ابر و مه و انواع ان

بخش اول : ابرها

ابر یکی از زیبا ترین جلوه های طبیعت است که گاهی به صورت رشته های ظریف ، گاهی به صورت لکه لکه در آسمان و گاهی اوقات به شکل گنبدهای بزرگ سر به آسمان کشیده ظاهر می شوند .

از دیدگاه هواشناسی ، ابر یکی از جنبه های مهم هواشناسی هوا در هر محل می باشد .
تمام ابرها از قطرات ریز آب ، یا بلورهای کوچک یخ که در جو به حالت معلق وجود دارند تشکیل گردیده و در فواصل مختلف در بالای سطح زمین واقع می شوند . این ذرات آن قدر ریزند که باد ملایمی می تواند آنها را به راحتی جابجا کند .
ابر می تواند وضعیت گذشته ، حال و آینده جو را نشان دهد . برای پیش بینی های کوتاه مدت با استفاده از مشاهدات محلی شاید ابرها یکی از دو معیار مهم قابل دسترس باشند . معیار دیگر ، سمت باد است .

مقدار ابرناکی : (( Cloudiness

مقدار ابری بودن آسمان یا بر حسب دهم سقف آسمان ( دهک ) که توسط ابر پوشیده شده است بیان می شود و یا این که به صورت تشریحی توصیف می گردد .
اگر کسی به آسمان نگاه کند و فرض نماید تمام سقف آسمان به ده قسمت شده باشد و تشخیص دهد که مثلا ً هفت قسمت از این ده قسمت از ابر پوشیده است ، در این صورت گفته می شود که درجه ابرناکی هفت دهم است و فقط با عدد ۷ نوشته می شود . این مقیاس را یک دهم یا ده یک(Tenth) می گویند.
در یک نوع مقیاس دیگر ، سقف آسمان به هشت قسمت تقسیم می شود و مشخص می کنند که از این هشت قسمت چند قسمت آن پوشیده ازابر است . این مقیاس را یک هشتم یا هشت یک (Octa) می گویند .

وضعیت ابرناکی آسمان به صورت توصیفی نیز بیان می گردد که نمونه ای از آن در جدول زیر دیده می شود.

سقف ابر ( ارتفاع پایه ابر از زمین ) :

در هواشناسی ، سقف ابر یعنی ارتفاعی که در آن پوشش ابر شکسته ( حداقل پوشش ۶/۰ ) یا ابر کامل ( حداقل پوشش ۹/۰ ) است . چنانچه درجه ابرناکی آسمان از ۶/۰ کمتر باشد بدون توجه به ارتفاع ابرها ، سقف نا محدود گزارش می شود .
ابرهایی که در افق قرار دارند نسبت به ابرهای بالای سر ، تیره تر ، ضخیمتر و نزدیک به هم مشاهده می شوند ، اما این فقط یک توهم است . مثلا ً اگر ابرها از هم فاصله داشته باشند و از دور به آنها نظاره شود فاصله بین آنها، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، کوچکتر دیده می شود.

اندازه گیری سقف ابر :

اطلاع از ارتفاع سقف ابر در پیش بینی های هواشناسی بسیار مفید است . این پارامتر به سادگی قابل اندازه گیری است :

در طول روز با فرستادن یک بالون که طوری باد می شود تا در هنگام رها شدن و اوج گرفتن سرعت مشخصی داشته باشد انجام می گردد . سرعت بالونها معمولا ً ۱۲۰ متر در دقیقه است . پس از رها کردن ، به بالون توجه می شود تا صعود نموده و در میان ابرها ناپدید شود . فاصله زمانی رها گردیدن تا ناپدید شدن ( بر حسب دقیقه ) ضرب در ۱۲۰ ارتفاع لبه پایین ابرها را بر حسب متر می دهد .

در شب ، ارتفاع سقف ابر با وسیله ای به نام نورافکن سقف (Ceiling light)تعیین می شود . این دستگاه یک لامپ پروژکتور بسیار قوی است که نور آن عمودی به طرف بالا می تابد تا به ابرها برخورد کند . مطابق شکل زیر ، بیننده در فاصله ای از پروژکتور ایستاده و به آسمان نگاه می کند تا نور انعکاس یافته از ابرها را مشاهده نماید . سپس زاویه بین خود و محل برخورد نور به سقف ابر را نسبت به افق با یک شیب سنج اندازه گیری می کند . آنگاه با استفاده از روابط ساده مثلثاتی ، ارتفاع سقف ابر محاسبه می شود .

طبقه بندی ابرها :

بر اساس اطلس بین المللی ابرها که توسط سازمان جهانی هواشناسی WMO
( World Meteorological Organization )در سال ۱۹۵۶ تهیه شده است ابرها به ۱۰ شکل یا جنس طبقه بندی شده اند که در ادامه به تشریح آنها می پردازیم .

شکلهای اساسی ابر :
اساسا ً ابرها به سه شکل تقسیم می شوند که انواع ده گانه طبقه بندی شده درداخل این سه دسته قرار می گیرند :
– ابرهای سیروس( Cirrus )
– ابرهای کومولوس ( Cumulus )
– ابرهای استراتوس ( Stratus )

سیروس ، تکه ابرهای با لایه های نازک و مجزا و به شکل پرهای سفید می باشند که معمولا ً در ارتفاعات بسیار بالا مشاهده می گردند .
کومولوس ، ابرهایی است که قسمت پایین آنها صاف و قسمت بالایی آنها گنبدی شکل است . این ابرها به صورت توده های مجزا از هم بوده و شکل کلی آنها مانند گل کلم است .
استراتوس ، ابرهایی ورقه ای یا لایه ای هستند که تمام آسمان یا بخش وسیعی از آن را می پوشانند . این ابرها مجموعهای پیوسته ، و نه مجزا ، از ابرهاست که از واحدهای مستقل تشکیل نشده است .
چنانچه یکی از فرمهای اساسی ابر ( به استثنای ابرهای سیروس ) در ارتفاعی بالاتر از ارتفاع معمول خود تشکیل شود ، ابر از حالت معمول خود نازک تر بوده و پیشوند آلتو(Alto) به نام آن اضافه می شود . چنانچه یک ابر توام با بارندگی باشد همراه با نام آن کلمه نیمبوس(Nimbus) نیز به کار برده می شود.

نیمبوس به زبان یونانی به معنی باران است .

۱- سیروس : ( Ci)
ابرهای سیروس مرتفعترین انواع ابرها هستند که معمولا ً در ارتفاع بالاتر از ۱۰۰۰۰ متری شکل می گیرند . این ابرها سفید ، ظریف و مجزا از هم بوده و در تمام فصول سال مشاهده می شوند اغلب به شکل پر ، رشته رشته و دم اسبی به نظر می رسند . به دلیل ارتفاع زیاد و در نتیجه دمای پایین ، ابرهای سیروس از بلورها یا ورقه های نازک یخ درست شده و قطرات آب درآنها دیده نمی شود.

۲- سیرو استراتوس: ( Cs )
ابرهای سیرو استراتوس نیز ارتفاع زیاد دارند و نظیر ابرهای سیروس از بلورهای یخ تشکیل شده اند . ابرهای مذکور عموما ً به صورت تور یا ورقه های نازک بوده و قسمت اعظم آسمان را می پوشانند . ضخامت آنها ممکن است بسیار کم باشد و به آسمان رنگ شیری بدهد . هاله ای که اغلب در اطراف خورشید یا ماه دیده می شود از ابرهای سیرو استراتوس درست شده است .

۳- سیرو کومولوس : ( Cc )
ابرهای سیروکومولوس مانند ابرهای سیروس و سیرواستراتوس ، از بلورهای یخ درست شده و در ارتفاعات بالا فرم می گیرند . این ابرها معمولا ً از تجزیه ابرهای سیروس و سیرواستراتوس به وجود آمده و به صورت توده های فلسی شکل کروی که بخش کوچک و یا بزرگی از آسمان را پوشانده و هیچ سایه ای ندارند می باشند . گروهی از ابرهای سیروکومولوس گاهی به صورت مواج و پاره ای اوقات به صورت نوارهایی در آسمان حرکت می کنند. ترتیب قرارگرفتن همین نوارهاست که به آسمان حالت لکه ای سفید می دهد .

۴- آلتو استراتوس : ( As )
ابرهای آلتواستراتوس به صورت ورقه های سفید یا خاکستری یکنواختی هستند که تمام یا بخش وسیعی از آسمان را پوشانده و بعضی اوقات به صورت نوارهای عریضی دیده می شوند . در صورت وجود این ابرها ممکن است خورشید اصلا ً دیده نشود و یا با نوری ضعیف و در شرایطی مه گرفته بتابد . خورشید مه گرفته (مرطوب) از خصوصیات بارز آلتواستراتوس است . اغلب ، این خورشید ضعیف ایجاد هیچ گونه سایه ای بر روی زمین نمی کند .

۵- آلتو کومولوس : ( Ac )
این ابرها به صورت جدا از هم ، یا گروهی و بیضوی شکل هستند . ابرهای آلتوکومولوس در دسته های جداگانه یا در هم حرکت می کنند . این ابرها سبب ایجاد سایه خاکستری بر روی سطح زیرین خود می شوند . نوع ابرهای پشمی نمونهای از انواع آلتوکومولوس مرتفع می باشند .

۶- استراتوس : ( St )

ابر استراتوس به صورت لایه یا ورقه خاکستری است که فرم و ساختمان مشخصی ندارد و معمولا ً تمام آسمان را می پوشاند . ورقه یکنواخت ابر گاهی اوقات کشیده شده و به صورت تکه های کشیده حرکت می کند . اغلب تشخیص استراتوس پایین و مه مرتفع ، مشکل یا غیر ممکن است .

۷- نیمبو استراتوس: ( Ns )
ابرهای نیمبو استراتوس ، ضخیم ، خاکستری تیره ، بدون شکل و ورقه ای با مقداری ابرهای پراکنده در اطراف هستند . این ابرها همراه با بارندگی یکنواخت ( برف یا باران ) می باشند .

۸- استراتوکومولوس: ( Sc )
ابر استراتوکومولوس از توده های کروی شکل و مرتب در دسته های طویل خاکستری درست شده و بیشتر قسمتهای آسمان را می پوشاند . ابرهای مذکور اغلب از پهن شدن باندهای ابر کومولوس یا ادامه آلتوکومولوس در ارتفاعات پایین ، شکل می گیرند .

۹- کومولوس : ( Cu )
ابرهای کومولوس ، سفیدرنگ ، عظیم و در تابستانها بسیار مواج می باشند . قسمت زیر این ابرها صاف است ، اما بالای آنها بسیار بلند و گنبدی شکل می باشد . ابرهای کومولوس در هوای خوب و ملایم ظاهر شده و اغلب پس از یک رگبار تعداد زیادی ابر کوچک کومولوس با گنبدهای کوچک در آسمان دیده می شوند .اگر قسمت زیرین این ابرها به یکدیگر برسد یک سطح کاملا ً صاف را تشکیل می دهند .

۱۰- کومولونیمبوس : ( Cb )
کومولونیمبوس از ابرهای کومولوس که به صورت تنوره ای با ارتفاعی در حدود ۲/۳ تا ۸ کیلومتر در آمده اند نشأت می گیرد . وقتی به این ارتفاع برسند تولید باران یا رگبار می کنند . رعد و برق از خصوصیات این ابرهاست و به همین دلیل ابرهای کومولونیمبوس را توفانهای تندری هم می گویند . چنین ابرهایی به شکل مناره در می آیند و شکل آنها با ارتفاع گرفتن ابر عوض می شود .

دلایل ایجاد ابر :

تقریبا ً تمام ابرها محصول تغییرات دما و رطوبت در هوای صعود کننده ای است که به طور بی دررو خنک می شود . این که چگونه ابر تشکیل می گردد بستگی به روش صعود هوا وارتفاعی که هوا خنک شده و به نقطه شبنم می رسد ، دارد . صعود هوا در اثر یکی از عوامل زیر می باشد :

۱- گرم شدن موضعی یا همرفت مستقیم

۲- اثر پستی و بلندی زمین ( شکل سمت چپ )
۳- اثرات جبهه ها یا زبانه های هوای سرد ( شکل سمت راست )

۴- همگرایی

* گرم شدن زمین در یک سطح محدود موجب صعود هوای گرم از روی منطقه گرم شده می گردد ، و بر اثر پستی و بلندی زمین اغلب در شیب های تند در این عمل موثر است . جبهه ها باعث صعود هوا با شیب کم یا زیاد می شوند ، که این مسئله بستگی به نوع جبهه دارد . در حالی که همگرایی اغلب منتج به صعود سریع هوا بر روی یک منطقه وسیع می شود .

بخش دوم : مه

مه از قطرات آب یا بلورهای یخ ترکیب یافته و آن را همچون ابر بر روی زمین توصیف می کنند. برای این که مه تشکیل شود باید بخار آب موجود در جو به آب مایع یا یخ تغییر حالت دهد . بنابراین برای تولید بخار آب اشباع در هوا ، باید فرآیندهایی فیزیکی به وقوع بپیوندد .
تغییر به حالت مایع مستلزم حضور هسته های میعان است و بر این اساس می توان فرض کرد که همیشه برای ایجاد یک مه چگال غلظت آنها کافی است . در مناطق صنعتی ، مه می تواند در رطوبت نسبی زیر ۸۰ درصد نیز تشکیل شود ، ولی معمولا این عمل خیلی نزدیک به رطوبت نسبی ۱۰۰ درصد صورت می گیرد . آنگاه که یک وارونگی در روی سطح زمین و یا نزدیکی آن موجود باشد تشکیل مه تسهیل می شود .

اشباع می تواند به شیوه های گوناگونی انجام شود ، ولی می توان سه فرآیند مهم را از هم تمیز داد :

۱- سرد شدن هوای نمناک .
۲- افزودن بخار آب .
۳- آمیختگی هوا .

اثر سرد شدن هوا در ایجاد مه :

در هوای آرام شب ، هوا در اثر برخورد با زمین سرد شده و اغلب پر از مه می گردد که به پرتوافکنی معروف است . همین طور در زمستان به سبب هجوم هوای ولرم دریایی به سوی خشکی های سرد هوا غالبا به صورت مه آلود در می آید و مختصر اختلاط موجب افزایش طبقه مه می گردد که ممکن است به دهها متر برسد .
حتی در بالای جریانات سرد دریایی ، مه از علایم معمولی به شمار آمده و آب و هوا را مشخص می کند . در کنار سواحل شیلی ( جریان هومبولت ) ، در سواحل آفریقای جنوب غربی ( جریان بنگوئلا ) یا در زمینهای جدید ( جریان لابرادور ) تشکیل مه ها بیشتر از ۸۰ روز در سال تکرار می شود .

مقایسه مه و ابر :

از لحاظ فیزیکی ، بین مه و ابر تفاوت زیادی وجود ندارد . هر دو از قطرات کوچک آب تشکیل شده اند که در هوا معلقند . اما مه در هوای نزدیک سطح زمین تشکیل می شود ، و ابر مشخصه هوای ارتفاعات بالاتر است . بنابراین تفاوت بین مه وابر در روش و محل تشکیل است نه در شکل ظاهری آنها .
ابر هنگامی تشکیل می شود که هوا با صعود و انبساط خود به طور بی دررو خنک شود ، اما مه ازطریق سرد شدن هوا در اثر تماس و مخلوط شدن و یا اشباع هوا از قطرات آب تشکیل می گردد . معمولا ًتفاوت بین مه غلیظ و ابرهایی که در سطح پایین قرار دارند به قدری کم است که هنگامی که در مجاورت هم قرار می گیرند نمی توان آنها را از یکدیگر متمایز ساخت.

انواع مه از نظر قابلیت دید (: ( Visibility

مه از نظر قابلیت دید به انواع مختلفی تقسیم بندی می شود که در جدول زیر نشان داده شده است .
این تقسیم بندی از نظر کاربری در حمل و نقل هوایی بسیار حائز اهمیت است .

انواع مه از نظر شرایط تشکیل :

انواع مه از نظر شرایط موجود برای تشکیل آن به چهار گروه تقسیم بندی می شود :
– مه تابشی (( Radiation fog
– مه فرا رفتی (( Advective fog
– مه جبهه ای (( Frontal fog
– مه فرا شیبی (( Upslope fog

به طور کلی چنانچه هوای نزدیک سطح زمین به نقطه شبنم برسد امکان تشکیل مه فراهم می آید و اگر دمای هوا پس از تشکیل مه زیاد گردد مه ازهم پاشیده خواهد شد.

ضخامت مه بستگی به عواملی مانند رطوبت ، دما ، باد و غیره دارد .

مه تابشی :

مه تابشی کمتر از سایر انواع مه متداول است و معمولا ً در شرایطی مشابه شبنم تشکیل می شود . در شبهای صاف و آرام یا زمانی که باد بسیار ملایم باشد ، زمین و هوای مجاور آن به سرعت سرد می شود . اگر هوا در لایه ای ضخیمتر از حد لازم برای ایجاد شبنم ، سرد شده و به نقطه شبنم برسد ، تراکم بخار آب نه تنها در سطح زمین بلکه بر روی ذرات کوچکی که در هوا وجود داشته و به هسته های تراکم معروفند نیز صورت می گیرد . این عمل باعث ایجاد قطره های کوچک آب می شود که مه را تشکیل می دهد . چون سرد شدن هوا در این وضعیت از طریق تابش صورت می گیرد ، این نوع مه را مه تابشی گویند .
وجود مه تابشی نشانگر این است که هوا برای مدت حداقل ۱۲ ساعت خوب خواهد بود .
غلظت مه در نقاط گود زیادتر است زیرا هوای سرد سنگین بوده و به مناطق پست سقوط می کند . به همین دلیل مه تابشی را گاهی اوقات مه زمینی نیز می گویند زیرا در ارتباط بسیار نزدیک با سطح زمین است .