Хмари вертикального розвитку
Хмари вертикального розвитку – це хмари, які утворюються в результаті висхідних потоків теплого повітря (конвекції). Мають вигляд ізольованих щільних мас з плоскою основою та чудернацькими вершинами, які нагадують нагромадження куполів та башт. Вершини хмар сліпучо-білі, а основи сірі або темно-сірі.
Розрізняють дві основні форми хмар вертикального розвитку: купчасті (Сu – Cumulus) та купчасто-дощові (Cb - cumulonimbus) хмари.
Фото Дмитро КІВГАНОВ
Купчасті хмари (Сu – Cumulus).
Купчасті хмари найчастіше розміщаються по небу хаотично, але деколи утворюють гряди або ланцюжки. При цьому основи всіх окремих хмар знаходяться на одному рівні. Висота основи у помірних широтах, зазвичай, буває від 0,8 до 1,5 км. Проте висота основи може коливатися в доволі широких межах, бути більшою або меншою від вказаної. Узагалі вона тим більша, чим менша відносна вологість повітря біля поверхні Землі, і у сухі спекотні періоди може становити 2,5-3 км і більше. Вертикальна протяжність може бути різною, від сотні метрів до декількох кілометрів. Утворюються купчасті хмари, головним чином, в результаті сильних висхідних потоків повітря, які визвано нерівномірним прогрівом підстильної поверхні (термічна конвекція). Над морем утворенню купчастих хмар сприяє нічне радіаційне вихолоджування верхньої частини шару вологого повітря, розташованого над порівняно теплою поверхнею води.
Фото Катерина Шлапачук
Купчасті хмари діляться на види: купчасті пласкі, купчасті середні та купчасті потужні.
Купчасті пласкі (хмари хорошої погоди). Сumulus humilis (Cu hum.) – ці хмари мало розвинуті по висоті, вони здаються плоскими, тому що їх висота менша від горизонтальних розмірів. Купчасті пласкі хмари спостерігаються переважно у теплий період року, в хорошу погоду. Зазвичай, вони виникають вранці, досягають найбільшого розвитку у полудневі години і до вечора розтікаються, переходячи часто у шаруватокупчасті вечірні хмари. Зрідка купчасті пласкі зустрічаються і взимку, але тоді не спостерігається описаний вище добовий хід їх розвитку. Складаються з крапель води і не дають опадів.
Фото Катерина Шлапачук
Купчасті середні (Cu med – Cumulus mediocris). Це перша стадія розвитку купчастих потужних хмар. Купчасті середні хмари щільні, з чіткими контурами, здіймаються в небо куполами і вежами. Верхня їх частина іноді здається роздутою й опуклою, нагадуючи цвітну капусту. Вертикальна довжина хмари невелика – приблизно 1000 метрів і вона є меншою, ніж основа. В помірних широтах вони вкрай рідко дають опади.
Фото Вікторія ВИНОГРАДОВА
Купчасті потужні (Cu Cong – cumulus congestus). Вузькі, витягнуті вежі цієї хмари піднімаються на 3000-4000 метрів і більше над рівнем конденсації (в 1,5-2 рази перевищує розмір основи). У тропічних районах і навіть у помірних широтах улітку, особливо якщо хмари сформувалися в масах морського повітря, купчаста потужна хмара може дати локалізовані короткочасні сильні опади. Зазвичай, потужна купчаста хмара утворюється в процесі розвитку купчастої середньої хмари, що являє її першу стадію, але іноді вона виникає із цілої групи купчастоподібних хмар.
Фото працівника Кіровоградського ЦГМ
Купчасто-дощові хмари (Cb – Сumulonimbus).
Купчасто-дощові хмари є результатом подальшого розвитку купчастих хмар. Висота основи в межах 0,4-1,5 км. Вертикальна протяжність до 10-12 км, а інколи досягають тропопаузи (в екваторіальних широтах до 23 км).
Це велетенські гороподібні маси хмар з темною, а інколи синюватою основою та з білою вершиною частіше волокнистої структури (подібно до перистих хмар).
Фото Катерини ШЛАПАЧУК
Добре розвинена купчасто-дощова хмара характеризується наявністю зверху плоского ковадла (ковадло купола), викликаного зсувом вітру або інверсією температури поблизу тропопаузи. У холодний період року ці хмари можуть бути більш плоскими. За цією ознакою купчасто-дощові хмари поділяють на два види: купчасто-дощові «лисі» та купчасто-дощові «волосаті».
Фото Дмитро КІВГАНОВ
Процес перетворення купчастої потужної хмари в купчасто-дощову відбувається дуже швидко, іноді протягом 15-20 хвилин. Швидкість висхідних потоків в купчасто-дощовій хмарі може сягати 30-40 м/с.
У верхній частинні купчасто-дощові хмари складаються з кристалів льоду, а в середній з кристалів та переохолоджених крапель. З цих хмар випадають опади зливового характеру: влітку у вигляді крупнокрапельного дощу або граду, часто з грозами; восени та весною у вигляді льодяної та сніжної крупи; взимку – зливового снігу (часто мокрого - сніжками) та сніжної крупи. Тому купчасто-дощові хмари ще називають зливовими. За рахунок зливових опадів в купчасто-дощових хмарах виникають низхідні потоки зі швидкістю 10-20 м/с. Розвиток купчасто-дощових хмар, випадіння з них зливових опадів часто супроводжується грозами, шквалами та смерчами. Під основою цих хмар у смугах падіння опадів часто спостерігають накопичення розірваних хмар.
Фото Галини ПЕТРІВСЬКОЇ
Купчасто-дощові хмари спостерігаються у вигляді зрідка окремих хмар, але можуть мати місце й скупчення їх у хмарний вал (це буває при проходженні холодного фронту). Полиця (площина) ковадла може передувати вертикальній складовій головної хмари на багато кілометрів і супроводжуватися блискавками.
Фото Валентина СОБЧУК
Як правило, купчасто-дощові хмари не закривають усього неба, і між окремими хмарами наявні прогалини. Проте в окремих випадках, при продовженні скупчення цих хмар або хмарного валу, на короткий час може бути закритий весь видимий небосхил.
Фото Олена КОНДРАТЧУК
Сонце й Місяць крізь купчасто-дощові хмари зовсім не просвічуються.
Основним процесом утворення купчасто-дощових хмар являється охолодження повітря при висхідному русі в сильно розвинутій термічній або динамічній конвекції. Тому утворення купчасто-дощових хмар відбувається на холодних фронтах та холодних фронтах оклюзії, а також всередині сильно нестійких повітряних мас.
Вплив купчасто-дощових хмар на польоти повітряних суден
Польоти всередині купчасто-дощової хмари небезпечні і категорично заборонені керівними документами з наступних причин:
сильна бовтанка від нижньої до верхньої межі хмари;
інтенсивне обледеніння на всіх висотах вище нульової ізотерми;
можливий розряд блискавки через повітряне судно;
зливові опади погіршують видимість під час зльоту та при заході на посадку, а град може пошкодити окремі частини повітряного судна в польоті;
в сильних зливових опадах погіршуються аеродинамічні показники повітряного судна;
купчасто-дощові хмари часто супроводжується шквалами та смерчами.