Kondenzáció a légkörben Troposzféra: a légköri víz 99%-a. A víz állandó fázisátalakulásban van, az adott terület időjárása szempontjából leglényegesebb a kondenzáció (kicsapódás) kicsapódás). A légköri kondenzáció: felületen vagy térfogaton belül. A felületi kondenzáció: : a kicsapódás a levegővel közvetlenül érintkező testek (pl. talaj, növények, épületek, elektromos vezetékek, stb.) felszínén történik ún. nem hulló vagy mikrocsapadékok, (harmat, a dér, zúzmara). A térfogaton belüli kondenzáció: : a légtömegben egyszerre igen sok apró vízcsepp, vagy jégkristály keletkezik, amelyek az addig átlátszó levegőt elhomályosítják köd vagy felhő (talajközeli vagy a magasabban fekvő légrétegben). A kettő fizikai értelemben = : felhőnek vagy ködnek nevezzük a légkör olyan összefüggő részét, amelyben az igen kisméretű vízcseppek vagy jégkristályok olyan nagy számban lebegnek, hogy a napfény (napsugárzás) útjában akadályt jelentenek. Kondenzáció előfeltétele: túltelített levegő e>e, t< tökéletesen tiszta levegőben a kondenzációs vízcsepp csak igen nagy, mintegy hatszoros túltelítettség (e 6E) esetén jelenik meg. Hatszoros túltelítettség a légkörben nem fordulhat elő. Az első cseppek vagy jégkristályok (felhőelemek) létrejöttéhez a légkörben lebegő aeroszol részecskékre, ún. kondenzációs magvakra van szükség. Szerepük: 1. A rájuk tapadó vízmolekulák már nem molekuláris, hanem jóval nagyobb vízcseppeket képeznek. Így 1-5 %-os túltelítettség elegendő. 2. A kondenzációs magvak jelentős része nedvszívó (higroszkópos), vízben feloldódnak. A vizes oldatok fölött azonos hőmérsékleten a telítési gőznyomás kisebb, mint tiszta víz fölött tovább csökken a kondenzációhoz szükséges telítettség mértéke. A telítési gőznyomás (E r ) függése a cseppsugárzástól (r) 10 C-on A légkörben lebegő kondenzációs magvak tehát biztosítják, hogy a kicsapódás már csekély túltelítettség esetén is bekövetkezzék. A levegő túltelítettsége elvileg háromféle módon következhet be: 1. csökken a fajlagos térfogat (figyelmen kívül hagyható, mert a légkörben a térfogat csökkenése csak leszálló légmozgásoknál lehet). 2. azonos hőmérsékleten és fajlagos térfogaton a gőznyomás emelkedik (bepárolgás) ha a viszonylag nagy kiterjedésű párolgó vízfelszín hőmérséklete magasabb, mint a vele érintkező levegőé. a tengerek, tavak, folyók, mocsarak fölötti ködképződés előidézője, elsősorban az őszi-téli hónapokban. 3. csökken a hőmérséklet, miközben a gőznyomás nem változik A felhők és a ködök keletkezésének legfontosabb oka: a levegő hőmérsékletének csökkenése. A levegő lehűlése a következő módokon mehet végbe: 1. Érintkezés: a levegő nálánál hidegebb felszín (fagyos talaj, hótakaró) fölé áramlik áramlási köd. 2. A felszíni kisugárzás következtében az éjszaka lehűlt talaj fölötti levegő is lehűlhet arra a hőmérsékletre, tehát a harmatpontjára vagy az alá, amelyen a benne lévő vízgőz telítetté válik. A kondenzáció csak a talaj közeli vékony rétegben zajlik kisugárzási köd. 1
3. Keveredés: két különböző hőmérsékletű és a telítettséghez közel álló légtömeg keveredik össze. A beálló közös hőmérsékleten a vízgőz telítetté válik keveredési köd vagy felhő. A levegőrészecskék lehűlésének, felhők keletkezésének is leghatékonyabb módja: adiabatikus tágulás,, az emelkedő (felszálló) légmozgásokban a légnyomás csökkenésének hatására. A legnagyobb kiterjedésű és vastagságú felhők a frontális emelkedések során alakulnak ki. A felhők osztályozása A kondenzáció során kialakult felhőket több szempont szerint osztályozhatjuk. A felhők alakja azokra a fizikai folyamatokra utal, amelyek létrehozták őket. Három alapvető forma: réteges vagy sztrátusz tusz típusú felhő: vízszintes kiterjedése a vastagságához képest nagy; gomolyos vagy kumulusz típusú felhő: vastagsága ga a vízszintes kiterjedéshez képest nagy; vastag rétegfelhő: : mindkét irányú kiterjedése nagy. Halmazállapotukllapotuk szerint megkülönböztetünk folyékony (vízcseppek), szilárd (jégszemek) és vegyes halmazállapotú felhőket. A felhők magasságát alsó felületüknek, az ún. felhőalapnak a talajfelszíntől mért távolságával val jellemezzük. Eszerint lehetnek alacsony szintű (2 km alatt), középmagas szintű (2-6 km között )és magas szintű felhők (6 km fölött). A halmazállapot llapot és s a magasság g között nyilvánval nvaló összefüggés van: az alacsony szintű felhők túlnyomórészt vízcseppekből állnak, a középmagas szintűek nagy része vegyes halmazállapotú, míg a magas szintű felhők kizárólag jégkristályokat tartalmaznak. Megkülönböztetjük még az ún. függőleges felépítésű felhőket, amelyeket ugyan a felhőalap magassága szerint az alacsony szintűek közé lehetne sorolni, de vastagságuk guk olyan nagy, hogy a tetejük belenyúlik lik a középmagas, sőt gyakran a magas szintű felhők tartományába. A felsorolt osztályozási szempontok szerint megkülönböztetett 10 fő felhőfajta (felhőnem) elnevezése, jelölée és s legfontosabb jellemzői: Magas szintű felhők: 1. Pehelyfelhő vagy Cirrus, Ci. Finom, rostos, fonalas szerkezetű, különálló felhők. Saját árnyéka nincs (áttetsző vagy átlátszó), általában fehér színű, gyakran selymes fényű. Majdnem kizárólag jégkristályokból áll. 2. Magas szintű gomolyos rétegfelhő vagy Cirrocumulus, Cc (bárányfelhő). Igen apró gomolyokból, bordákból tevődik össze, amelyek csoportokba, sorokba rendeződnek. Árnyékot nem vet, döntően jégkristályokból áll. 3. Magas szintű rétegfelhő vagy Cirrostratus, Cs. Vékony fehér fátyol, amely a Napot vagy a Holdat nem takarja el, de halojelenséget okoz. Főleg jégkristályok alkotják. Pehelyfelhő vagy Cirrus, Ci. 2
2009.12.07. Pehelyfelhő vagy Cirrus, Ci. Magas szintű gomolyos rétegfelhő vagy Cirrocumulus, Cc (bárányfelhő). Pehelyfelhő vagy Cirrus, Ci. Magas szintű gomolyos rétegfelhő vagy Cirrocumulus, Cc (bárányfelhő). Magas szintű rétegfelhő vagy Cirrostratus, Cs. Magas szintű rétegfelhő vagy Cirrostratus, Cs. 3
Középmagas szintű felhők: 4. Középmagas szintű réteges gomolyfelhő vagy Altocumulus, Ac. Fehéres vagy szürke felhőréteg vagy felhőfolt, amit lapos gomolyok és s lapocskák k alkotnak. Árnyéka lehetséges. A mi szélességünkön általában vízcseppekből áll, de télen vagy magasabb szélességeken állhat jégkristályokból is. 5. Középmagas szintű rétegfelhő vagy Altostratus, As. Rostos vagy sávos szerkezetű réteg, szürkés vagy kékes kes színű. Részben vízcseppek, részben jégkristályok alkotják k (vegyes halmazállapotú), a Nap vagy a Hold csak elmosódva látszik rajta keresztül. Csapadék (eső vagy hó) hullhat belőle. Középmagas szintű réteges gomolyfelhő vagy Altocumulus, Ac. Középmagas szintű réteges gomolyfelhő vagy Altocumulus, Ac. Középmagas szintű rétegfelhő vagy Altostratus, As. Alacsony szintű felhők: 6. Alacsony szintű réteges gomolyfelhő vagy Stratocumulus, Sc. Lapos részekből vagy gomolyokból álló réteg vagy folt. Szürkés színű, helyenként sötétebb foltokkal. Gyenge csapadékot képes okozni. Általában vízcseppekből áll, de hideg időben tartalmazhat hó- és jégkristályokat is, ilyenkor halojelenséget idézhet elő. 7. Alacsony szintű rétegfelhő, Stratus, St. Egyenletes szürke felhőréteg, amelynek szerkezete a ködéhez hasonló. Vízcseppekből áll, szemerkélő eső, hó vagy hódara hullhat belőle. A halo jelenség 4
2009.12.07. Alacsony szintű ré réteges gomolyfelhő vagy Stratocumulus, Sc. Alacsony szintű rétegfelhő, Stratus, St. Függőleges felépítésű felhők. 8. Gomolyfelhő vagy Cumulus, Cu. Elk Elkü ülönült, által ltalá ában sűrű, éles kö körvonal rvonalú ú felhő, amely fü függőleges irá irányban gomolyszerűen, kupolaszerűen vagy tornyosan fejlődik. A felső, napsü naps ütötte ré részei ragyogó ragyogó feh fehé érek, alsó alsó része sötét és szinte pontosan ví vízszintes. Által ltalá ában vízcseppekből áll, a magasabb tornyok felső rész szé ében azonban lehetnek hó hó- és jé jégkrist gkristá ályok. Konvektíív felá Konvekt feláraml ramlá ások ré révén keletkezik, egyik alfaja adhat zá záporszerű csapadé csapadékot is. 9. Zivatarfelhő vagy Cumulonimbus, Cb. A Cumulus tová továbbfejlőd bbfejlődé éséből keletkező hatalmas felhőtorony, amelynek teteje mé mélyen benyú beny úlik a troposzfé troposzféra fagypont alatti hőmé hőm érs rsé ékletű felső ré rétegeibe, sőt a sztratoszfé sztratoszf érába is. Felső ré része olyan fehé fehér, mint a Ci, és gyakran ülő alakban szé szétter tterü ü l. Zá Záporos, zivataros csapadé csapadék; eső, hó hó vagy jé jégeső hullik belőle. Gomolyfelhő vagy Cumulus, Cu. Zivatarfelhő vagy Cumulonimbus, Cb. Cb. 5
10. Esőrétegfelhő vagy Nimbostratus, Ns. Szürke, gyakran sötétszürke felhőréteg, amelyből szinte állandóan hullik eső vagy hó. Vegyes halmazállapotú. Esőrétegfelhő vagy Nimbostratus, Ns. A fenti felhőnemeket (fő felhőfajtákat) ) a formai jegyek pontosításával a felhőfajtákat kapjuk. A 14 felhőforma megkülönböztetésével összesen 36 felhőfajtát kapunk, mivel nem minden fő felhőfajtához hoz tartozik minden felhőforma (a Ns-hez és s az As-hez pl. egy sem). A felhőfajták meghatározását bizonyos változatok megjelölésével lehet tovább pontosítani. tani. Így összesen több mint 250 felhőtípust lehet megkülönböztetni. 6