• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Prof. Malinowski o przewidywaniu ruchu chmury pyłu

    21.04.2010. 04:18
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Chmura pyłu składa się z cząstek stałych i nie zachowuje się tak jak zwykła chmura opadowa. Żeby móc prognozować ewolucję chmury zanieczyszczeń, trzeba znać przepływy powietrza, od których zależy ruch chmury, mieć informacje o źródle pyłu oraz wiedzieć, jak pył rozcieńcza się w atmosferze i opada na ziemię - wyjaśnia PAP prof. dr hab. Szymon P. Malinowski, kierownik Zakładu Fizyki Atmosfery Uniwersytetu Warszawskiego.

    "Wulkan Eyjafjallajokull wybuchł akurat wtedy, kiedy nad Islandią znalazł się prąd strumieniowy. Powietrze z tego prądu obiega całą Ziemię. Dlatego pyły przedostały się szybko na tak dużą odległość" - tłumaczy prof. Malinowski.

    Naukowcom potrzebne są również informacje o źródle zanieczyszczenia: na jaką wysokość zostały wyrzucone pyły, ile ich było, jak duże są cząstki pyłu i jaki jest ich skład.

    Rozmówca PAP podkreśla, że są to informacje trudne do uzyskania. "Należy pamiętać, że wulkan cały czas jeszcze emituje pyły do atmosfery" - dodaje.

    Skład chmury jest ważny, aby obliczyć, w jaki sposób się ona rozmyje. Zanikanie chmury pyłu przebiega inaczej niż zwykłego obłoku.

    Prof. Malinowski zauważa, że zwykła chmura składa się z kropelek wody czy kryształków lodu, które powstały w procesie kondensacji. Część cząstek chmurowych łączy się wywołując opad, a inne wyparowują.

    "A w wypadku chmury pyłów wulkanicznych mamy do czynienia ze stałymi cząstkami, które nie mogą wyparować. Cięższe cząstki takiej chmury szybko opadają na ziemię, natomiast lżejsze cząstki mogą podróżować na ogromne dystanse, nawet dookoła globu, zanim wypadną z atmosfery" - wyjaśnia naukowiec.

    Zwraca przy tym uwagę, że nie jest to nadzwyczajna sytuacja. "Kilka razy w roku nad Polskę trafia piasek znad Sahary, który wzbija się do atmosfery w czasie silnych burz piaskowych w Afryce" - przypomina.

    Specjalista dodaje, że lekkie cząstki pyłu są wymywane z opadami, o ile opady powstaną na wysokości większej niż chmura zanieczyszczeń. Możliwe jest również, że cząstki pyłu z chmury staną się jądrami kondensacji, wokół których skupiać się będą kropelki wody czy kryształki lodu. W ten sposób chmura wulkaniczna może przekształcić się w chmurę opadową . Jednak prof. Malinowski zaznacza, że na wysokości 6 tys. metrów, na której chmura niedawno się znajdowała, procesy te nie zachodzą często. Prądy powietrza mogą jednak przemieszczać chmurę pyłu na inne wysokości.

    Według eksperta, ewolucję chmury z pyłami można badać na dwa sposoby: z przestrzeni wokółziemskiej za pomocą satelitów lub z ziemi metodami teledetekcyjnymi, np. za pomocą tzw. lidarów - przyrządów działających na zasadzie podobnej do radaru, ale wykorzystujących znacznie krótsze fale elektromagnetyczne.

    Lidary wysyłają w powietrze wiązkę światła i na podstawie jego rozproszenia można zanalizować niektóre cechy cząstek obecnych w atmosferze. W Polsce badania aerozoli atmosferycznych z użyciem tych urządzeń prowadzi kilka ośrodków naukowych.

    "Ale nie jest to monitoring, którego celem jest szybkie dostarczenie informacji. Nie mamy na to ani zasobów, ani dostatecznej liczby wykształconych specjalistów. Nasza grupa uruchomiła urządzenia, żeby zbadać własności chmury zanieczyszczeń, ale wyniki będą znane dopiero za pół roku. Będziemy je porównywać z wynikami badań innych ośrodków z całej Europy, żeby lepiej poznać własności takich chmur" - zaznacza prof. Szymon Malinowski.

    Prognozę zasięgu pyłu można pobrać np. serwerów Brytyjskiego Met Office w Exeter, jednego z głównych ośrodków badań meteorologicznych. Są one przygotowywane na podstawie modeli matematycznych rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń są tam sporządzane i aktualizowane co 6 godzin.

    PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

    agt/ kap/


    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Mikrofizyka chmur – dział fizyki atmosfery zajmującym się opisem powstawania, rozwoju i oddziaływania kropel wody i kryształów lodu tworzących chmury. Podstawa chmur – najniższa wysokość widzialnej części chmury. Podstawa chmur jest podawana w metrach, stopach (ponad powierzchnią ziemi), lub podawane jest ciśnienie, na którym znajduje się podstawa chmury. Velum – forma chmury poziomej, towarzysząca chmurom Cumulus i Cumulonimbus. Znajduje się nad wierzchołkiem chmur kłębiastych, lub przylega do niego, a gdy chmura macierzysta przebije ją (co zazwyczaj się dzieje) − może przylegać do jej środkowej albo dolnej części. Chmury velum w przeciwieństwie do chmur pileus powstają w w warstwie stabilnego, wilgotnego powietrza unoszonego przez prądy konwekcyjne wewnątrz głównej chmury. Mogą one istnieć nawet, gdy chmura macierzysta zanika.

    Cumulus congestus (łac.) – wypiętrzona chmura kłębiasta, przeważnie o dużej rozciągłości pionowej (większej niż rozciągłość pozioma). Jej górna pączkująca część często ma wygląd kalafiora. Chmury tego typu potrafią wypiętrzać się do wysokości nawet kilku kilometrów. W związku z tym dają niekiedy krótkotrwałe, przelotne opady deszczu lub śniegu o natężeniu słabym lub umiarkowanym. Ze względu na to, że wypiętrzają się dość wysoko, opady z chmur Cumulus congestus podobnie jak dla chmur kłębiasto-deszczowych mają zwykle grubą frakcję. Chmury te są ostatnim stadium rozwoju chmur kłębiastych i często przy braku warstw hamujących przekształcają się w chmury Cumulonimbus. Natomiast gdy je napotkają, przekształcają się w chmury Stratocumulus cumulogenitus. Chmura stropowa (ang. wall cloud) – formacja chmurowa zwykle związana z burzami. Występuje w postaci obniżenia poniżej wolnej od opadów podstawy chmury cumulus lub częściej cumulonimbus. Ta chmura zaznacza strefę głównego prądu wznoszącego, który zasysa chłodne i wilgotne powietrze z prądu zstępującego, kondensujące się na wysokości mniejszej niż podstawa chmury. Wiele silnych tornad formuje się głównie w superkomórkach z chmur stropowych.

    Stratus (St), chmura warstwowa – chmura w postaci jednolitej białej lub szarawej warstwy, której podstawa znajduje się poniżej 600 metrów nad ziemią. Występowaniu tego rodzaju chmur czasem towarzyszy opad mżawki lub bardzo drobnego deszczu. Nocą te niskie chmury w dużym stopniu ograniczają proces wychładzania się gruntu, a w ciągu dnia ograniczają dopływ promieniowania słonecznego. Powodują więc odpowiednio ocieplenie nocą i ochłodzenie w ciągu dnia. Chmura stratus różni się od mgły tym, że jej podstawa nie styka się z ziemią. Chmury te najczęściej tworzą się na froncie ciepłym. Grubsze z nich dają opad mżawki lub tzw. słupków lodowych, wielkością drobin odpowiadających mżawce. Cumulonimbus (Cb), chmura kłębiasta deszczowa to gęsta chmura rozbudowana pionowo na wysokość kilku lub kilkunastu kilometrów, niekiedy w kształcie wieży, o górnej powierzchni gładkiej, zakończonej kopulasto lub kalafiorowato (Cumulonimbus calvus, Cb cal) (calvus z łac. "łysy"), bądź w postaci bardziej rozbudowanej w piętrze wysokim (Cumulonimbus capillatus, Cb cap), przypominająca olbrzymie kowadło lub grzyb (incus – Cb cap in). Podstawa chmur tego rodzaju znajduje się na wysokości 2÷3 km, natomiast górny ich pułap w strefie międzyzwrotnikowej może przekraczać 20 km. Złożone w dolnej części z kropel wody, a w górnej z kryształków lodu – są to chmury najbardziej rozbudowane w kierunku pionowym. Dlatego zjawiska fizyczne w nich występujące są bardzo gwałtowne. Chmury tego rodzaju mogą być źródłem gwałtownych opadów deszczu, śniegu lub gradu, którym często towarzyszą wyładowania elektryczne (burze).

    Cirrus (Ci) to po polsku chmura pierzasta. Należy do chmur wysokich, zbudowanych z kryształków lodu. Chmury piętra wysokiego występują w górnej troposferze. Podstawa chmur pierzastych może wystąpić poniżej wysokości o temperaturze powietrza 0 °C, wyżej w atmosferze tropikalnej, niżej w obszarach polarnych. W Europie, chmura cirrus może występować na wysokości od 6 000 do 12 000 m. Temperatury w chmurach cirrus wynoszą zwykle od –10 °C do –40 °C. Tropopauza jest naturalną barierą dla wierzchołków chmur pierzastych. Typowa chmura cirrus wyglądem przypomina nici pajęcze, delikatne włókna, „włosy anielskie”, pierze, nierzadko też kłaczki lub loczki. Cumulus (Cu), chmura kłębiasta – to oddzielna, gruba, biała chmura, złożona z kropel wody. Jej górna część (z wyjątkiem gatunku Cumulus fractus) ma kształt kopuły, a podstawa położona poziomo na podobnej wysokości w przedziale od około 600 do 2500 metrów. Cumulusy są więc rodzajem chmur powstających w piętrze niskim troposfery. Bardziej wypiętrzonym chmurom kłębiastym towarzyszą niewielkie opady deszczu. Chmury te potrafią szybko się przekształcać, a typowy czas życia małego cumulusa trwa 10-30 minut.

    Chmura konwekcyjna - rodzaj chmur powstałych w wyniku występującej w atmosferze konwekcji w sytuacji, gdy prądy wstępujące przekraczają poziom kondensacji, powyżej którego tworzy się chmura. Rozmiary tych chmur są bardzo różne w zależności od intensywności i pionowego zasięgu konwekcji. Często te chmury wywołują silne (Cumulonimbus) krótkotrwałe opady zwane opadami przelotnymi lub konwekcyjnymi.

    Pileus – forma spłaszczonej chmury występującej nad chmurami Cumulus (najczęściej Cumulus congestus) lub Cumulonimbus calvus. W klasyfikacji nie jest to samodzielny rodzaj chmur, lecz chmura towarzysząca (wyżej wymienionym). Często można obserwować kilka tych chmur ustawionych jedna nad drugą. Pileus powstaje poprzez szybką kondensację warstwy wilgotnego powietrza wypchniętego do góry przez wierzchołek chmury konwekcyjnej. Skondensowana para wodna zawarta w powietrzu wypchniętym na znaczną wysokość zamarza tworząc mgłę lodową. Chmura ta jest zwykle krótkotrwała i zanika poprzez pochłonięcie przez chmurę macierzystą w procesie konwekcji. Nie należy mylić ich z chmurami incus (kowadłem burzowym), gdyż te mają postać włóknistych pióropuszy, a nie gładkich „czapeczek”.

    Polarne chmury stratosferyczne (ang. polar stratospheric clouds, w skrócie PSCs) – rzadkie chmury występujące zimą w polarnej atmosferze, na wysokości od 15 do 25 km (w dolnej stratosferze). Związane są z powstawaniem dziury ozonowej. Jeden z rodzajów tych chmur, tzw. obłoki perłowe (PSC II rodzaju) charakteryzuje się silną iryzacją. Stratus nebulosus – gatunek chmur Stratus. Ma postać mglistej zasłony lub warstwy występującej na wysokości 0 − 600 m. Taki wygląd spowodowany jest tym, że chmura składa się wyłącznie z kropelek wody. Powstaje w przeciwieństwie do chmur kłębiastych w chłodnym, wilgotnym i stabilnym powietrzu. Chmury Stratus nebulosus mogą także powstawać z uniesionej mgły. Z tego powodu, że chmura jest bardzo niska, często przysłania wierzchołki drzew i budynków. Niski Stratus w przeciwieństwie do wyższych od niego chmur Altostratus i Cirrostratus nie wywołuje zjawisk optycznych takich jak halo, korona i słońca poboczne, ale możliwe jest zaobserwowanie wieńca. Stratus nebulosus często wywołują opady mżawki, drobnego deszczu lub śniegu. Zwykle zanikają po wschodzie słońca przez wyparowanie lub napłynięcie masy cieplejszego, niestabilnego powietrza. Niekiedy wskutek prądów konwekcyjnych warstwa tych chmur zostaje uniesiona, przekształcając się w chmury Cumulus lub Stratocumulus stratiformis. Jeżeli Stratus nebulosus powstaną w powietrzu przepływającym nad wzgórzami, są zwiastunami deszczu, a gdy latem w nocy – zwiastuje to słoneczną pogodę.

    Cumulus mediocris – chmury Cumulus o umiarkowanej rozciągłości pionowej (takiej, jak i poziomej), których wierzchołki wykazują niewielkie wypukłości. Chmury te potrafią wypiętrzyć się na wysokość ponad kilometra. Z tego powodu zdarza się, że wywołują słaby przelotny opad deszczu lub śniegu, ale przeważnie nie dają opadów. Ze względu na to, że Cumulus mediocris często jeszcze nie są zbyt grube, frakcja opadu opadu nie jest duża. Chmura ta stanowi pośrednie stadium rozwoju pomiędzy Cumulus humilis, a Cumulus congestus. Zachmurzenie jest to stopień pokrycia nieba przez chmury. Do jego określania stosuje się skalę od 0 do 8 (8 oznacza pełne zachmurzenia, 0 - brak). Przy podawaniu stopnia zachmurzenia podaję się także rodzaj i gatunek chmur.

    Międzynarodowa Satelitarna Klimatologia Chmur (ang. the International Satellite Cloud Climatology Project, w skrócie ISCCP) to projekt badawczy mający na celu wieloletnią globalną analizę rozkładu chmur w atmosferze, ich dziennych, sezonowych i rocznych zmian. ISCCP (wymawiane "iskip") jest międzynarodowym satelitarnym projektem zapoczątkowanym w 1982 roku. Wyniki używane są do celów badania zmian klimatu, wymiany energetycznej na Ziemi, i oceny wpływu chmur na cykl hydrologiczny. Chmura orograficzna – stacjonarna chmura tworząca się w sąsiedztwie szczytu góry opływanej przez powietrze. Powstaje wskutek ochłodzenia wznoszącego się powietrza lub zmian ciśnienia związanych z opływem góry, które wywołują kondensację pary wodnej. Wiatr na poziomie chmury może być silny, a w powietrzu tworzą się wiry, lecz sama chmura, będąc związana z górą, nie przemieszcza się.

    Dodano: 21.04.2010. 04:18  


    Najnowsze