Cumulonimbus: mưa lớn và sấm sét trên đường chân trời.

Dự báo thời tiết hiện đại dựa vào mô phỏng máy tính phức tạp. Những mô phỏng này sử dụng tất cả các phương trình vật lý mô tả bầu khí quyển, bao gồm sự chuyển động của không khí, sự ấm áp của mặt trời và sự hình thành của mây và mưa.

Cải tiến tăng dần trong dự báo theo thời gian có nghĩa là dự báo thời tiết năm ngày hiện đại cũng khéo léo như dự báo ba ngày năm 20 trước.

Nhưng bạn không cần một siêu máy tính để dự đoán thời tiết trên đầu bạn có thể thay đổi như thế nào trong vài giờ tới - điều này đã được biết đến qua các nền văn hóa trong nhiều thiên niên kỷ. Bằng cách để mắt đến bầu trời phía trên bạn và biết một chút về cách các đám mây hình thành, bạn có thể dự đoán liệu mưa có đang trên đường hay không.

Và hơn nữa, một chút hiểu biết về vật lý đằng sau sự hình thành của đám mây làm nổi bật sự phức tạp của bầu khí quyển và làm sáng tỏ lý do tại sao dự đoán thời tiết sau vài ngày là một vấn đề khó khăn như vậy.

Vì vậy, đây là sáu đám mây để theo dõi và làm thế nào chúng có thể giúp bạn hiểu thời tiết.

1) Cumulus

Cumulus: những đám mây trắng nhỏ. Brett Sayles / Pexels, CC BY

Mây hình thành khi không khí lạnh đến điểm sương, nhiệt độ mà không khí không còn giữ được hơi nước. Ở nhiệt độ này, hơi nước ngưng tụ lại tạo thành những giọt nước lỏng, mà chúng ta quan sát như một đám mây. Để quá trình này xảy ra, chúng tôi yêu cầu không khí buộc phải tăng lên trong khí quyển hoặc để không khí ẩm tiếp xúc với bề mặt lạnh.

Vào một ngày nắng, bức xạ của mặt trời làm nóng đất, từ đó làm nóng không khí ngay phía trên nó. Không khí ấm lên này tăng lên bởi sự đối lưu và hình thức Cumulus. Những đám mây thời tiết công bằng trên trời trông giống như bông gòn. Nếu bạn nhìn vào một bầu trời đầy cumulus, bạn có thể nhận thấy chúng có các chân đế bằng phẳng, tất cả đều nằm ở cùng một cấp độ. Ở độ cao này, không khí từ mặt đất đã lạnh đến điểm sương. Các đám mây tích lũy thường không mưa - bạn đang ở trong thời tiết tốt.

2) Cumulonimbus

Mặc dù Cumulus nhỏ không mưa, nhưng nếu bạn nhận thấy Cumulus ngày càng lớn hơn và kéo dài hơn vào bầu khí quyển, đó là dấu hiệu cho thấy mưa dữ dội đang diễn ra. Điều này là phổ biến vào mùa hè, với Cumulus buổi sáng phát triển sâu Cumulonimbus (giông bão) mây vào buổi chiều.

Một Cumulonimbus với hình dạng đe đặc trưng của nó.

Gần mặt đất, Cumulonimbus được xác định rõ, nhưng cao hơn chúng bắt đầu trông khôn ngoan ở các cạnh. Quá trình chuyển đổi này chỉ ra rằng đám mây không còn được tạo ra từ các giọt nước, mà là các tinh thể băng. Khi những cơn gió thổi những giọt nước bên ngoài đám mây, chúng nhanh chóng bay hơi trong môi trường khô hơn, tạo cho các đám mây nước một cạnh rất sắc nét. Mặt khác, các tinh thể băng mang bên ngoài đám mây không nhanh chóng bay hơi, mang lại vẻ ngoài khôn ngoan.

Cumulonimbus thường được phủ phẳng. Trong Cumulonimbus, không khí ấm áp tăng lên bởi sự đối lưu. Làm như vậy, nó dần nguội đi cho đến khi có cùng nhiệt độ với không khí xung quanh. Ở cấp độ này, không khí không còn nổi nên không thể tăng thêm. Thay vào đó, nó lan ra, tạo thành một hình dạng đe đặc trưng.

3) Cirrus

Những đám mây Cirrus có thể đánh dấu cách tiếp cận của một mặt trận ấm áp - và mưa. Hình ảnh tín dụng: Simon A.

mây quyển hình thành rất cao trong bầu khí quyển. Chúng rất khôn ngoan, được cấu tạo hoàn toàn từ các tinh thể băng rơi trong khí quyển. Nếu Cirrus được mang theo chiều ngang bởi gió di chuyển ở các tốc độ khác nhau, chúng có hình dạng móc đặc trưng. Chỉ ở độ cao hoặc vĩ độ rất cao, Cirrus mới tạo ra mưa ở mặt đất.

Nhưng nếu bạn nhận thấy Cirrus bắt đầu che phủ nhiều hơn bầu trời và ngày càng thấp hơn, thì đây là một dấu hiệu tốt cho thấy một mặt trận ấm áp đang đến gần. Trong một mặt trận ấm áp, một khối không khí ấm áp và lạnh gặp nhau. Không khí ấm nhẹ hơn buộc phải tăng lên trên khối không khí lạnh, dẫn đến sự hình thành của đám mây. Các đám mây hạ xuống cho thấy phía trước đang đến gần, tạo ra một khoảng thời gian mưa trong những giờ 12 tiếp theo.

4) Stratus

Stratus: ảm đạm. Hannah Christensen, tác giả cung cấp

Stratus là một tấm mây thấp liên tục bao phủ bầu trời. Stratus hình thành bằng không khí nhẹ nhàng tăng lên, hoặc bởi một cơn gió nhẹ mang lại không khí ẩm trên vùng đất lạnh hoặc mặt biển. Đám mây Stratus mỏng, vì vậy trong khi điều kiện có thể cảm thấy ảm đạm, mưa là không thể, và nhiều nhất sẽ là một cơn mưa phùn nhẹ. Stratus giống hệt với sương mù, vì vậy nếu bạn đã từng đi bộ trên núi vào một ngày sương mù, thì bạn đã đi trên mây.

5) dạng thấu kính

Hai loại đám mây cuối cùng của chúng tôi sẽ không giúp bạn dự đoán thời tiết sắp tới, nhưng chúng cho ta một cái nhìn thoáng qua về các chuyển động cực kỳ phức tạp của bầu khí quyển. Mịn màng, hình thấu kính Lenticular những đám mây hình thành khi không khí được thổi lên và trên một dãy núi.

Những đám mây hình thành trên núi.

Khi qua khỏi ngọn núi, không khí chìm trở lại mức trước đó. Khi nó chìm xuống, nó ấm lên và đám mây bốc hơi. Nhưng nó có thể vượt quá mức, trong trường hợp đó, khối không khí bật lại cho phép một đám mây dạng thấu kính khác hình thành. Điều này có thể dẫn đến một chuỗi các đám mây, mở rộng một số cách vượt ra ngoài dãy núi. Sự tương tác của gió với núi và các đặc điểm bề mặt khác là một trong nhiều chi tiết phải được trình bày trong các trình giả lập trên máy tính để có được dự đoán chính xác về thời tiết.

6) Kelvin-Helmholtz

Và cuối cùng, yêu thích cá nhân của tôi. Các Kelvin-Helmholtz đám mây giống như một làn sóng đại dương đang phá vỡ. Khi khối không khí ở các độ cao khác nhau di chuyển theo chiều ngang với tốc độ khác nhau, tình hình trở nên không ổn định. Ranh giới giữa các khối không khí bắt đầu gợn sóng, cuối cùng tạo thành những đợt sóng lớn hơn.

Những đám mây Kelvin-Helmholtz giống như những con sóng vỡ trong đại dương.

Các đám mây Kelvin-Helmholtz rất hiếm - lần duy nhất tôi phát hiện ra một đám mây ở Jutland, phía tây Đan Mạch - bởi vì chúng ta chỉ có thể thấy quá trình này diễn ra trong bầu khí quyển nếu khối không khí thấp hơn chứa một đám mây. Đám mây sau đó có thể tìm ra những đợt sóng vỡ, cho thấy sự phức tạp của những chuyển động vô hình khác trên đầu chúng ta.

Lưu ý

Hannah Christensen, Nhà nghiên cứu tham quan, Vật lý đại dương và hành tinh khí quyển, Đại học Oxford

Bài viết này ban đầu được xuất bản vào Conversation. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan

at Thị trường InnerSelf và Amazon