietrze na obrzeżach, podczas gdy cząsteczki mogą ułatwiać zarodkowanie mikrokropel w powietrzu. Odkryliśmy również, że w weekendy pogoda jest inna.

Nad troposferą

Chmury stratosferyczne

Chmury perłowe to chmury, które tworzą się w stratosferze na wysokości od 15 000 do 25 000 metrów. Chmury perłowe są rzadkie i tworzą się głównie zimą w pobliżu biegunów. Zostały opisane przez astronoma Roberta Leslie już w 1885 roku. Zaangażowane są w powstawanie dziur w warstwie ozonowej, ponieważ wspomagają reakcje chemiczne, w wyniku których powstają cząsteczki związków chlorowanych. Cząsteczki te działają jak katalizator reakcji niszczącej cząsteczki ozonu.

Chmury mezosferyczne

Noctilucent chmury, znane również jako polarne chmury mezosfery, świetliste chmury nocne lub chmury nocne, to formacje atmosferyczne na bardzo dużej wysokości. Dla ziemskiego obserwatora wyglądają one jak błyszczące obłoki w postaci włókien lub arkuszy, widoczne podczas głębokiego zmierzchu, czyli zmierzchu astronomicznego . Przez większość czasu chmury te są obserwowane w miesiącach letnich między 50 ° a 70 ° szerokości geograficznej północnej i południowej od równika . Znajdują się między 75 a 90 kilometrów nad poziomem morza.

Zachmurzenie i nieprzezroczystość

Atmosfera ziemska jest mniej lub bardziej nasycona wodą. Zdjęcia satelitarne pokazują, że w dowolnym momencie około 60% powierzchni Ziemi jest pokryte chmurami.

Zachmurzenie lub zachmurzenie odnosi się do części nieba pokrytej chmurami określonego rodzaju, gatunku, odmiany, warstwy lub kombinacji chmur. Całkowite zachmurzenie to ułamek nieba ukryty przez wszystkie widoczne chmury. Oba są mierzone w oktach , jednej ósmej nieba lub dziesiątych częściach. Zachmurzenie i zmętnienie chmur są podawane w raportach meteorologicznych ( METAR ).

Krycie jest widzialność pionowa przez chmury. Chmury mogą być cienkie i przezroczyste jak chmury cirrus lub całkowicie blokować światło.

Zachmurzenie i nieprzezroczystość są zwykle oceniane przez obserwatora, czasami używając ciemnych okularów, aby uniknąć oślepiania. Jednak zachmurzenie można obliczyć na podstawie ułamka godziny, w którym celometr rejestruje chmury. Całkowite zmętnienie można również oszacować za pomocą przyrządu mierzącego E, natężenie oświetlenia na powierzchni poziomej, za pomocą szacunkowych postaci

{\ displaystyle \ textstyle N = {\ sqrt {1,4286 {\ frac {E_ {rozproszenie}} {E_ {globalny}}} - 0,3}}}

Stan nieba

Stan nieba to opis zachmurzenia, nieprzezroczystości, wysokości i rodzaju zachmurzenia, a także utrudnień widoczności, takich jak mgła , opady lub dym, w określonym czasie na różnych piętrach.

Zmętnienie ma charakter kumulacyjny, czyli jest to ułamek w oktatach lub dziesiątych częściach sklepienia niebieskiego, pokryty warstwami znajdującymi się na tym poziomie i poniżej. Na przykład, jeśli warstwa chmur niższego poziomu obejmuje 3 oktaty, warstwa odnosząca się do poziomu średniego będzie miała 3 lub więcej oktatów. Krycie jest raportowane w ten sam sposób.

Stan całkowitego nieba można opisać jako sumę cech sumy warstw zachmurzenia i utrudnienia widzialności, gdzie:

Czyste niebo: niebo, na którym całkowicie nie ma warstw chmur lub zjawisk zasłaniających sklepienie niebieskie;
Rozproszona: górna warstwa o skumulowanym zasięgu od 1/10 do 5/10;
Rozdrobniony: warstwa górna, której skumulowany zasięg waha się od 6/10 do 9/10 włącznie;
Pokrycie: górna warstwa o skumulowanym zasięgu większym niż 9/10.

Warstwa powinna być opisana jako „cienka”, gdy spełnione są oba poniższe warunki:

Skumulowany zasięg warstwy przekracza skumulowaną nieprzezroczystość 1/10 lub więcej całego nieba;
skumulowana nieprzezroczystość warstwy wynosi 5/10 lub mniej całego nieba.

Przeszkody w widoczności, opadach, wysokości warstw itp. zostanie dodany do raportu o stanie nieba METAR .

Kolory chmur

Rozpraszanie światła przez kropelki chmur zgodnie z teorią Mie odbywa się głównie w kierunku, z którego dociera światło, a w kierunku, w którym ono idzie, jest to luminancja chmury. Światło to pochodzi w większości bezpośrednio z oświetlającej gwiazdy lub z nieba, ale znaczna część może również pochodzić z powierzchni ziemi. W ten sposób biel chmur jest maksymalna, gdy obserwator kieruje swój wzrok wzdłuż osi ustawionej względem słońca, za nim lub przed nim. Pod każdym innym kątem odbiera tylko ułamek jasności. Oczywiście w grę wchodzi również grubość i gęstość chmury (wspomniane wcześniej pojęcie nieprzezroczystości), stąd czasami ekstremalnie ciemna podstawa chmur cumulonimbus.

Rozpraszanie światła przez kryształów lodowych cirrostratus , ze swojej strony, przestrzega rozpraszania Rayleigha , który jest izotropowym w zależności od kąta, ale w zależności od długości fali. Dlatego często widzimy okrągłe halo wokół słońca lub parhelionów (lub fałszywych słońc), gdy interweniuje tego typu chmura.

Obce chmury

Ziemia nie jest jedynym ciałem niebieskim, które ma atmosferę, w której tworzą się chmury. Ogólnie rzecz biorąc, większość planet i księżyców w Układzie Słonecznym z dużą atmosferą ma chmury, ale ich skład jest często bardzo różny, ponieważ ich atmosfera składa się z różnych gazów. I tak na przykład gęste chmury pokrywające Wenus są zbudowane z dwutlenku siarki , pary wodnej i kropelek kwasu siarkowego , podczas gdy chmury Jowisza i Saturna zbudowane są z amoniaku na zewnątrz, wodorosiarczku, amonu w środku i wody w środku. Wydaje się, że chmury zostały również wykryte wokół planet pozasłonecznych i jest bardzo prawdopodobne, że większość planet w innych układach planetarnych ma je, jeśli mają atmosferę, nawet jeśli planety z „przezroczystą” (bezchmurną) atmosferą mają chmury. wykrytych, w tym gigantów gazowych.

Formowanie i klasyfikacja tych pozaziemskich chmur również różni się w zależności od składu rozważanej atmosfery.

Uwagi i referencje

Uwagi

Stąd termin niuans.

Bibliografia

.
Jean-François Staszack, Geografia przed geografią. Klimat w Arystotelesie i Hipokratesie , Éditions L'Harmattan ,1995, s. 25.
„ Nue (nf) ” , Narodowe Centrum Zasobów Tekstowych i Leksykalnych (dostęp 25 kwietnia 2015 r . ) .
„ Etymologia Nue (nf) ” , Krajowe Centrum Zasobów Tekstowych i Leksykalnych (dostęp 25 kwietnia 2015 r . ) .
Hubert Damisch , Teoria chmur od Giotta do Cézanne'a: o historię malarstwa , Paryż, Seuil ,1972, 336 s. ( ISBN 2-02-002711-9 ) , s. 65.
Arystoteles, „Rozdział 9. O tworzeniu się pływaków i mgły”, w Meteorologicznym
Bartłomiej Anglik, „rozdział 11. De aere” w Liber de proprietatibus rerum , 1240
Joëlle Ducos „ Chmura między niebem a ziemią: subtelna i gęsta ” w En un vergier , Joëlle Ducos, Guy Latry, Marie-Francoise Notz, Presses Universitaires de Bordeaux, 2009, s. 57 do 66
Hubert Damisch, op. cytowany, s. 302 .
(w) John E. Thornes, John Constable's Skies: A Fusion of Art and Science , Continuum International Publishing Group ,1999, 288 s. ( przeczytaj online ).
Jean-Baptiste de Lamarck, „O kształcie chmur”, w Roczniku Meteorologicznym za rok XI , Paryż, tom 3, s. 149-164 .
5 kategorii w 1802 roku (chmury w zasłonie, zatłoczone, nakrapiane, pasiaste, zgrupowane), a następnie 13 w 1806 roku.
(w) Luke Howard, Esej o modyfikacji chmur , Churchill,1865, 38 pkt. ( przeczytaj online ).
Atlas I , s. 33.
„ Cykl hydrologiczny ” , Glosariusz meteorologiczny , Météo-France ,2020(dostęp 29 grudnia 2020 r . ) .
" adiabatyczny " , Glosariusz meteorologiczny , Météo- France ,2020(dostęp 29 grudnia 2020 r . ) .
" Rdzeń kondensacyjny " , Glosariusz meteorologiczny , Météo-France ,2020(dostęp 29 grudnia 2020 r . ) .
Światowa Organizacja Meteorologiczna , „ Core glacigène ” , słowniczek pogody , Eumetcal (dostęp 6 kwietnia 2018 r . ) .
„ Nowe wyniki CLOUD dotyczące klimatu przedprzemysłowego ” , o Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych (dostęp 6 stycznia 2018 r . ) .
" Bergeron (Tor) " , Glosariusz meteorologiczny , Météo-France ,2020(dostęp 29 grudnia 2020 r . ) .
(en) Tak . Kirill , Lew S. Kondratyev , Vladimir F. Krapivin Ivlev i A. Varostos Costas , Właściwości aerozolu atmosferycznego: powstawanie, procesy i oddziaływania , Springer,2006, 572 s. ( ISBN 978-3-540-26263-3 , czytaj online ) , s. 403.
(en) Leung Wei-hung, „ Podstawy meteorologii: zbieżność i rozbieżność ” , Obserwatorium w Hongkongu,2010(dostęp 8 grudnia 2014 r . ) .
Atlas I , s. 15-16.
Atlas I , s. 14.
Chmury Cirrus nie wymagały tylu szczegółów, ponieważ są to chmury wysokie, które w mniejszym stopniu wpływają na działalność człowieka. Poprzez złożone pętle sprzężenia zwrotnego oddziałują zarówno pozytywnie, jak i negatywnie na emisje gazów cieplarnianych w perspektywie krótko-, średnio- i długoterminowej.
Światowa Organizacja Meteorologiczna , „ Chmury ” , „ Glosariusz meteorologiczny ” , na temat Eumetcal (dostęp 30 kwietnia 2014 r . ) .
Światowa Organizacja Meteorologiczna , „ Varieties of clouds ” , Meteorological Glossary on Eumetcal (dostęp 30 kwietnia 2014 ) .
Światowa Organizacja Meteorologiczna , „ Nuage Annexe ” , Meteorological Glossary , Eumetcal (dostęp 30 kwietnia 2014 ) .
Światowa Organizacja Meteorologiczna , „ genitus ” , Meteorological Glossary on Eumetcal (dostęp 3 października 2014 r . ) .
Światowa Organizacja Meteorologiczna , „ mutatus ” , Meteorological Glossary on Eumetcal (dostęp 3 października 2014 r . ) .
Atlas I , s. 14-16.
(en) J. Koch, „ Rodzaje chmur ” , Brandon University,2014(dostęp 27 sierpnia 2014 ) .
(en) „ Podręcznik obserwacji chmur i innych meteorów (WMO nr 407): Homogenitus ” , Międzynarodowy Atlas Chmur , Światowa Organizacja Meteorologiczna ,26 marca 2017(dostęp 31 maja 2019 r . ) .
„ Ziemia z kosmosu: szlaki kondensacji ” , ESA Local Information , Europejska Agencja Kosmiczna ,12 września 2008(dostęp 26 sierpnia 2014 ) .
Atlas I , str. 66-67.
Atlas I , str. 64.
Atlas I , s. 67.
Atlas I .
Atlas II .
(w) Richard R Scorer, Chmury świata, kolorowa encyklopedia , książki Stackpole,1972, 176 pkt. ( ISBN 0-8117-1961-8 ) , s. 31-33.
(w) Stefen F. Corfidi , Sarah J. Corfidi i David M. Schultz , „ Wzniesiona konwekcja i Castellanus: niejednoznaczności, znaczenie i pytania ” , Pogoda i prognozowanie , NOAA , tom. 23 N O 4, kwiecień 2008, s. 1280-1303 ( DOI 10,1175 / 2008WAF2222118.1 , czytać online [PDF] , dostępny na 1 st września 2014 ).
EC Barrett i CK Grant, „ Identyfikacja typów chmur w obrazach LANDSAT MSS ” , NASA ,1976(dostęp na 1 st września 2014 roku ) .
Häckel 2000 , s. 170-207
(w) Peter Louis Galison i Alexi Assmus , The Uses of Experiment: Studies in the Natural Sciences , Cambridge, UK, Cambridge University Press ,1989, 512 pkt. ( ISBN 978-0-521-33185-2 , czytaj online ) , rozdz. 8 („Sztuczne chmury, prawdziwe cząstki”) , s. 225-273.
(w) O. Boucher , " ruch powietrza może zwiększyć pierzastych zmętnienie " , Naturę , N O 3977 stycznia 1999 r., s. 30-31 ( DOI 10.1038 / 16169 , podsumowanie ).
(w) F. Stordal , G. Myhre , EJG Stordal , WB Rossow D , DS Lee , DW Arlander i T. Svendby , „ Czy istnieje trend w zachmurzeniu cirrus związany z ruchem samolotów? ” , Chemia i Fizyka Atmosfery , tom. 8, N O 5,11 sierpnia 2005, s. 2155-2162 ( podsumowanie , przeczytaj online [PDF] ).
(w) DS Lee , David W. Faheyb , Piers M. Forsterc , Peter J. Newtond Ron CN Wite Ling L. Lima , Bethan Owena i Robert Sausenf , „ Lotnictwo i globalna zmiana klimatu w XXI wieku ” , Atmos. O. , Elsevier, tom. 43, n os 22-23lipiec 2009, s. 3520-3537 ( DOI 10.1016 / j.atmosenv.2009.04.024 , streszczenie ).
(w) R. Meerkotter , U. Schumann , DR Doelling P. Minnis , T. Nakajima i Y. Tsushima , „ Wymuszanie radiacyjne przez smugi ” , Ann. Geofizy. , Springer-Verlag , tom. 17 N O 8,1999, s. 1080–1094 ( DOI 10.1007 / s00585-999-1080-7 , przeczytaj online [PDF] ).
(w) S. Marquart , pan Ponater F. Mager i R. Sausen , „ Przyszły rozwój osłony smug kondensacyjnych, głębokości optycznej i wymuszeń radiacyjnych: Wpływ na zwiększenie ruchu lotniczego i zmiany klimatu ” , Journal of Climate , American Meteorological Society , tom. 16 N O 17wrzesień 2003, s. 2890–2904 ( ISSN 1520-0442 , DOI 10.1175 / 1520-0442 (2003) 016 <2890: FDOCCO> 2.0.CO; 2 , czytaj online [PDF] ).
(w) U. Burkhardt , B. Kärcher i U. Schumann , „ Globalne modelowanie cirrusów smugowych i wpływu na klimat ” , Bull. Jestem Meteorol. Soc. , AMS , tom. 91, n o 4,kwiecień 2010, s. 479–483 ( ISSN 1520-0477 , DOI 10.1175 / 2009BAMS2656.1 , czytaj online [PDF] ).
Maurice Maashal , „ smugi samolot i ocieplenie ” Pour la Science , vol. 403,maj 2011, s. 7 Z Natury Zmiany Klimatu .
(w) JS Fuglestvedt , KP Shine , T. Berntsena J. Cookb DS CEAA , A. Stenked , RB Skeiea , GJM Velderse i IA Waitzf , „ Wpływ transportu to atmosfera i klimat ” , Metryki. Atmosfera. O. , tom. 44 N O 37,2010, s. 4648–4677 ( DOI 10.1016 / j.atmosenv.2009.04.044 ).
(w) P. Voosen , „ Duże miasta tworzą własne majowe chmury ” , Science , American Association for the Advancement of Science,28 maja 2019( DOI doi: 10.1126 / science.aay1965 , przeczytaj online ).
Guillaume Cannat, „ Czy obłoki srebrzyste podkreślenia globalnego ocieplenia? » , na roundduciel.blog.lemonde.fr ,26 czerwca 2014(dostęp 26 czerwca 2014 ) .
Światowej Organizacji Meteorologicznej , „ Luminous Nocturnal Chmury , ” Eumetcal (dostęp 28 lutego 2015 ) .
(w) Obserwatorium Ziemi, „ Ziemia ma znaczenie – zanikające wody gruntowe ” , NASA,5 listopada 2014(dostęp 11 lipca 2021 )
„ Nebulosity ” , Słownik meteorologii , Météo-France (dostęp 3 maja 2019 r . ) .
Tutaj z przykładem zaczerpniętym z podręcznika TRNSYS
Światowa Organizacja Meteorologiczna , „ Stan nieba ” , Météo-France (dostęp 3 czerwca 2019 r . ) .
MANOBS , rozdz. 1 (pkt 1.4), s. 17-19.
MANOBS , rozdz. 10 (punkty 10.2.8), s. 132.
Światowa Organizacja Meteorologiczna , „ Luminance of the Cloud ” na Eumetcal (dostęp 22 kwietnia 2014 ) .
(w) AP Ingersoll , TE Dowling i PJ Gierasch , „ Dynamika atmosfery Jowisza ” [PDF] , Lunar & Planetary Institute (dostęp 22 sierpnia 2013 ) .
(w) Monterey Institute for Research in Astronomy, „ Saturn ” ,11 sierpnia 2006(dostęp 22 sierpnia 2013 ) .

Bibliografia

Jean-Pierre Chalon , Ile waży chmura? : czyli dlaczego chmury nie spadają , Les Ulis, EDP Science ,2002, 187 s. ( ISBN 978-2-86883-610-6 i 2-86883-610-0 ).

Hans Häckel , Przewodnik po zjawiskach meteorologicznych: przekład z niemieckiego: Pierre Bertrand , Paryż, Ulmer,2000, 336 s. ( ISBN 2-84138-131-5 ).

[Atlas I] Międzynarodowy Atlas Chmur, Tom I , Światowa Organizacja Meteorologiczna ,1975, 183 s. ( przeczytaj online )
[Atlas II] Międzynarodowy Atlas Chmur, Tom II , Światowa Organizacja Meteorologiczna ,1982, 210 pkt. ( przeczytaj online )
[MANOBS] Służba Meteorologiczna Kanady , MANOBS (Podręcznik Obserwacji Pogody na Powierzchni) , Środowisko Kanady ,Styczeń 2013, 7 th ed. , 396 s. ( przeczytaj online [PDF] )

Zobacz również

Powiązane artykuły

Zawartość wody w płynie
stopa wiatru
Zmiana godziny :
- Armata przeciwgradowa : próba przerwania powstawania gradu za pomocą fal uderzeniowych;
- Zasiewanie chmur : poprzez generowanie dymu jodku srebra w celu zwiększenia liczby dostępnych jąder kondensacji. Miałoby to wpływ na zwiększenie liczby gradobicie kosztem ich indywidualnego rozmiaru;
Sztuczne chmury .
Chmura orograficzna
Pareidolia (zobacz kształty w chmurach)
Wikisłownik zawiera tezaurus dotyczący chmur: wikt: Thesaurus: cloud / French .

Linki zewnętrzne

Ewidencja organów :
Uwagi w ogólnych słownikach lub encyklopediach :
- Encyklopedia Britannica
- Encyklopedia Universalis
" Dlaczego chmury nie spadają? » , O KulturzeSciences-Fizyka .
(en) „ Podręcznik obserwacji chmur i innych meteorów (WMO nr 407) ” , Międzynarodowy Atlas Chmur , Światowa Organizacja Meteorologiczna ,26 marca 2017(dostęp 31 maja 2019 r . ) .