Страница 25 из 43
Зарождение грозы - это суперразвивающийся термический процесс, тип суперразвития, растущего не вширь, а обязательно по вертикали. Действительно, если инверсионный слой или даже слой сухого воздуха расположен над грозой, то облако будет ограничено по высоте. Отличие нормального облака над сильным, мощным термическим потоком от грозовой тучи в том, что вторая имеет ярко выраженную башню, растущую вверх.
Грозовое облако растет в размерах, достигает большой высоты и становится "тепловым насосом", что-то наподобие дымохода у камина. В нем начинается обледенение верхней части, и она уже состоит из переохлажденных капель, снежинок и ледяных кристаллов, в то время, как внизу продолжается нагрев. Результатом этого являются мощные потоки вверх. Этот "насос" в верхней части облака сосет теплый воздух, находящийся внизу и по сторонам. Такое облако само поддерживает свой продолжающийся рост до готовой, сформировавшейся грозовой тучи, если не ослабевает подпитка влажным воздухом.
На стадии развития гроза не влияет очень сильно на местные ветры, но она может угнетать восходящие потоки на некотором расстоянии вокруг нее и вызывать на обширной территории нисходящие потоки.
Стадия максимального развития начинается по достижении облаком максимальной высоты после уровня замерзания. Десять или пятнадцать минут после этого ледяные кристаллы растут до града. Когда размеры градин превышают те, которые может удержать направленное вверх течение, начинается его выпадение. Продолжающиеся вверх течения (от 10 м/с), могут задуть градины обратно наверх, и это является причиной их дальнейшего роста. Чтобы удержать ледяные образования, достигающие размеров бейсбольного мяча должен быть поток не менее 30 м/с (112 км/ч).
На этой стадии гроза обычно достигает высоты - 10 км. Некоторые монстры простираются к тропопаузе и достигают вершиной 15-18 км. Если вершина грозовой тучи доходит до струйного течения, то она будет двигаться вместе с ним и принимать характерную форму наковальни. Это также приводит к резкому усилению охлаждения при увеличении скорости потока воздуха вверх. Одним из признаков созревшей грозы является образовавшаяся сверху наковальня. Все опасности грозовой ситуации присутствуют именно на этой стадии.
В процессе продолжения грозы, облако становится еще темнее, большей влажности и перерастает в мощное кучево-дождевое. Град создает под уровнем замерзания мощный нисходящий поток. Падая, капельки объединяются в более крупные. Потоки вниз становятся более мощными и скоростными, чем вверх, дождь и град выпадают на землю. Скоростные движения воздуха в облаке вверх и вниз переносят электрические заряды и сверкают молнии. Часты мощные нисходящие потоки и сильные порывы. Под тучей присутствуют потоки вверх и вниз, но первые теперь занимают пространство только на наветренной стороне.
С продолжением мощных нисходящих потоков холодные массы переносятся с высоты вниз. Этот охлаждающий эффект, а также выпадение осадков прекращает прогрев поверхности, восходящие потоки ослабляются, и гроза затухает. Обычно, чрезмерная влажность в облаке приводит к очень мощным осадкам. Молнии и нисходящие потоки могут еще продолжаться на стадии разрушения.
Полный цикл описанных событий занимает от 30 минут до часа или примерно 20 минут, проведенных в стадии максимального развития. Некоторые грозы живут намного дольше. Не все грозы образуются одинаково. Одни мощнее, другие развиваются более медленно. Рассмотрим различные варианты гроз.
Изолированные (isolated) грозы - это грозы, которые развиваются в середине воздушной массы от конвекционных процессов, конвергенции под циклоном при притоке в нее теплого, влажного воздуха. Такая гроза может быть днем или ночью, и очень суровой во влажных районах. Грозы, которые развиваются в горных районах, зарождающиеся от динамических воздушных потоков, тоже можно классифицировать как изолированные, но они могут объединяться в грозовые полосы над горными цепями. Такие грозы особенно часты после обеда или ранним вечером.
Вставные (embedded) грозы - это грозы, находящиеся внутри большой площади облаков, обычно слоистых. Во время формирования вставной грозы ее основание темнее основного слоя облаков. Такая гроза часто образуется при прохождении теплого фронта в восходящем потоке теплого воздуха. Вставные грозы имеют тенденцию быть менее суровыми, потому что восходящий поток воздуха в теплом фронте медленный и сплошной слой облаков уменьшает прогрев поверхности. Но они могут нести смертельную опасность пилотам, которые не готовы определить наличие такой грозы в сплошном слое облаков. Часто предупреждением служит звук грома. Но бывают случаи, когда невозможно услышать его в воздухе. Надо определять наличие грозы визуально по более темному месту в облаках и по прогнозам погоды, которые предупреждают о ее возможности.
Шквальные линии - это устойчивая стена гроз, работающих вместе. Это линия гроз, которые вообще-то живут отдельно, но настолько близко, что создается впечатление единой линии. Шквальные линии часто возникают в условиях холодного фронта с сильными восходящими потоками. Грозы этого типа очень мощные.
Высотные грозы возникают над более сухими территориями, где точка росы на высоте 5000 м или около этого. Грозы в этом случае формируются при низком давлении на высоте и наиболее активны после обеда, но могут возникать и днем и ночью. Характерной особенность высотных гроз является то, что капли дождя редко достигают поверхности земли, успевая высохнуть во время падения. Это испарение охлаждает воздух, сквозь который капли пролетают.
Грозы представляют собой реальную опасность для авиаторов. Потрясающий поток воздуха вверх, часто превышающий скорость 160 км/ч (!!!), может засосать в облако любой летательный аппарат. Без приборного оснащения (включая указатель крена и тангажа), пилот будет не в состоянии управлять летательным аппаратом в условиях грозовой турбулентности. Она же может разрушить летательный аппарат.
К тому же, когда поток в туче несет вас вверх, вы можете столкнуться с кислородным голоданием или переохлаждением, каждое из этих явлений может быть фатальным само по себе.