Образование облаков

Облака возникают в результате конденсации водяного пара в свободной атмосфере. Помимо рассмотренных выше процессов перемешивания, приводящих к насыщению, конденсация водяного пара в атмосфере происходит из воздуха, который в результате подъема адиабатически охладился до точки росы. Подъем же воздуха в атмосфере определяется тремя основными причинами. Когда движущийся в горизонтальном направлении воздух встретит на своем пути барьер в виде холмов или горных хребтов, он должен обойти его сверху или сбоку, если только он не накапливается позади этого барьера. Если барьер имеет не слишком малое горизонтальное простирание, воздух сначала начнет опускаться и скапливаться позади него, однако следующая воздушная масса будет вынуждена подниматься выше барьера, чтобы преодолеть его. Если воздушная масса поднялась над таким орографическим барьером на 500 м и если при этом не произошло насыщения, ее температура понизится на 5°С. Возможно, на некоторых уровнях воздушная масса достигнет точки росы и при этой степени охлаждения, что приведет к формированию облаков. На других же уровнях точка росы не будет достигнута. В воздушном потоке за препятствием могут развиться колебания, известные под названием подветренных волн. В ходе волнообразного процесса в поднимающемся вверх воздухе происходит конденсация водяного пара и могут возникнуть неподвижные двояковыпуклые (линзовидные) облака; при опускании воздуха происходит испарение конденсата.

Второй из причин подъема воздуха является горизонтальная конвергенция воздушных масс. Если это происходит в достаточно крупном масштабе, то на этот процесс влияет вращение Земли, что приводит к образованию циклонов. Часто в средних и высоких широтах в результате этого в соприкосновение вступают две различные воздушные массы. При этом одна из них, обладающая меньшей плотностью, поднимается вверх. Такой подъем воздуха вдоль границы, или фронта, который разделяет различные воздушные массы, обычно называется фронтальным подъемом.

Третьей причиной является нагревание воздуха вблизи поверхности Земли, в результате чего он становится менее плотным и поднимается вверх. Этот процесс называется конвекцией. В главе 6 будут рассмотрены факторы, контролирующие то состояние, при котором воздушный столб оказывается неустойчивым и начинается конвекция, а также процессы, определяющие высоту, которой достигает конвекция. В жаркий солнечный день воздух в горах может прогреться в достаточной мере и вызвать конвекцию, но этот процесс может начаться и под воздействием другой причины-наличия воздушной массы, которая поднялась над орографическим барьером. В данном случае имеется уже не одна, а две причины, приводящие к подъему воздуха.