2.4 Поля вологості, хмарності та опадів

Поле вологості є складним дискретним полем, особливо у земної поверхні, що пояснюється великою мінливістю вологості за рахунок різноманітних факторів (зміна температурного режиму, випаровування, конденсація тощо).

В синоптичній практиці найчастіше використовують такі характеристики, що описують вологість повітря, як значення точки роси та її дефіцит, відносна та питома вологість.

Водяна пара надходить до атмосфери через випаровування води з водних поверхонь, а повітряні течії переносять її до різних регіонів земної кулі. Неоднорідність підстильної поверхні дуже сильно позначається на вмісті водяної пари і найбільший її вміст відзначається над океанами.

Наявність значних горизонтальних градієнтів вмісту водяної пари у поєднанні з наявністю переносу повітря веде до істотних адвективних змін водяної пари, які за сприятливих умов можуть досягати декілька г/кг за добу. В змінах вологовмісту істотну роль відіграє вертикальний обмін, причому вертикальний потік вологи визначається її вертикальним градієнтом та коефіцієнтом турбулентного обміну. Найчастіше питома волога з висотою зменшується і в цьому випадку потік водяної пари спрямований знизу уверх.

Поле хмарності описується характеристиками, що визначаються інструментально (висота нижньої і верхньої межі) та візуально (кількість та форма хмар).

Для поля хмарності характерне існування хмарних систем у вигляді смуг, осередків, гряд, вихорів різного масштабу. Горизонтальна довжина хмарних систем варіюється від 10 до 10⁴ км.

При синоптичному аналіз хмарні системи підрозділяють на фронтальні та внутрішньомасові.

Фронтальні хмарні системи утворюються завдяки зонам висхідних вертикальних рухів вологого повітря на атмосферних фронтах, в основному у циклонах та улоговинах. Основну частину системи становлять хмари As і Ns, а часто також Cs і Сі. Горизонтальна довжина такої системи становить 1000 км, а вертикальна потужність – 9-10 км.

Внутрішньомасові хмарні системи підрозділяються на два типи: шаруватоподібні та конвективні.

Шаруватоподібні хмарні системи – це хмари St і Sc такого ж горизонтального розміру, що й фронтальні, але меншої вертикальної потужності (1-2 км). Вони утворюються при переміщенні відносно теплого, стійко стратифікованого вологого повітря над холодною підстильною поверхнею. Мезомасштабні шаруватоподібні хмарні системи (горизонтальний масштаб до 100 км) утворюються під висотними інверсіями в антициклонах.

Конвективні хмарні системи – це гряди чи осередки купчастих, потужних купчастих або купчасто-дощових хмар, які утворюються у нестійко стратифікованому вологому повітрі.

Поле опадів значно складніше за поле хмарності. Обложні опади, як правило, мають фронтальне походження, а зливові опади мають осередковий характер.

Обложні опади частіше випадають з системи хмар As-Ns. Інтенсивність цих опадів залежить від вертикальної потужності хмари. Зона обложних опадів, що випадають з As-Ns, може поєднатися із зоною обложних опадів, що випадають із достатньо потужних внутрішньо масових шаруватоподібних хмар, хоч для останніх найбільше характерні мрячні опади.

Зливові опади випадають з купчасто-дощових хмар як внутрішньомасового, так й фронтального походження.