Meteorologijos pagrindai - Hidrologijos ir klimatologijos katedra

Egidijus Rimkus „Meteorologijos įvadas“3. Gigantiškųjų branduolių (r > 1,0 m) ore yra nedaug (dažniausiai vos keli kubiniamecentimetre), aplink juos formuojasi stambūs lašai debesyse.Aitkeno branduolių yra šimtus kartų daugiau nei likusiųjų. Todėl realiame lašeliųformavimosi procese dalyvaujančių kondensacijos branduolių prie paviršiaus yra vos keli šimtai1 cm³.Jei ore nebūtų kondensacijos branduolių, tai kondensacija nevyktų net labai persotintameore. Vis dėlto lašas gali susiformuoti ir be kondensacijos branduolio. Šiuo atveju susidaro molekuliųkompleksas, kuris yra nepastovus ir greitai suskyla. Nustatyta, kad tik tuo atveju, kai vandens garųslėgis 4–8 kartus viršija sočiųjų vandens garų slėgį (ko nebūna natūraliomis sąlygomis), tokiemolekulių kompleksai ilgesnį laiką gali išsilaikyti stabilūs.Vandens lašelių užšalimas vyksta homogeninio arba heterogeninio proceso metu. Kaitemperatūra labai žema (apie –40 °C), dažnai vyksta homogeninis procesas, kurio metu vandenslašeliai užšąla be kristalizacijos branduolių. Todėl manoma, kad didžioji dalis plunksninių debesųformuojasi homogeninio proceso metu.Heterogeninio proceso metu užšalimas vyksta aukštesnėje temperatūroje, kadangi vandenslašelis užšąla ant kristalizacijos branduolio paviršiaus (kristalizacijos branduolys būna lašelio vidujearba liečia išorinį lašelio paviršių). Kristalizacijos branduoliai – tai labai maži (dažniausia 0,1–1 m dydžio) gamtinės ar antropogeninės kilmės aerozoliai. Priešingai nei debesų kondensacijosbranduoliai, jie dažniausiai pasižymi hidrofobiškumu (t. y. medžiagos savybė atsiskirti nuovandens), o jų molekulinė struktūra būna panaši į ledo. Tokios medžiagos paviršius yra užšalimopagrindas. Kristalizacijos branduolių ore daug mažiau nei kondensacijos.Vandens lašelių ore temperatūrai nukritus žemiau 0 °C, jie užšąla ne iš karto, o didelisvandens tūris tokiomis pat sąlygomis užšąla gan greitai. Kai oro temperatūra yra vos keli laipsniaižemiau nulio, vandens lašeliai lieka peršaldytos būsenos ir tik nedidelė jų dalis užšąla. Taipatsitinka dėl kristalizacijos branduolių stokos. Kai oro temperatūra nukrenta iki –12 °C, pradedavykti intensyvus jau susiformavusių kristalų augimas ir peršaldytų vandens lašelių garavimas (žr.skyrelį „Kritulių formavimasis“). Tačiau net orui atšalus iki –40 °C, jame galima aptikti labai mažųvandens lašelių.Tyrimų metu nustatyta, kad vandens lašelių kristalizacija vyksta tuo intensyviau, kuodidesnis vandens lašelis ir kuo žemesnė oro temperatūra. Lašelis užšąla, kai jo viduje sumažėjustemperatūrai dalies molekulių išsidėstymas įgyja kristalinę struktūrą, o vėliau ši struktūra apimavisą lašelį. Dideliuose lašuose egzistuoja didesnė tokio dalies molekulių persitvarkymo tikimybė.Todėl debesyse, sudarytuose iš smulkesnių vandens lašų, intensyvūs kristalizacijos procesaiprasideda žemesnėje temperatūroje.Oro drėgnumo kaita per parą ir per metusNusakant absoliutų vandens garų kiekį ore, dažniausiai remiamasi vandens garų slėgioreikšme (e, hPa). Vidutinėse platumose vandens garų slėgio paros svyravimo amplitudė ganamaža – pavasarį ir vasarą 2–3 hPa, rudenį ir žiemą 1–2 hPa.Žemyno gilumoje šiltuoju metų laikotarpiu vandens garų slėgio kaita per parą virš sausosdirvos dažniausiai turi du minimumus ir du maksimumus. Pirmas minimumas sutampa su orotemperatūros minimumu. Paskui vandens garų slėgis 2–3 valandas greitai auga, vėliau vėl pradedamažėti ir, praėjus keletui valandų po vidudienio, fiksuojamas antrasis minimumas. Vakarop vandensgarų slėgis auga – išryškėja antrasis maksimumas. Paskui vandens garų slėgis mažėja iki ryto.Tokios kaitos per parą pagrindinė priežastis – turbulencijos vystymasis virš sausumos dienosmetu bei paklotinio paviršiaus atvėsimas naktį.• Ryte augant oro temperatūrai prasideda intensyvus garavimas nuo paklotiniopaviršiaus, todėl vandens garų kiekis ore išauga.• Pirmoje dienos pusėje virš įšilusio paviršiaus pradeda vykti turbulencija, kuri ypačsustiprėja apie vidurdienį. Tada vandens garais prisotintas oras nuo veikliojo paviršiaus judaaukštyn, o iš aukštesnių sluoksnių nusileidžia sausesnis oras. Garavimas nuo paviršiaus nespėjakompensuoti drėgmės nuostolių ir vandens garų slėgis sumažėja.106