(АВТОРСКАЯ СТАТЬЯ, СПЕЦИАЛЬНО ДЛЯ ГРУППЫ).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Град (Hail) – продукт интенсивной конвективной деятельности и восходящих потоков в грозовом облаке.
ВРЕМЯ ГОДА: В основном в теплое время года. В случае с термической конвекцией возникает после полудня, когда воздух интенсивно прогревается. В случае с динамической конвекцией может возникать в любое время суток.
НЕКОТОРЫЕ ПОЯСНЕНИЯ:
1.ДИНАМИЧЕСКАЯ КОНВЕКЦИЯ – конвекция, связанная с продвижением холодного фронта в сторону очень теплого воздуха и его последующим поднятием до уровня конденсации.
2.ТЕРМИЧЕСКАЯ КОНВЕКЦИЯ - конвекция, связанная с интенсивным прогревом ограниченного объема воздуха и его последующим поднятием до уровня конденсации.
3.УРОВЕНЬ КОНДЕНСАЦИИ – уровень, на который нужно подняться воздуху, для того, чтобы содержащиеся в нем водяной пар достиг состояния насыщения (основание облака).
4.УРОВЕНЬ КОНВЕКЦИИ - уровень, на котором температура восходящего воздуха (который теплее окружающего и соответственно легче) выравнивается с температурой окружающего воздуха и восходящие токи конвекции затухают (Тч = Токр). Тч – температура частицы( некоторого объема) воздуха, Токр – температура окружающего воздуха.
Пока Тч > Токр конвекция будет продолжаться. Чем больше Тч > Токр, тем интенсивнее конвективные токи (конвекция), тем выше высота облака, тем вероятность выпадения крупного града.
5.ФОРМУЛА ДЛЯ ОСНОВАНИЯ ОБЛАКА: H = 122*(Тв-Тр),
где Тв – температура воздуха,
Тр- точка росы.
Если Тв=Тр, тогда влажность равна 100% и высота облака равна 0м (туман).
Если Тв>Тр на более 20 градусов, тогда H =122*20 > 2440 метров. Если основание облака больше 2440 метров, тогда осадки не доходят до земли – наблюдается вирга.
6.СКОРОСТЬ ВОСХОДЯЩЕГО ПОТОКА (updraft)– скорость с которой растет облако.
Высота между уровнем конденсации и уровнем конвекции представляет собой высоту облака. Для элементарного определения вероятности выпадения града можно пользоваться значениями СAPE и Li( ПОДРОБНЕЙ ЗДЕСЬ
http://protivsmi.at.ua/news/chast_1_cape_i_li/2016-03..).
ГДЕ ФОРМИРУЕТСЯ: в кучево-дождевых облаках или суперячейках (мультиячейках).
ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ РАЗМЕР: от скорости восходящих потоков.
КАК ФОРМИРУЕТСЯ: Град, как правило, сначала начинает формироваться на маленьких замерзших каплях дождя или мягких частиц льда. Градины также могут содержать в себе камешки, листья, насекомых. Все то, что может захватить с собой мощный восходящий поток воздуха. Град может не доходить до земли и таять ниже основания облака либо разрушатся под воздействием других видов осадков. Размер градин увеличивается в зависимости от интенсивности восходящих потоков в облаке.
Чтобы образовался град размером как мяч для игры в гольф (4.6 см) нужно не менее 10 млрд. переохлажденных капель, которые должны оставаться в облаке от 5 до 10 минут. Например, для формирования одной дождевой капли требуется около 1 млн. капель воды.
Градины, которые имеют диаметр больше 5 см, формируются в основном только в суперячейках, которые имеют колоссальные размеры и образованы мощными восходящими потоками.
Для того, чтобы градины начали расти, нужно, чтобы они наращивали дополнительный лед, т.е. должен происходит процесс аккреции (наращивание дополнительной массы).
Значит, мелкая градина должна попасть в участок облака, где присутствуют переохлажденные капли (капли, которые остаются в жидком состоянии, несмотря на отрицательную температуру), т.е. в область облака, где температура ниже 0 градусов (нулевая изотерма). Сухой слой в облаке также помогает в развитии града, потому что очень влажный воздух сохраняет больше тепла. А это значит, что градины в чрезмерно влажной атмосфере не замерзают должным образом. Это одна из причин, почему в тропических ураганах НЕ ВЫПАДАЕТ ГРАД
(ЛИБО НЕ ДОЛЕТАЕТ ДО ЗЕМЛИ).
УРОВЕНЬ НУЛЕВОЙ ИЗОТЕРМЫ: Исследования показали, что град образуется, когда зона нулевой изотермы находится в пределах 2200-2800 метров. Если этот уровень выше, то градины тают, не достигая земли. Если же уровень ниже 2200 метров – это обычно указывает на относительно холодный слой воздуха на низких уровнях, а это значит, что восходящие потоки не слишком развиты для образования града.
СЛЕДУЕТ ЗАПОМНИТЬ, что если Т0>2.8 км – град не доходит до земли; если Т0<2.2 км – град не образуется.
Для образования града нужно, чтобы мелкий град находился выше нулевой изотермы определенное кол-во времени. Но так как есть гравитация, которая будет тянуть град к земле, то нужна некая сила, которая будет помогать его удержанию на определенном уровне в облаке. Эта сила – восходящие потоки.
Если Fгр > Fвп, тогда град не может больше удерживаться в облаке.
Существует предел, до которого восходящие потоки могут удерживать град в облаке. Пока градина маленькая она будет подниматься, потом наращивать массу и опять опускаться, где опять будет поднята восходящими потоками.Чем больше градина, тем больше силы нужно, чтобы "загнать ее" в зону переохлажденных капель. Становится понятным, почему размер и масса града зависит от скорости восходящих потоков. Ведь слабый восходящий поток не способен удержать тяжелую градину в облаке долгое время.
СКОРОСТЬ ВОСХОДЯЩИХ ПОТОКОВ: Для самых маленьких градин требуется скорость восходящих потоков около 10-15 м/с. Для града размером в мяч для игры в гольф эта скорость составит уже 25 м/с.
Для очень крупного града – 45 м/с.
В сильных восходящих потоках градины в хаотичном движении воздуха могут разбиваться друг с другом, а также «склеиваться» с другими градинами, придавая им странную форму.
http://www.islandnet.com/~see/weather/elements/hailfo..
ФОРМА ГРАДА: Непрозрачный слой льда градины образуется, когда градины собирают небольшие переохлажденные жидкие капли воды, которые быстро замерзают от малейшего удара, тем самым захватывая пузырьки воздуха и придавая граду молочный цвет.
Если градина воздействует с более крупными переохлажденными каплями, то заморозка происходит медленнее, что позволяет пузырькам воздуха «убежать» с градины и таким образом формируется прозрачный град.
СЛЕДУЕТ ЗАПОМНИТЬ, что белый град – следствие быстрой заморозки маленьких переохлажденных капель, прозрачный град – следствие более медленной заморозки более крупных переохлажденных капель, а бело-прозрачный град – следствия разного времени заморозки переохлажденных капель разного размера.
https://pwlinfo.wordpress.com/category/thunderstorms/
