Что такое туман, и как он образуется? Что такое туман и как образуется туман Туман описание

1. Туманы, их классификация и происхождение.

2. Осадки, их классификация.

3. Наземные гидрометеоры.

1. Туманы, их классификация и происхождение.

Туман – 1) скопление продуктов конденсации и сублимации воды у земной поверхности и связанное с ним сильное помутнение воздуха;

2) вид атмосферных осадков (наряду с дождем, снегопадом, росой и пр., одна из стадий круговорота воды в природе (Метеорологический словарь, 1974).

Туман может состоять из капель воды, кристаллов льда или быть смешанным (зависит от температуры воздуха). О тумане говорят в том случае, когда горизонтальная видимость (по достижении туманом наибольшей плотности) составляет менее 1 км (рисунок 41). В противном случае говорят о дымке. При сильном тумане дальность видимости не более 50 м, при умеренном от 50 до 500 м, при слабом от 500 до 1000 м. Дымка называется умеренной (если дальность видимости 1–2 км) и слабой (2–10 км).

Рисунок 41 – Туман (http://www.photoline.ru/category/z?now=240 )

Водность тумана зависит от их вида и колеблется в пределах 0,02–1,5 г/м 3 . Число капель составляет 50–100 /см 3 в слабых туманах и 500–600 на см 3 в густых (плотных) туманах. Средний размер капелек тумана 5 мкм, при продолжительных температурах 5–15 мкм, при отрицательных – 2,5 мкм. При слиянии капелек они могут выпадать в виде мороси (моросящий туман).

Туманы делятся на внутримассовые и фронтальные. Первые возникают внутри воздушных масс не зависимо от фронтов.

Внутримассовые:

а) туманы охлаждения:

адвективные,

радиационные (поземные, высокие),

адвективно-радиационные;

б) туманы испарения;

2. Фронтальные и предфронтальные.

Внутримассовые туманы по причине приближения воздуха к состоянию насыщения делятся на туманы охлаждения и туманы испарения. Туманы охлаждения являются преобладающими и могут возникать при разных условиях:

При перемещении теплого воздуха на более холодную подстилающую поверхность. Так возникают адвективные туманы. Они наблюдаются при перемещении воздушных масс из низких широт в высокие, с теплого моря на холодную сушу зимой и с теплой суши на холодное море летом, а также с теплой морской поверхности на холодные. На суше чаще всего наблюдаются осенью и зимой, на море – весной и летом.

При радиационном охлаждении подстилающей поверхности возникают радиационные туманы. Они бывают двух типов: поземные и высокие. Поземные возникают только над сушей в ясные тихие ночи. Они связаны с радиационным выхолаживанием почвы, их распределение носит локальный характер. После восхода солнца исчезают. Высокие радиационные туманы могут наблюдаться на суше и на море в устойчивых антициклонах в холодное время года. Образуются в результате длительного выхолаживания воздуха. Могут сохранятся неделями над большими районами

Туманы испарения возникают чаще всего в холодном воздухе над более теплой открытой водой. Появляются вечером или ночью. Могут возникать над увлажненной почвой. Туман испарения обычно клубится и быстро рассеивается.

Фронтальные туманы возникают в местах соприкосновения двух воздушных масс с различными свойствами. Такие фронты встречаются достаточно часто, но не всегда они сопровождаются образованием тумана. Фронтальный туман возможен при испарении теплого дождя, проходящего через слои холодного воздуха.

В суточном ходе туманы на равнине имеют максимум интенсивности и повторяемости утром. В горах туманы распределяются в течение суток более-менее равномерно или имеют слабый максимум в послеполуденные часы.

Географическое распространение повторяемости туманов представлено на карте.

В РБ годовой ход числа дней с туманами следующий: максимум в ноябре-декабре, минимум – летом. Продолжительность туманов колеблется от 140 (Верхнедвинск) до 850 (Новогрудок) часов в год. На возвышенностях число дней с туманами и их продолжительность менее чем в низинах. В Беларуси среднее число дней с туманами колеблется от 35 до 100, возрастая от низин к возвышенностям. Максимум отмечен в 1964 г. – 140 дней при норме 100 в Новогрудке.

Туман – это скопление мелких водяных капель или ледяных кристаллов, или тех и других в приземном слое атмосферы, до высоты в несколько сотен метров, понижающее горизонтальную видимость до 1 км и менее.
Туман образуется в результате конденсации или сублимации водяного пара на аэрозольных (жидких или твёрдых) частицах, содержащихся в воздухе. Туман из водяных капель наблюдается при температурах воздуха выше -20 °С, но может встречаться даже и при температурах ниже -40 °С. При температуре ниже -20 °С преобладают ледяные туманы.
Видимость в тумане зависит от размеров частиц, образующих туман, и от его водности (количества сконденсированной воды в единице объёма.). Радиус капель тумана колеблется от 1 до 60 мкм. Большинство капель имеет радиус 5-15 мкм при положительной температуре воздуха и 2-5 мкм при отрицательной температуре. Водность тумана обычно не превышает 0,05-0,1 г/м3, но в отдельных плотных туманах может достигать 1-1,5 г/м3. Количество капель в 1 см3 колеблется от 50-100 в слабых туманах до 500-600 в плотных. В очень плотных туманах видимость может понижаться до немногих метров.

По дальности видимости выделяют следующие виды туманов:
1) Дымка — сильно разреженный туман, сплошное более-менее однородное серое или голубоватое помутнение атмосферы с горизонтальной дальностью видимости (на уровне глаз стоящего на земле наблюдателя, т.е. около 2 м над поверхностью земли) от 1 до 9 км. Может наблюдаться перед туманом или после него, а чаще как самостоятельное явление. Нередко наблюдается во время осадков, особенно жидких и смешанных (дождя, мороси, дождя со снегом и т.п.) вследствие увлажения воздуха в приземном слое атмосферы за счёт частичного испарения выпадающих осадков.
Не следует путать дымку с ухудшением горизонтальной дальности видимости из-за пыли, дыма и т.п. В отличие от этих явлений, относительная влажность воздуха при дымке превышает 85-90%.
2) Поземный туман — туман, низко стелящийся над земной поверхностью (или водоёмом) сплошным тонким слоем или в виде отдельных клочьев, так что в слое тумана горизонтальная видимость составляет менее 1000 м, а на уровне 2 м — превышает 1000 м. Наблюдается, как правило, в вечерние, ночные и утренние часы.
3) Просвечивающий туман — туман с горизонтальной видимостью на уровне 2 м менее 1000 м (обычно она составляет несколько сотен метров, а в ряде случаев снижается даже до нескольких десятков метров), слабо развитый по вертикали, так что возможно определить состояние неба (количество и форму облаков). Чаще наблюдается вечером, ночью и утром, но может наблюдаться и днём, особенно в холодное полугодие при повышении температуры воздуха.
4) Туман — сплошной туман с горизонтальной видимостью на уровне 2 м менее 1000 м (обычно она составляет несколько сотен метров, а в ряде случаев снижается даже до нескольких десятков метров), достаточно развитый по вертикали, так что невозможно определить состояние неба (количество и форму облаков). Чаще наблюдается вечером, ночью и утром, но может наблюдаться и днём, особенно в холодное полугодие при повышении температуры воздуха.
По способу возникновения разделяют туманы охлаждения и туманы испарения. Первые возникают при охлаждении воздуха ниже температуры точки росы, содержащийся в нём водяной пар при этом достигает насыщения и частично конденсируется; вторые - при дополнительном поступлении водяного пара с более тёплой испаряющей поверхности в холодный воздух, вследствие чего также достигается насыщение. Туманы охлаждения наиболее часты.

По синоптическом условиям образования различают:
1) туманы внутримассовые, формирующиеся в однородных воздушных массах,
2) туманы фронтальные, появление которых связано с атмосферными фронтами.
Преобладают внутримассовые туманы, в большинстве случаев это туманы охлаждения. Внутримассовые туманы делятся на радиационные и адвективные.
Радиационные образуются над сушей при понижении температуры вследствие радиационного охлаждения земной поверхности, а от неё и воздуха. Наиболее часто они возникают в ясные ночи при слабом ветре, преимущественно в антициклонах. После восхода солнца радиационные туманы обычно быстро рассеиваются. Однако в холодное время года в устойчивых антициклонах они могут сохраняться и днём, иногда много суток подряд.
Адвективные туманы образуются вследствие охлаждения тёплого влажного воздуха при его движении над более холодной поверхностью суши или воды. Интенсивность адвективных туманов зависит от разности температур между воздухом и подстилающей поверхностью и от влагосодержания воздуха. Они могут развиваться как над сушей, так и над морем и охватывать огромное пространство, иногда порядка нескольких десятков и даже сотен тысяч км2. Адвективные туманы обычно бывают при пасмурной погоде и чаще всего в тёплых секторах циклонов. Адвективные туманы более устойчивы, чем радиационные, и часто не рассеиваются днём. Некоторые адвективные туманы относятся к туманам испарения и возникают при переносе холодного воздуха на тёплую воду. Туманы такого типа часты, например, в Арктике, когда воздух попадает с ледового покрова на открытую поверхность моря.
Фронтальные туманы образуются вблизи атмосферных фронтов и перемещаются вместе с ними. Насыщение воздуха водяным паром происходит вследствие испарения осадков, выпадающих в зоне фронта. Некоторую роль в усилении тумана перед фронтами играет падение атмосферного давления, которое создаёт небольшое адиабатическое понижение температуры воздуха. Туманы в населённых пунктах бывают чаще, чем вдали от них. Этому способствует повышенное содержание гигроскопических ядер конденсации (например, продуктов сгорания) воздухе.
Туман значительно влияет на видимость, которая является одним из важнейших факторов безопасного плавания для судоводителя Видимость — расстояние, на котором днем исчезают последние признаки наблюдаемого объекта (становятся неразличимыми его очертания), а ночью становится неразличимым нефокусированный источник света определенной интенсивности. Видимость оценивается в баллах, глазомерно по ряду объектов, расположенных на различных расстояниях от наблюдателя, по международной шкале видимости (таблица 1):
Таблица 1. Международная шкала видимости.
Балл Дальность видимости Балл Дальность видимости
0
1
2
3
4 0-50 м
50-200 м
200-500 м
500-1000 м
1-2 км 5
6
7
8
9 2-4 км
4-10 км
10-20 км
20-50 км
50 км

Таблица 2. Обозначение тумана при нанесении данных на метеокарты.

Туманы бывают в любое время года, но чаще всего они случаются в конце лета или осенью, когда охлаждение воздуха происходит быстрее, чем остывает земля. В результате прохладный воздух опускается на землю или воду, которая еще сохраняет тепло, происходит конденсат, и множество водяных капелек висят в воздухе. Получается, будто огромное облако висит прямо над землей или водоемом. В месте, где образовался туман, влажность воздуха составляет 100%. Туманы бывают разными по своей структуре. Если температура воздуха не очень холодная, выше 10 градусов мороза, то туманное облако состоит и водяных капелек. При температуре 10-15 градусов мороза облако состоит из смеси водяных капелек с кристалликами льда. Если же температура опускается ниже 15 градусов мороза, то образуется ледяной туман, когда все облако состоит из ледяных кристалликов. В городах и населенных пунктах туманы бывают более плотными из-за того, что конденсат смешивается с выхлопными газами и пылью.

Какие бывают туманы.

Туманы бывают разные. Это зависит от того, насколько хороша видимость в месте тумана.

Дымка –самый слабый вид тумана.

Поземный туман-туман, стелющийся над землей или водоемом тонким слоем. Этот туман не оказывает большого влияния на видимость.

Просвечивающий туман, видимость при котором составляет от нескольких десятков до нескольких сотен метров. Через такой туман видны солнце и облака.

Сплошной туман, когда белесое облако окутывает землю, через которое невозможно рассмотреть буквально ничего на расстоянии нескольких метров, а иногда и на протяжении вытянутой руки. При таком тумане становится невозможным движение на транспорте. Если водитель попал в облако сплошного тумана, ему лучше переждать, когда туман рассеется.

Встречаются не только природные туманы, но и искусственные. Искусственные туманы возникают из -за промышленной деятельности человека. Искусственный туман состоит из пыли, дыма, выхлопных газов, химических веществ, других продуктов горения. Иначе его называют смогом. Смог –одна из важнейших проблем современных городов, так как он наносит непоправимый вред здоровью человека и загрязняет окружающую среду.

Природные явления часто вызывают больше восхищения, чем рукотворные. Чтобы ни сделал человек, все с восхищением будут смотреть на горы, ураганы и цунами. Восхищение, ужас и трепет. Все это естественно, по отношению к таким величественным и опасным явлениям. Интерес может быть вызван и более обыденными моментами, многие не отказались бы узнать, как образуется туман и стоит ли опасаться этого природного явления.

Борьба с природой

Человек сражается с природой на протяжении всего своего существования. Цивилизация противопоставляет себя хаотической первозданной мощи:

• Людям свойственна любовь к упорядоченности и постоянству.
• С первобытных времен именно природа, во всех ее проявлениях, больше всего «портила жизнь» человеку.
• Борясь с окружающей средой, первые поселенцы колонизировали новые земли и утверждали свою власть.
• Каждый год аграрии вступали в смертельную гонку с природой. Ее смысл сводился к тому, чтобы получить в сжатые сроки как можно больший урожая и прокормить всех, кто нуждается.
• Медики еще в древние времена столкнулись с проблемами массовых эпидемий. Их источниками были микроорганизмы, такие же элементы живой природы.

Сегодня люди хоть и достаточно отдалились от природы, покорив ее на многих направлениях своей деятельность, но все равно во многом человечество от нее зависит. И еще нельзя сказать, что никакой «внезапный поворот» в исполнении матушки-природы не сможет стереть нашу цивилизацию и любые воспоминания о ней.

Откуда берется туман?

Туман, как ни странно, туман берется из воздуха . Для этого, в зависимости от местности, потребуется:

• Наличие большого количества промышленных предприятий и автомобильного транспорта.
• Особые погодные условия.
• Водоемы, желательно - реки и озера.

Вызванный воздействием выхлопных газов и выбросов заводов туман принято называть смогом, и он характерен для промышленных центров. Если лет 150 назад он чаще всего встречался в Англии, то сегодня «пальма первенства» переехала в Южную Америку и Китай. Так уж вышло, что Европа и США стараются вывезти свои производства как можно дальше, чтобы не «наслаждаться» смогом и прочими возможными последствиями.

Погодные изменения и наличие водоемов влияет на количество испаряемой влаги, что и приводит к формированию тумана. Эта разновидность менее опасна для людей, она практически не вызывает обострения хронического бронхита и новых приступов бронхиальной астмы. Вот только видимость все равно снижается.

Стелется такой туман по поверхности, исчезает в течение нескольких часов. Но возможны и исключения, строгих правил у природы не так уж много.

Как появляется туман?

Чтобы разобраться с формированием тумана, необходимо вспомнить о движении воздушных масс :

1. Воздух перемещается не только по горизонтали, но и по вертикали.
2. Существует два типа масс - холодного и нагретого воздуха.
3. Повинуясь законам физики, теплый воздух поднимается выше, а холодный наоборот - спускается ближе к поверхности.
4. Во время подобного движения происходит конденсация - испарения и фиксации в воздухе микроскопических капелек воды.
5. Лучше всего они фиксируются на частичках пыли, поэтому в промышленных районах даже обыкновенный туман встречается раньше. Что уж о смоге говорить.

Колоссальные объемы воздуха перемещаются постоянно, законы физики тоже действуют без перемены. А вот туман - явление редкое, порой о нем на месяцы забывают. А секрет прост, для максимального эффекта потребуется и максимальный уровень влажности . В сухом климате такие явления встречаются только при очень низких температурах, экстремально низких.

Так что в основе любого тумана лежит перемещение теплого и холодного воздуха , контакт и своеобразный «конфликт» двух этих сред, заканчивающийся испарением влаги в окружающую среду.

Как сделать туман в домашних условиях?

Туман можно создать и искусственно. Вопрос лишь в масштабах и целях:

У себя дома понадобится:

• Пустая бутылка, желательно литровая. На одну треть, заполненная горячей водой.
• Капля водки, которую следует добавить к воде.
• Щипцы для льда и, собственно, кусочек льда. Его надо будет держать у самого горлышка.

Вот и вся нехитрая схема. Конечно же, не получится добиться густого и долгого тумана, но даже такой результат удивит гостей. Можно с этими же целями обзавестись специальной машинкой, которая на основе этих же принципов будет производить туман в промышленных масштабах. Но это дорогостоящий вариант и громоздкая аппаратура. Для тех, кто не ищет легких путей.

Формирование тумана по этапам

Ничего секретного в образовании тумана нет, физики раскрыли тайну этого природного явления столетия назад. Вот как происходит образование тумана в атмосфере :

1. В атмосфере происходит постоянная циркуляция воздуха.
2. Теплые и холодные массы перемещаются, заменяя друг друга.
3. Во время перемещения происходит конденсации и испарение влаги.
4. Вода может испаряться и с поверхности водных источников, если окружающая температура несколько ниже температуры воды.
5. Капельки фиксируются на какой-либо поверхности и на некоторое время задерживаются в воздухе.
6. Задержка наблюдается на протяжении нескольких часов, как правило. В это время поверхность затянута легкой дымкой и значительно снижена видимость.

Туман может стать испытанием для тех, кто страдает от хронических заболеваний легких. Чаще всего проблемы возникают при смоге. Сниженная видимость повышает риск аварий, так что автомобилистам необходимо либо быть крайне внимательными, либо на пару часов ограничить свое пребывание за рулем транспортного средства.

Условия образования туманов

1. Туман возникает в том случае, когда у земной поверхности создаются благоприятные условия для конденсации водяного пара. Нужные для этого ядра конденсации существуют в воздухе всегда.

Вследствие гигроскопичности ядер конденсации образование тумана начинается при относительной влажности меньше 100 % (около 90-95 %), т. е. еще до достижения точки росы. Известно, что при температурах около -10 °С туман может быть смешанным, а при более низких температурах даже и чисто кристаллическим. Существование тумана при таких температурах возможно при значениях относительной влажности меньше 100 %. Такая влажность указывает на отсутствие насыщения по отношению к жидкой воде, но для ледяных кристаллов она будет соответствовать насыщению.

Приближение к состоянию насыщения происходит преимущественно в результате охлаждения воздуха. Второстепенную роль играет увеличение влажности воздуха вследствие испарения с теплой поверхности в холодный воздух.

В зависимости от этих причин образования туманы делят на два основных класса: туманы охлаждения и туманы испарения. Первый из этих классов абсолютно преобладает.

2. Охлаждение воздуха у земной поверхности происходит при разных условиях. Во-первых, при перемещении воздуха с более теплой подстилающей поверхности на более холодную. Туманы, которые при этом возникают, называются адвективными. Во-вторых, при радиационном охлаждении подстилающей поверхности. Воздух в этом случае охлаждается главным образом от земной поверхности. Возникающие при этом туманы называют радиационными. В-третьих, при влиянии обоих факторов. Туманы, возникающие в этом случае, называют адвективно-радиационными.

3. Адвективные туманы возникают в теплых воздушных массах, перемещающихся над более холодной поверхностью, т. е. при перемещении воздушных масс из низких широт в высокие или зимой с теплого моря на холодную сушу, летом с теплой суши на холодное море, а также с теплых участков морской поверхности на холодные (например, у Ньюфаундленда при переносе воздуха из области Гольфстрима в область Лабрадорского течения).

На суше адвективные туманы наблюдаются чаще всего осенью и зимой, когда существуют особенно значительные различия в температуре между низкими и высокими широтами, а также между сушей и морем. На море они наблюдаются чаще весной и летом.

Адвективные туманы простираются в высоту на сотни метров. Возникают они при значительных скоростях ветра, поэтому в них может происходить коагуляция капель, и они принимают моросящий характер: наиболее крупные капельки из них выпадают.

4. Радиационные туманы различаются двух типов: поземные и высокие. Поземные туманы наблюдаются только над сушей в ясные и тихие ночи. Они связаны с ночным радиационным выхолаживанием почвы или снежного покрова. Вверх они распространяются лишь на десятки метров. Распределение их носит локальный характер: возникают пятнами, особенно в низинах, вблизи болот, на лесных полянах. Над большими реками они не возникают вследствие конвекции над теплой (в ночные часы) водой.

Поземные туманы образуются в тихую погоду, но не при штиле - небольшая скорость ветра необходима для возникновения турбулентности, обусловливающей распространение охлаждения и тумапообразования вверх. Эти туманы возникают в слое приземной инверсии и после восхода солнца исчезают вместе с ней.

Высокие радиационные туманы могут наблюдаться на суше \ и на море до высоты нескольких сотен метров в устойчивых антициклонах в холодное время года. Это результат постепенного, день за днем, выхолаживания воздуха в нижних слоях антициклона. Такой туман может сохраняться неделями над большими районами, сплошь их захватывая.

5. Туманы испарения возникают чаще всего осенью и зимой в холодном воздухе над более теплой открытой водой. Над реками и озерами в глубине материков они появляются вечером или ночью, куда стекает воздух, охлажденный над соседними участками почвы. Туманы испарения могут возникать также вечером во время или после дождя, когда почва сырая и сильно испаряет, а температура воздуха падает. Над арктическими морями туманы испарения возникают над полыньями или открытой водой у кромки льда, куда переносится более холодный воздух с ледяного покрова или материка. Над внутренними морями такими, как Балтийское и Черное, они наблюдаются зимой при переносе на них холодных воздушных масс с суши. Туман испарения обычно клубится и быстро рассеивается, так как нагревается снизу от теплой воды. Но если причина туманообразования длительно сохраняется, то туман может наблюдаться подолгу.

Туманы перечисленных типов являются внутримассовыми, т. е. возникают внутри воздушных масс, независимо от фронтов. Однако наблюдаются и туманы, связанные с фронтами. К ним относится один из видов туманов испарения - предфронгальный туман. Выпадающие фронтальные осадки увлажняют почву. В результате усиленного испарения как с почвы, так и с падающих капель дождя, воздух у земной поверхности достигает насыщения и в нем образуется туман. Такой туман наблюдается сплошной полосой перед фронтом вместе с дождем.

6. Можно "предвидеть появление поземного радиационного тумана в ближайшую ночь, основываясь на состоянии погоды с вечера. Если погода тихая и ясная и в вечерний срок наблюдений температура близка к точке росы, то с большей или меньшей уверенностью можно предсказать появление ночью поземного тумана. Для этой цели на основе многолетних наблюдений строят графики или выводят эмпирические формулы, которые позволяют определить ночное понижение температуры в данной местности по значениям метеорологических величин за вечерний срок. Если ночной минимум температуры достигнет точки росы, можно ожидать начала туманообразования. Однако интенсивный туман возникает лишь в том случае, если ночной минимум температуры будет значительно ниже, чем точка росы, определенная по вечерним наблюдениям. Только при этом условии сконденсируется достаточное количество водяного пара.

7. В суточном ходе туманы на равнине имеют максимум интенсивности и повторяемости утром. На высоких уровнях в горах туманы распределяются в течение суток равномерно или имеют слабый максимум в послеполуденные часы. Причина заключается в особых условиях туманообразования в горах.

Горный туман, по существу, представляет собой облако, возникающее в связи с восходящим движением воздуха по горным склонам. Этот туман, связанный с адиабатическим охлаждением воздуха, может быть выделен в особый тип тумана склонов.