Туманы. Виды туманов

1. Туманы, их классификация и происхождение.

2. Осадки, их классификация.

3. Наземные гидрометеоры.

1. Туманы, их классификация и происхождение.

Туман – 1) скопление продуктов конденсации и сублимации воды у земной поверхности и связанное с ним сильное помутнение воздуха;

2) вид атмосферных осадков (наряду с дождем, снегопадом, росой и пр., одна из стадий круговорота воды в природе (Метеорологический словарь, 1974).

Туман может состоять из капель воды, кристаллов льда или быть смешанным (зависит от температуры воздуха). О тумане говорят в том случае, когда горизонтальная видимость (по достижении туманом наибольшей плотности) составляет менее 1 км (рисунок 41). В противном случае говорят о дымке. При сильном тумане дальность видимости не более 50 м, при умеренном от 50 до 500 м, при слабом от 500 до 1000 м. Дымка называется умеренной (если дальность видимости 1–2 км) и слабой (2–10 км).

Рисунок 41 – Туман (http://www.photoline.ru/category/z?now=240 )

Водность тумана зависит от их вида и колеблется в пределах 0,02–1,5 г/м 3 . Число капель составляет 50–100 /см 3 в слабых туманах и 500–600 на см 3 в густых (плотных) туманах. Средний размер капелек тумана 5 мкм, при продолжительных температурах 5–15 мкм, при отрицательных – 2,5 мкм. При слиянии капелек они могут выпадать в виде мороси (моросящий туман).

Туманы делятся на внутримассовые и фронтальные. Первые возникают внутри воздушных масс не зависимо от фронтов.

Внутримассовые:

а) туманы охлаждения:

адвективные,

радиационные (поземные, высокие),

адвективно-радиационные;

б) туманы испарения;

2. Фронтальные и предфронтальные.

Внутримассовые туманы по причине приближения воздуха к состоянию насыщения делятся на туманы охлаждения и туманы испарения. Туманы охлаждения являются преобладающими и могут возникать при разных условиях:

При перемещении теплого воздуха на более холодную подстилающую поверхность. Так возникают адвективные туманы. Они наблюдаются при перемещении воздушных масс из низких широт в высокие, с теплого моря на холодную сушу зимой и с теплой суши на холодное море летом, а также с теплой морской поверхности на холодные. На суше чаще всего наблюдаются осенью и зимой, на море – весной и летом.

При радиационном охлаждении подстилающей поверхности возникают радиационные туманы. Они бывают двух типов: поземные и высокие. Поземные возникают только над сушей в ясные тихие ночи. Они связаны с радиационным выхолаживанием почвы, их распределение носит локальный характер. После восхода солнца исчезают. Высокие радиационные туманы могут наблюдаться на суше и на море в устойчивых антициклонах в холодное время года. Образуются в результате длительного выхолаживания воздуха. Могут сохранятся неделями над большими районами

Туманы испарения возникают чаще всего в холодном воздухе над более теплой открытой водой. Появляются вечером или ночью. Могут возникать над увлажненной почвой. Туман испарения обычно клубится и быстро рассеивается.

Фронтальные туманы возникают в местах соприкосновения двух воздушных масс с различными свойствами. Такие фронты встречаются достаточно часто, но не всегда они сопровождаются образованием тумана. Фронтальный туман возможен при испарении теплого дождя, проходящего через слои холодного воздуха.

В суточном ходе туманы на равнине имеют максимум интенсивности и повторяемости утром. В горах туманы распределяются в течение суток более-менее равномерно или имеют слабый максимум в послеполуденные часы.

Географическое распространение повторяемости туманов представлено на карте.

В РБ годовой ход числа дней с туманами следующий: максимум в ноябре-декабре, минимум – летом. Продолжительность туманов колеблется от 140 (Верхнедвинск) до 850 (Новогрудок) часов в год. На возвышенностях число дней с туманами и их продолжительность менее чем в низинах. В Беларуси среднее число дней с туманами колеблется от 35 до 100, возрастая от низин к возвышенностям. Максимум отмечен в 1964 г. – 140 дней при норме 100 в Новогрудке.

Туман по сути - это облако, существующее низко над поверхностью. Он появляется, когда неизбежен контакт теплого, влажного воздуха с более холодным.

Уровень концентрации водяного пара в воздухе определяется температурой: чем холоднее воздух, тем меньше пара он может содержать. Если пар превышает количество, возможное при данной температуре (точка, называемая уровнем насыщенного пара), он конденсируется в туман.

Если температура достаточно низкая, туман может образовываться даже в относительно сухом воздухе. Наиболее вероятно присутствие тумана в воздухе, содержащем большое количество пыли или других частиц, к которым могут прикрепляться водяные капли. В полярных регионах, где значение температуры может опускаться ниже -15 °С, иногда наблюдается замерзший туман, состоящий из кристаллов льда.

Конденсация - повсюду

Тот самый процесс конденсации, который создает туман, сопровождает некоторые обычные в повседневной жизни явления. Например, холодный воздух за окном охлаждает теплый воздух в помещении (1, сверху). Когда внутренний воздух остывает, водяной пар конденсируется, образуя частицы воды, из-за которых окно запотевает. Когда изо рта выдыхается теплый влажный воздух (2), он быстро охлаждается, а водяной пар конденсируется, из-за чего выдыхаемый воздух напоминает туман. Холодный сок в стакане (3) излучает холод вокруг себя, из-за чего водяной пар в воздухе конденсируется и на стакане образуются капли. Водяной пар, вырывающийся из чайника (4)у охлаждается воздухом и конденсируется в туманообразное облако.

Как образуется лучистый туман

Ночью, когда почва начинает освобождать поглощенное днем тепло, температура воздуха над ней начинает падать. Когда он в достаточной степени охлажден, водяной пар конденсируется в лучистый туман. Эта разновидность тумана часто появляется в низинных местах в ясные и сравнительно безветренные ночи. (На рисунке вверху статьи)

Образование адвективного тумана

Адвективный туман, типичный в местах, близких к океанам, появляется в случаях, когда масса влажного и теплого воздуха внезапно оказывается над холодной поверхностью. Нижний слой воздуха охлаждается, обуславливая конденсацию и образование частиц тумана.

Как образуется стелющийся туман

Когда теплый и влажный воздух поднимается по склону горы, он расширяется и остывает, вследствие чего водяной пар в воздухе конденсируется в туман. С таким туманом, который может напоминать неровные клочки, очень часто сталкиваются альпинисты. Если воздушные токи продолжают подниматься, то в конце концов стелющийся туман превращается в облака.

Как образуется паровой туман

Иногда холодный воздух циркулирует над местами, сохраняющими тепло ночью - например, над реками или прудами. В холодном воздухе конденсируется пар от теплой воды, образуя паровой туман. Чем больше амплитуда температур между водой и воздухом, тем гуще будет туман.

Условия образования туманов

1. Туман возникает в том случае, когда у земной поверхности создаются благоприятные условия для конденсации водяного пара. Нужные для этого ядра конденсации существуют в воздухе всегда.

Вследствие гигроскопичности ядер конденсации образование тумана начинается при относительной влажности меньше 100 % (около 90-95 %), т. е. еще до достижения точки росы. Известно, что при температурах около -10 °С туман может быть смешанным, а при более низких температурах даже и чисто кристаллическим. Существование тумана при таких температурах возможно при значениях относительной влажности меньше 100 %. Такая влажность указывает на отсутствие насыщения по отношению к жидкой воде, но для ледяных кристаллов она будет соответствовать насыщению.

Приближение к состоянию насыщения происходит преимущественно в результате охлаждения воздуха. Второстепенную роль играет увеличение влажности воздуха вследствие испарения с теплой поверхности в холодный воздух.

В зависимости от этих причин образования туманы делят на два основных класса: туманы охлаждения и туманы испарения. Первый из этих классов абсолютно преобладает.

2. Охлаждение воздуха у земной поверхности происходит при разных условиях. Во-первых, при перемещении воздуха с более теплой подстилающей поверхности на более холодную. Туманы, которые при этом возникают, называются адвективными. Во-вторых, при радиационном охлаждении подстилающей поверхности. Воздух в этом случае охлаждается главным образом от земной поверхности. Возникающие при этом туманы называют радиационными. В-третьих, при влиянии обоих факторов. Туманы, возникающие в этом случае, называют адвективно-радиационными.

3. Адвективные туманы возникают в теплых воздушных массах, перемещающихся над более холодной поверхностью, т. е. при перемещении воздушных масс из низких широт в высокие или зимой с теплого моря на холодную сушу, летом с теплой суши на холодное море, а также с теплых участков морской поверхности на холодные (например, у Ньюфаундленда при переносе воздуха из области Гольфстрима в область Лабрадорского течения).

На суше адвективные туманы наблюдаются чаще всего осенью и зимой, когда существуют особенно значительные различия в температуре между низкими и высокими широтами, а также между сушей и морем. На море они наблюдаются чаще весной и летом.

Адвективные туманы простираются в высоту на сотни метров. Возникают они при значительных скоростях ветра, поэтому в них может происходить коагуляция капель, и они принимают моросящий характер: наиболее крупные капельки из них выпадают.

4. Радиационные туманы различаются двух типов: поземные и высокие. Поземные туманы наблюдаются только над сушей в ясные и тихие ночи. Они связаны с ночным радиационным выхолаживанием почвы или снежного покрова. Вверх они распространяются лишь на десятки метров. Распределение их носит локальный характер: возникают пятнами, особенно в низинах, вблизи болот, на лесных полянах. Над большими реками они не возникают вследствие конвекции над теплой (в ночные часы) водой.

Поземные туманы образуются в тихую погоду, но не при штиле - небольшая скорость ветра необходима для возникновения турбулентности, обусловливающей распространение охлаждения и тумапообразования вверх. Эти туманы возникают в слое приземной инверсии и после восхода солнца исчезают вместе с ней.

Высокие радиационные туманы могут наблюдаться на суше \ и на море до высоты нескольких сотен метров в устойчивых антициклонах в холодное время года. Это результат постепенного, день за днем, выхолаживания воздуха в нижних слоях антициклона. Такой туман может сохраняться неделями над большими районами, сплошь их захватывая.

5. Туманы испарения возникают чаще всего осенью и зимой в холодном воздухе над более теплой открытой водой. Над реками и озерами в глубине материков они появляются вечером или ночью, куда стекает воздух, охлажденный над соседними участками почвы. Туманы испарения могут возникать также вечером во время или после дождя, когда почва сырая и сильно испаряет, а температура воздуха падает. Над арктическими морями туманы испарения возникают над полыньями или открытой водой у кромки льда, куда переносится более холодный воздух с ледяного покрова или материка. Над внутренними морями такими, как Балтийское и Черное, они наблюдаются зимой при переносе на них холодных воздушных масс с суши. Туман испарения обычно клубится и быстро рассеивается, так как нагревается снизу от теплой воды. Но если причина туманообразования длительно сохраняется, то туман может наблюдаться подолгу.

Туманы перечисленных типов являются внутримассовыми, т. е. возникают внутри воздушных масс, независимо от фронтов. Однако наблюдаются и туманы, связанные с фронтами. К ним относится один из видов туманов испарения - предфронгальный туман. Выпадающие фронтальные осадки увлажняют почву. В результате усиленного испарения как с почвы, так и с падающих капель дождя, воздух у земной поверхности достигает насыщения и в нем образуется туман. Такой туман наблюдается сплошной полосой перед фронтом вместе с дождем.

6. Можно "предвидеть появление поземного радиационного тумана в ближайшую ночь, основываясь на состоянии погоды с вечера. Если погода тихая и ясная и в вечерний срок наблюдений температура близка к точке росы, то с большей или меньшей уверенностью можно предсказать появление ночью поземного тумана. Для этой цели на основе многолетних наблюдений строят графики или выводят эмпирические формулы, которые позволяют определить ночное понижение температуры в данной местности по значениям метеорологических величин за вечерний срок. Если ночной минимум температуры достигнет точки росы, можно ожидать начала туманообразования. Однако интенсивный туман возникает лишь в том случае, если ночной минимум температуры будет значительно ниже, чем точка росы, определенная по вечерним наблюдениям. Только при этом условии сконденсируется достаточное количество водяного пара.

7. В суточном ходе туманы на равнине имеют максимум интенсивности и повторяемости утром. На высоких уровнях в горах туманы распределяются в течение суток равномерно или имеют слабый максимум в послеполуденные часы. Причина заключается в особых условиях туманообразования в горах.

Горный туман, по существу, представляет собой облако, возникающее в связи с восходящим движением воздуха по горным склонам. Этот туман, связанный с адиабатическим охлаждением воздуха, может быть выделен в особый тип тумана склонов.

Летний туман у реки необыкновенно прекрасен. Только в такие моменты понимаешь, как же хорошо жить! А уж далекие берега, закрытые туманной дымкой, навевают лирические воспоминания и мечты.

Впрочем, даже у самого отпетого эстета далеко не всегда найдется ответ на вопрос о том, что такое туман и каков механизм его образования. Если вы тоже не знаете этого, приглашаем прочесть нашу статью.

Начать следует с того, что это природное явление образуется в том случае, если разогретый за день воздух соприкасается с холодной поверхностью воды или почвы.

Так что такое туман? Это - конденсат в форме мельчайших капелек (аэрозоля), которые, собравшись в одном месте, снижают видимость иногда до ноля.

Отметим, что образование туманов невозможно без твердых или жидких частиц, называемых ядрами конденсации. Именно на них начинает осаждаться вода, образуя капли. Само собой разумеется, что классические туманы из воды образуются только тогда, когда температура окружающего воздуха не ниже -20 градусов по Цельсию. В противном случае образуется их ледяная форма.

Кстати, а что такое туман изо льда? Фактически их образование начинается с конденсации той же самой воды на частичках в воздухе, но из-за низкой температуры эти капельки мгновенно переходят в твердую фракцию. Учитывая, что коэффициент светопреломления у льда выше, видимость в этом случае падает еще сильнее.

Это вам подтвердят все водители, которые хоть раз работали в условиях Крайнего Севера. В таких условиях крайне тяжело вести машину, так как даже почти ничем не помогают. Да и стекло обледеневает за пару минут, так что увидеть дорогу просто нереально.

Чаще всего туман (природа которого нами рассмотрена) образуется в осеннее время, так как воздух в этот период охлаждается медленнее водной или земной поверхности. В месте возникновения этого явления природы влажность атмосферного воздуха стремится к 100%.

Как мы уже говорили, структура тумана может быть самой разной. Образование может быть представлено только капельками воды, водой и льдом, а также исключительно ледяным кристаллами.

Как видите, туман - явление природы многостороннее, а потому неудивительно, что различают несколько его видов:

• Сплошной тип. Видимость ограничена едва ли не до ноля, движение автомобильного транспорта и полеты самолетов приостанавливаются.
• Дымчатая разновидность. Видимость падает средне, опасность при невысокой скорости движения невелика.
• «Поземь» - туман стелется на уровне почвы.

На берегах канадского Ньюфаундленда с этим явлением природы знакомы все местные жители. Дело в том, что в этих краях Гольфстрим соединяется с Лабрадорским течением, из-за чего возникает сильная разница температур. Полгода здесь все окутано сумрачной дымкой, а потому летчики и мореходы очень не любят эту местность.

Но есть на нашей планете места, в которых туманов никогда не видели. К примеру, это индийский город Бомбей. Ну, а чилийская не видела в последние несколько сотен (а то и тысяч) лет даже дождей, так что этому природному явлению там точно неоткуда взяться.

Вот вы и узнали, что такое туман и откуда он берется.

Природные явления часто вызывают больше восхищения, чем рукотворные. Чтобы ни сделал человек, все с восхищением будут смотреть на горы, ураганы и цунами. Восхищение, ужас и трепет. Все это естественно, по отношению к таким величественным и опасным явлениям. Интерес может быть вызван и более обыденными моментами, многие не отказались бы узнать, как образуется туман и стоит ли опасаться этого природного явления.

Борьба с природой

Человек сражается с природой на протяжении всего своего существования. Цивилизация противопоставляет себя хаотической первозданной мощи:

• Людям свойственна любовь к упорядоченности и постоянству.
• С первобытных времен именно природа, во всех ее проявлениях, больше всего «портила жизнь» человеку.
• Борясь с окружающей средой, первые поселенцы колонизировали новые земли и утверждали свою власть.
• Каждый год аграрии вступали в смертельную гонку с природой. Ее смысл сводился к тому, чтобы получить в сжатые сроки как можно больший урожая и прокормить всех, кто нуждается.
• Медики еще в древние времена столкнулись с проблемами массовых эпидемий. Их источниками были микроорганизмы, такие же элементы живой природы.

Сегодня люди хоть и достаточно отдалились от природы, покорив ее на многих направлениях своей деятельность, но все равно во многом человечество от нее зависит. И еще нельзя сказать, что никакой «внезапный поворот» в исполнении матушки-природы не сможет стереть нашу цивилизацию и любые воспоминания о ней.

Откуда берется туман?

Туман, как ни странно, туман берется из воздуха . Для этого, в зависимости от местности, потребуется:

• Наличие большого количества промышленных предприятий и автомобильного транспорта.
• Особые погодные условия.
• Водоемы, желательно - реки и озера.

Вызванный воздействием выхлопных газов и выбросов заводов туман принято называть смогом, и он характерен для промышленных центров. Если лет 150 назад он чаще всего встречался в Англии, то сегодня «пальма первенства» переехала в Южную Америку и Китай. Так уж вышло, что Европа и США стараются вывезти свои производства как можно дальше, чтобы не «наслаждаться» смогом и прочими возможными последствиями.

Погодные изменения и наличие водоемов влияет на количество испаряемой влаги, что и приводит к формированию тумана. Эта разновидность менее опасна для людей, она практически не вызывает обострения хронического бронхита и новых приступов бронхиальной астмы. Вот только видимость все равно снижается.

Стелется такой туман по поверхности, исчезает в течение нескольких часов. Но возможны и исключения, строгих правил у природы не так уж много.

Как появляется туман?

Чтобы разобраться с формированием тумана, необходимо вспомнить о движении воздушных масс :

1. Воздух перемещается не только по горизонтали, но и по вертикали.
2. Существует два типа масс - холодного и нагретого воздуха.
3. Повинуясь законам физики, теплый воздух поднимается выше, а холодный наоборот - спускается ближе к поверхности.
4. Во время подобного движения происходит конденсация - испарения и фиксации в воздухе микроскопических капелек воды.
5. Лучше всего они фиксируются на частичках пыли, поэтому в промышленных районах даже обыкновенный туман встречается раньше. Что уж о смоге говорить.

Колоссальные объемы воздуха перемещаются постоянно, законы физики тоже действуют без перемены. А вот туман - явление редкое, порой о нем на месяцы забывают. А секрет прост, для максимального эффекта потребуется и максимальный уровень влажности . В сухом климате такие явления встречаются только при очень низких температурах, экстремально низких.

Так что в основе любого тумана лежит перемещение теплого и холодного воздуха , контакт и своеобразный «конфликт» двух этих сред, заканчивающийся испарением влаги в окружающую среду.

Как сделать туман в домашних условиях?

Туман можно создать и искусственно. Вопрос лишь в масштабах и целях:

У себя дома понадобится:

• Пустая бутылка, желательно литровая. На одну треть, заполненная горячей водой.
• Капля водки, которую следует добавить к воде.
• Щипцы для льда и, собственно, кусочек льда. Его надо будет держать у самого горлышка.

Вот и вся нехитрая схема. Конечно же, не получится добиться густого и долгого тумана, но даже такой результат удивит гостей. Можно с этими же целями обзавестись специальной машинкой, которая на основе этих же принципов будет производить туман в промышленных масштабах. Но это дорогостоящий вариант и громоздкая аппаратура. Для тех, кто не ищет легких путей.

Формирование тумана по этапам

Ничего секретного в образовании тумана нет, физики раскрыли тайну этого природного явления столетия назад. Вот как происходит образование тумана в атмосфере :

1. В атмосфере происходит постоянная циркуляция воздуха.
2. Теплые и холодные массы перемещаются, заменяя друг друга.
3. Во время перемещения происходит конденсации и испарение влаги.
4. Вода может испаряться и с поверхности водных источников, если окружающая температура несколько ниже температуры воды.
5. Капельки фиксируются на какой-либо поверхности и на некоторое время задерживаются в воздухе.
6. Задержка наблюдается на протяжении нескольких часов, как правило. В это время поверхность затянута легкой дымкой и значительно снижена видимость.

Туман может стать испытанием для тех, кто страдает от хронических заболеваний легких. Чаще всего проблемы возникают при смоге. Сниженная видимость повышает риск аварий, так что автомобилистам необходимо либо быть крайне внимательными, либо на пару часов ограничить свое пребывание за рулем транспортного средства.