Meteorológiai kezdőcsomag: Grimpix felhőatlasza

Én a helyedben nem olvasnék tovább, mert ez csak egy saját jegyzet, hanem egyből ezt a mozaikos 3D tananyagot nézném meg (5 anyag / hét ingyenes - színes szagos, közérthető). Itt a magyar elnevezésekkel találkozunk, ami segítség azoknak, akik nem ismerik a hülye latin elnevezések jelentését, mert ha csak azt hallod meg, hogy ez a felhő tisztára cirmos-státusz, vagy cicus-cunnilingus, akkor máris tévúton vagy. A felhők azonosítását a nyelvi akadályon túl sok más tényező is gátolja. Például pont felettünk van, nem látunk rá oldalról, mint egy infografikára, nincsenek viszonyítási pontjaink (hegyek, más felhőrétegek, repülőgépek), amivel legalább a magasságukat belőhetnénk. ezért szoktak tévedni a felhőfelismerő AI applikációk is. (Itt egy bővebb családfája a felhőknek, latin nevezékekkel, itt meg magyarul és képekkel. Ebben a videóban nagyon érthetően mindent megtalálsz a felhőképződésről.

Forma szerint a felhők lehetnek cumulusok, vagyis gomolyok (dinamikusabb, gyorsabb, konvektív mozgás okozza), illetve stratusok, vagyis rétegek (lassúbb lehűléssel jönnek létre) A stratus név  nem a sztratoszférára utal, mint sokáig hittük. Ezek kombinálásából képezhető az összes felhőtípus.

Magasság szerint, a felhők szempontjából három rétegben szokás gondolkozni, legfölül vannak a cirrus-félék, vagyis pehely-, fátyol-, és bárányfelhők (háló, hajtincs, tollú szerkezetek). Elmosódott szegélyűek, jég alapúak (tizedmilliméter nagyságrendű kristályok) a nagy magasság miatt. A képeken cirrusok és cirrostratuszok vannak, a Napot (többnyire) nem zárják el, és a jégkristályok csudi optikai jelenségeket okozhatnak. 

Cirrus

Cirrusok, cirrostratusok és a Napkutya

Cirrocumulus és cirrostratus keverék

Cirrostratus

A középső réteg az alto-felhőké (lepel- és párnafelhő). A név eredetére nem sikerült megnyugtató magyarázatot találni, egyrészt magasat is jelenthet (a földhöz viszonyítva), de közepeset is (amennyiben a cirrus félék a szopránok). A cirro- és altocumulusokat nem mindig egyszerű megkülönböztetni egymástól. Ha apró, laposabb pamacsok vannak benne (de mihez viszonyítva, ugye), akkor inkább cirrocumulus, az altocumulus vastagabb, háromdimenziósabb (árnyékoltabb gomolyok). Ezek itt lent párnafelhők, vagyis altocumulusok. Tehát NEM bárányfelhők!

A magasabb altocumulusok alatt, a Gyergyói-medencére jellemző hőmérsékleti inverzió miatt, egy alacsony stratus is megjelenik:

Minden ami nem cirro-, vagy alto-, az legalul van. Ha nagyobbacska  hegy van a látóhatárunkon, az jól jelzi, hogy alto-felhővel van e dolgunk. Ha alacsony a felhőplafon, általában egy stratus (rétegfelhő), vagy stratocumulus (gomolyos rétegfelhő) lehet.

Stratus

Nimbostratus-gyanús felhőforma

Egy forma van, ami a teljes troposzférát be képes lakni, ez a viharfelhő, vagy zivatarfelhő, alul kontrasztos szegélyű gomolyos (vízpára, de ez sem mindig igaz), felül a sztratoszféra határához közel már cirrusos (jeges) szétterülő üllővel. 

Csapadék szerint egyszerűbb osztályozni őket. Amiből esik, hull, szállingózik, csöpög, abban a nimbo tag benne van. De míg a cumulonimbus esőpászmái jól körülhatárolhatóak (lóg az eső lába), addig a nimbostratusok esős zónái elmosottabbak. Ha villámlik és dörög, az cumulonimbus. Jégeső, zápor, durva szélvihar, szintén csakis cumulonimbus. Ha két napja csak egyfeszt esik egy szürke mosogatórongyból, az tutti nimbostratus.

Cumulonimbus

Egy nagyobb cumulonimbus, vagy nimbostratus?

A cumulusokra általában az is jellemző, hogy lapos az aljuk (itt éri el a levegő a harmatpontot), a tetejük meg karfiolos. Timelaps fotókon jól látszik, hogy alulról bele-belerobbannak a felsőbb légrétegekbe, majd visszaszállnak, elillannak. Ha nem ez történik, akkor előbb-utóbb cumulonimbussá nőnek. Bármilyen kicsi gomolypamacs is legyen (nagyobb függőleges kiterjedés nélkül), ha alul ömlik az eső, az cumulonimbusnak számít. 

Cumulusok jó úton haladnak a cumulonimbussá válás felé

A stratusok a stratocumulustól és a többi egybefüggő cumulusoktól leginkább abban különböznek, hogy kevésbé textúrázottak, és elzárják a napot.

Stratocumulus

Ha mégis átdereng a Nap a felhőtakarón, leginkább altostratus lehet, de ilyenkor inkább csak életlen fénypamacs a Nap, és nem okoz a fátyolszerű cirrostratusra (jégkristályokra) jellemző jelenségeket, mint amilyen például a napkutya. Ha esik, havazik belőle, de nincs a felhőtakaróban kontúr, csak szürke homály bármerre nézel, az nimbostratus. 

Erősen kevert szerkezetek, stratusok a hegyek között és fölöttük altostratusok:

Stratus a Brassói-medencében, altostratus és cirrostratus:

Önmagában a felhők felismerésének nagy sportértéke nincs, csak akkor, ha abból valamiféle prognózist tudunk kinyerni. De ettől még jó móka. Vannak felhő-kvízek is, amik szintén segítenek a gyakorlásban. Ez a videó is sokat segít, további két formát is bemutat, a lencse alakúakat (lenticular), és a mammatust (felhő-csöcsök a cumulonimbus hasán), amik azonban az eddigieknek a részei, deriváltjai. 

Másik érdekesség, a mesterséges felhő, a contrail, ami nem a conspiration szóból ered, mint azt elsőre hittük, hanem a condense-trailból. 

A meteoblue piktogramon tünteti fel a várható felhőtípusokat az előrejelzésben, de a windyn is megjeleníthetőek a felhők három magassági rétegre bontva.  

Szerintünk altostratus

Altocumulus és alul talán stratocumulus

Cumulonimbus?

Stratocumulus, vagy sima stratus felülről

Más osztályozás is szóba kerülhet, például eredet szerint, a hegyek sokféle felhőmintázatot képesek kialakítani (orografikus eredet). 

A köd egy stratus, amiben benne állunk. Felszínközeli stratuson átsütő Nap...

... illetve cirrusokon és cirrostratusokon átsütő Nap és Hold

A felhőjelenségek általában a troposzférára korlátozódnak, hiszen a sztratoszféra, a magasság további növekedésével már nem hűl, hanem fokozatosan felmelegedik (hőmérsékleti inverzió, UV elnyelés, meg ózonképződés stb.). Ezért a sztratoszféra elképzelhető úgy is mint egy fedő a fortyogó troposzférán. A troposzférában van a légkör molekuláinak a háromnegyede és a légköri víz majdnem egésze. A sztratoszféra nem olyan dinamikus, mint a troposzféra, amiben mindenféle légkörzési cellák vannak, a sztratoszférát hónapos-éves függőleges kicserélődés jellemzi, ezért tudnak sokáig a légkörben maradni a vulkáni kilökődések. Páratartalma csekély. Ugyanakkor a troposzféra vastagságát is lazán kell értelmezni, változik a légnyomással, szélességi foktól is függ, így a baloldalt ábrázolt szinteket sem kell túl komolyan venni. 

A felhő harmatpont alá hűlt levegő, amiből kicsapódik a pára. Ilyet tudsz csinálni úgy, hogy a nagy nyomású pezsgőről, kóláról lekapod a dugót.  Szerencsés esetben nem a pezsgő fog a plafonig loccsanni, hanem csak egy kis felhő fog kibújni az üveg száján. De rengeteg otthoni kísérlet van erre a neten, petpalack-pumpálóstól jéghűtésig minden.

A vízmolekula mérete fél nanométer alatti. A kicsapódási magok mérete meg 100-1000 nanométer körüli. Tehát nagyjából mikron nagyságrendű porra, pollenre, koromra csapódik ki a pára, így létrehozva egy pár század-milliméteres cseppet, ami lebeg és a felhőt alkotja, Mérete miatt, folyadék halmazállapotban maradhat nulla fok alatt is. Ez még a tényleges esőcsepp század, ezred része, a vízmolekulánál 10 ezerszer nagyobb struktúra.  

A kondenzációs magok felhőképződésben betöltött szerepét régen, az iskolában a kondenzcsíkokkal szemléltették, hogy a magasban a levegő annyira tiszta, hogy nem tud beindulni a felhőképződés, de a repülő által kibocsátott korom megteremti a feltételeket. Ugyanúgy, mint egy hideg reggelen, amikor még éppen nem látszik a lehelet mindaddig, amíg egy otromba, nagy büdös kamion el nem megy melletted és nem lesz elég korom a kondenzációhoz. Csakhogy a repülő (kamion) égéstermékei között jelentős vízgőz  is van. Ami szintén részt vesz a felhőképződésben. Persze, könnyű a chemtrail-hívők dolga, mert nem kell a meteorológiával monyolniuk. 

A felhők keletkezése röviden. A levegő hőmérséklete (a magasság növekedésével, illetve a nyomás csökkenésével) lehűl. Ezt rádiószondával (lufival, rakétával repülőgépekkel és még ki tudja mikkel) tudják pontosan mérni a szakemberek. Amúgy érdekes, hogy nálunk a legközelebbi hivatalos lufis mérést Bukarestben csinálják.
A felszín általában gyorsabban melegedik fel, mint a levegő, az meg felmelegíti a fölötte levő légrétegeket, így elválik egy adott hőmérsékletű (mondjuk 25C) és relatív páratartalmú (50%) termik (aminek a kalkulátor szerint 14C a harmatpontja)  és emelkedni kezd felfele (mondjuk egy nagyobb búzatábla feletti levegő, a környező erdők hűvösebb levegőjéhez képest). Emelkedés közben kitágul ezért lehűl. Száraz adiabatikus emelkedéskor, amikor a relatív páratartalom 100% alatt marad, azaz nincs felhőképződés, majdnem 1 Celsius (0,98) hűlés keletkezik 100 méterenként. 500 méter magasban már csak 20C lesz a termik hőmérséklete és ha a környező levegő ennél melegebb ebben a magasságban, akkor már nem is emelkedik tovább, hanem szétterül és lesüllyed.
De ha a környező levegő ennél hidegebb 500 méteren, akkor tovább fog emelkedni, és 1100 méteren eléri a 14 fokot, vagyis a harmatpontot. Ha a környező levegő még mindig hidegebb, akkor a termik tovább emelkedik, de elkezdődik a felhőképződés, itt lesz a felhőnk talpa. Ilyenkor viszont a pára leadja a hőjét (gázból átmegy folyadék állapotba, amihez kevesebb energia kell), ezzel melegítve a levegőt.
A nedves adiabatikus emelkedéskor már nem ennyire egzakt a hőmérséklet csökkenése, de 0,5C/100 m egy elfogadható közelítő érték lehet a számunkra. Mire a termik eléri a 2000 métert, addigra (most már 100 méterenként csak fél fokkal hűlve) 9,5C hőmérséklettel érkezik meg. Közben viszont épített egy 900 méter magas cumulust. Tegyük fel, hogy az itt található levegő is pont 9,5fokos, a termik innen nem fog tovább emelkedni, szétterül és elkezd leszállni,  itt lesz a felhőnk teteje. 

Ugyanez egy másik fiktív szcenárióban (a valóságban lehet ha pont ezek a hőmérsékleti arányok nem valószínűek, de nem találtunk olyan saját fotót, amihez sounding görbe is van):



Egy 2000 méteren egy 30 fokos termik 25 fokos környezetben emelkedni kezd. Relatív páratartalma kb. 40%, tehát a harmatpontja 15 fok. 1500 méterrel magasabban (100 méterenként 1 fokkal csökken a hőmérséklete) a 30 fokos termik már csak 15 fokos, vagyis eléri a harmatpontot. A környező levegő itt 14 fokos, ezért tovább emelkedik.  Innen beindul a felhőképződés, további 2000 métert megtéve 5 fokosan érkezik meg 5500 méterre, ahol a környező levegő is 5 fokos, tehát nem emelkedik tovább. 

Ez meg egy fasza kis felhőszimulátor,  hogyan csavarjunk a felhőből esőt, vagy havat. Ez a meteorológiai sounding görbéket (magassági hőmérsékleti adatok) is segít megérteni. A lényeg, hogy minél távolabb van egymástól a két görbe annál kevésbé valószínű az esőképződés, vagy a felhőképződés. Ha viszont a felső rétegekben közel vannak a görbék (telített a levegő) és elindul az eső, az alacsonyabb rétegekben távol levő görbéket (alacsony relatív páratartalom) is kezdi közelíteni egymáshoz, hiszen abban a rétegben elpárolog az eső és növeli a relatív páratartalmát a rétegnek.