Грозовые облака по своей сути являются суперразвитыми термическими кучевыми облаками. Для их образования необходимы мощная термическая активность и высокая влажность приземного воздуха. Рассмотрим процесс образования и жизненный цикл грозового облака.
В утренние часы яркое солнце обещает пилотам термичную погоду, что гарантирует хорошие маршрутные полеты. Действительно, ночная инверсия быстро разрушается и появляются первые, но уже достаточно активные потоки. Поскольку прогрев земной поверхности неравномерен, то и мощности расположенных по соседству потоков не одинаковы. Термик 2 оказался сильнее своих соседей 1 и 3 (смотри рис. 135).
Рис. 135. Начало термической активности.
Над потоками появляются первые вспышки кучевых облаков. Очевидно, что над более сильными потоками облака формируются активнее (смотри рис. 136).
Рис. 136. Начало образования кучевых облаков.
Большее выделение тепла за счет конденсации пара в облаке 2 приводит к еще большему увеличению мощности восходящего потока в 2 по сравнению с 1 и 3.
Нижняя граница кучевых облаков на этом этапе обычно располагается на высоте 1000-1500 метров. Их вертикальная мощность составляет до 1000-2000 метров. Скорости восходящих и нисходящих потоков не превышают 3-6 м/сек. Видимость в облаке 35-45 м. Эти облака пока еще безопасны, и их можно прекрасно использовать для выпаривания.
Быстрый рост мощности облака 2 приводит к тому, что его нисходящие потоки начинают как бы подавлять термики 1 и 3. На самом деле нисходящие потоки от 2 не подавляют термики 1 и 3, а перенаправляют их и заставляют питать быстрорастущее облако 2 (смотри рис. 137).
Рис. 137. Кучевое облако превращается в мощное кучевое.
Облако 2 отрывается от питавшего его термика. Оно начинает жить своей жизнью, продолжая быстро увеличиваться уже только за счет засасывания масс приземного влажного воздуха благодаря внутреннему прогреву. Облака 1 и 3 исчезают. А облако 2 заметно темнеет из-за увеличения содержания в нем воды.
Кучевое облако, быстро развиваясь по вертикали, достигает высоты 4-5 км и превращается в мощное кучевое. Его основание опускается до 600-1000 м. В это время внутри облака наблюдаются потоки со скоростями до 10-15 м/сек. Видимость в облаке уменьшается до 20-25 м. Потемнение нижней кромки облака, увеличение его ширины и вертикальных скоростей потоков под облаком должны послужить сигналом пилоту СЛА к немедленному уходу из-под облака вниз.
Восходящий поток продолжающего свой рост облака затягивает капли воды на большую высоту, где они превращаются в град. Затянутые в облако массы воды и образовавшийся град удерживаются во взвешенном состоянии благодаря продолжению подпитки облака влажным приземным воздухом. Размеры облака продолжают увеличиваться. Вершина облака может достигнуть высотных атмосферных течений. В этом случае на вершине облака образуется так называемая «наковальня». Она является признаком уже вполне созревшей грозы (смотри рис. 138).
Рис. 138. Созревшее грозовое облако
с наковальней на вершине.
Выросшее грозовое облако оказывается в состоянии неустойчивого равновесия. С одной стороны, накопленные массы воды и града стремятся опуститься вниз. С другой, подпитка облака теплым и влажным приземным воздухом создает восходящий поток, удерживающий их на высоте и, кстати, продолжающий гнать наверх все новые и новые массы влаги.
Вершина развитого грозового облака поднимается до высоты 7-10 км, основание опускается до 300-600 м. Скорости восходящих и нисходящих потоков в нем могут достигнуть 20-30 м/сек.
После высасывания всей влаги приземного воздуха или при переходе в более сухой район подпитка грозового облака уменьшается. Это нарушает равновесие, и накопленные в облаке массы воды и града лавинообразно опускаются вниз, затягивая за собой холодный воздух верхних слоев атмосферы. Быстрое перемещение больших объемов воды и воздуха приводит к возникновению разрядов статического электричества. Сверкают молнии. Гремит гром. Нисходящие потоки воздуха создают под облаком зону сильных порывов ветра. Активная грозовая деятельность длится обычно 20-30 минут.
Нисходящие потоки холодного воздуха стабилизируют приземные слои атмосферы. Подавлению термической активности также способствуют быстрое охлаждение земной поверхности дождем и охлаждение воздуха за счет частичного испарения дождевых капель.
После подавления термической активности и потери избыточной влаги грозовое облако начинает постепенно рассасываться.
Продолжительность жизненного цикла грозового облака в среднем составляет от 1 до 5 часов. Признаком начала формирования грозового облака является появление под быстрорастущим кучевым облаком очень широкого и поэтому относительно спокойного восходящего потока с вертикальной скоростью около 1-2 м/с. Пилоту не следует обманываться, рассчитывая на приятное парение в таком легкообрабатываемом потоке. Лучше, не дожидаясь его усиления, приземлиться, чтобы не оказаться втянутым в грозовую тучу.
В поток под грозовым облаком легко войти, но из него очень трудно выйти.
Источник статьи: http://firstep.ru/kulp/theory/lection-04-12.php