Попадать в туман, хотя бы очень слабый, доводилось любому человеку. Иногда в этой «белёсой мгле» невозможно разглядеть что-либо даже на расстоянии одного метра. Так что такое туман?
Туман – это «спустившееся» к поверхности земли облако, то есть взвешенные в воздухе мельчайшие капельки воды. Образуются эти капельки либо при испарении водоёмов, более тёплых, чем окружающий их воздух (и тогда это туман испарения), либо при конденсации холодного воздуха у тёплой поверхности земли (и тогда это туман охлаждения).
Чаще всего туманы образуются осенью, ночью или утром, когда поверхность водоёмов остывает медленнее, чем находящийся над ней воздух. Тёплая вода испаряется, и мельчайшие капельки испарённой влаги образуют туман.
Поверхность земли и находящиеся непосредственно над ней слои воздуха осенними ночами и по утрам, наоборот, быстро остывают. При соприкосновении таких холодных слоёв воздуха с тёплыми также образуется туман.
Кроме того, туман образуется сильнее, если в воздухе много микроскопических частичек пыли, на которых и конденсируется влага. Так городом туманов называют Лондон, столицу окружённой водой Великобритании, воздух которого очень загрязнён (знаменитый лондонский «смог»).
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.
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.
Туман представляет собой скопление взвешенных в приземном слое воздуха капель воды или кристалликов льда, ухудшающих горизонтальную видимость до 1000 м и менее. По сути – это облако, лежащее на поверхности земли или воды.
Исходя из основных физических причин, вызывающих образование туманов, их можно разделить на два основных класса: туманы охлаждения и туманы испарения. Первый из этих классов абсолютно преобладает.
Туманы охлаждения образуются за счет конденсации или водяного пара при охлаждении воздуха от земной или водной поверхности. Подразделяются на два вида: радиационные и адвективные.
Радиационные туманы появляются в условиях застоя воздуха за счет его ночного выхолаживания от остывающей подстилающей поверхности. Наблюдаются в ясные тихие ночи и утром до восхода солнца. Как только солнечные лучи начинают пригревать, эти туманы быстро исчезают.
Адвективные туманы связаны с охлаждением теплого воздуха при перемещении его на холодную поверхность (с этим же процессом связано образование низких слоистых облаков, которые могут превращаться в туман при снижении). Это самые мощные и продолжительные туманы. Наблюдаются в любое время суток и могут переноситься на большие расстояния.
Туманы испарения (парения) образуются вследствие испарения водяного пара с более теплой, чем воздух подстилающей поверхности. Наиболее интенсивными такие туманы бывают зимой над незамерзающими заливами и полыньями; над реками и озерами они чаще появляются осенью, а на суше – после сильных дождей вечером и ночью в летне — осенний период.
Наиболее общей особенностью распределения туманов по земной поверхности является увеличение их повторяемости к высоким широтам. В зависимости от условий образования туманы на территории России имеют различную непрерывную продолжительность. В континентальных районах преобладают кратковременные туманы, продолжающиеся не более 2–4 часов, а на побережьях северных морей они могут не прекращаться по нескольку суток.
На Европейской части России наибольшее число дней с туманами отмечается на побережье морей, в высокогорных районах, на склонах возвышенностей, обращенных к влагонесущим потокам. Особо следует выделить (), где повторяемость туманов чрезвычайно высока в течение всего года. В отдельных местах среднее годовое число дней с туманом может достигать 230–280, а их продолжительность за год – 2050 часов. Один туман длится в среднем 9 часов.
В условиях муссонной циркуляции на Дальнем Востоке большое количество туманов отмечается в теплый период года. На , и в отдельные годы число дней с туманами может превышать 160–180 за год при продолжительности 1000–1400 часов.
Годовой ход зависит от географических условий: над континентами туманы образуются чаще всего осенью, над морями и океанами – весной, когда водная поверхность наиболее холодная.
Туманы с видимостью 500–200 метров уже серьезно затрудняют движение транспорта. Туманы с видимостью менее 50 м и продолжительностью 12 часов и более относятся к особо опасным явлениям погоды и могут полностью парализовать работу аэро- и морских портов, наземного транспорта. Средняя непрерывная длительность тумана с видимостью 500 м и менее обычно составляет 2–4 часа, но в отдельных случаях они могут устойчиво сохраняться более суток.
В крупных индустриальных центрах, за счет большого количества активных ядер конденсации, выбрасываемых промышленными предприятиями, туманы могут образовываться даже в ненасыщенном воздухе и наблюдаются в 1,5–2 раза чаще, чем в окрестностях. В Якутске, например, продолжительность туманов в центре города 1300 часов, а на окраинах (в районе аэропорта) – 475 часов.
В крупных городах Северо-Запада число дней с видимостью менее 500 м может колебаться от 6 до 65. Наиболее продолжительны туманы с такой видимостью здесь наблюдаются в осенние месяцы. Непрерывная продолжительность их в среднем составляет 3 часа. Максимальная продолжительность туманов за год в отдельных городах приближается к 200–300 часам.
В городах Западной Сибири туманы с видимостью менее 500 м отмечаются в 50–70% случаев от общего количества, а в Предбайкалье и – около 10%.
Для крупных населенных пунктов Республики Саха (Якутия) характерны морозные туманы, образующиеся при температуре –42°С и ниже, видимость в которых днем снижается до 40–50 метров. Наиболее опасные туманы формируются в декабре – январе.
В прибрежных городах Дальнего Востока, Приморья, полуострова Камчатки, острова Сахалин наиболее интенсивны летние туманы.
Туман. Дымка
Туман и дымка представляют собой результат конденсации водяного пара (т.е. переход водяного пара, содержащегося в воздухе, в жидкое состояние) в непосредственной близости к земной поверхности. Туманом называют совокупность взвешенных в воздухе капель воды или кристаллов льда, ухудшающих метеорологическую дальность видимости до значения менее 1 км. При видимости от 1 до 10 км эта совокупность носит название дымки .
При положительных температурах туман состоит из капелек воды радиусом 2… 5 мкм, а при отрицательных – из переохлажденных капелек воды, ледяных кристаллов или замерзших капелек. Капельки воды, образующие дымку, имеют радиус менее 1 мкм. При укрупнении капель дымка может перейти в туман, а при испарении туман может превратиться в дымку.
Видимость в тумане зависит от размеров образующих его капель или кристаллов и от водности тумана. Водностью тумана называется количество жидкой или твердой воды, содержащейся в 1м³. Наблюдения показывают, что водность тумана составляет 0,02-1,0 г/м³. На водность тумана оказывает влияние температура – при положительных температурах она значительно больше, чем при отрицательных.
Число капель в единице объема в слабом тумане составляет 1-10 шт/см³, в сильном – 400… 600 шт/см³.
Туманы обычно образуются в тех случаях, когда парциальное давление водяного пара в слое атмосферы, прилегающем к земной поверхности, превышает давление насыщенного пара, а относительная влажность воздуха составляет 100% или несколько меньше.
По физическим условиям образования туманы можно разделить на три группы:
1. туманы охлаждения;
2. туманы, не связанные с охлаждением;
3. туманы, вызванные деятельностью человека.
Туманы охлаждения образуются в результате понижения температуры воздуха, прилегающего к земной поверхности, ниже точки росы (точка росы – температура при которой относительная влажность достигает 100%). Туманы охлаждения в свою очередь делятся на радиационные и адвективные.
Радиационные туманы образуются в результате радиационного охлаждения почвы, от которой затем охлаждается прилегающий к ней воздух. Образованию таких туманов благоприятствуют следующие условия: достаточная относительная влажность; ясная или малооблачная погода и слабый ветер.
Адвективные туманы образуются при движении теплого воздуха над холодной деятельной поверхностью. Возможны следующие причины их возникновения:
1. Перемещение тропического воздуха в более высокие широты;
2. Перемещение теплого континентального воздуха на более холодную поверхность моря, такие туманы наблюдаются над морями летом. При изменении направления ветра они могут переместиться на побережье;
3. Перемещение теплого морского воздуха на более холодную поверхность континента. Эти туманы называются приморскими;
4. Перемещение воздуха с теплой поверхности на холодную. Такие туманы образуются в местах встречи холодных и теплых морских течений. Они называются морскими;
К морским относятся и туманы, образующиеся над льдами Арктического бассейна. Такие туманы образуются в любое время суток и могут существовать при значительных скоростях ветра.
К туманам, не связанным с охлаждением , относятся туманы испарения и туманы смещения.
Туманы испарения наблюдаются в тех случаях, когда температура поверхности воды выше температуры прилегающего воздуха. Их образование обусловлено охлаждением и конденсацией пара, поступающей с водной поверхности в воздух. Такие туманы часто образуются в осеннее время над реками и озерами. В холодное время они возникают над незамерзающими заливами морей, а также над полыньями среди льдов.
Туманы смещения образуются при перемешивании двух масс воздуха, имеющих различную температуру и содержащих водяной пар, близкий к состоянию насыщения. Чаще всего такие туманы образуются на берегах морей и озер при большом контрасте температуры воздуха над сушей и над водной поверхностью.
К туманам, вызванным деятельностью человека, относятся городские и морозные (печные) туманы, а также специально создаваемые искусственные туманы, например, для борьбы с заморозками.
Городские туманы образуются в крупных городах, где в воздух выбрасываются в большом количестве отходы промышленного производства, они же являются ядрами конденсации, и в этом случае конденсация (образование тумана) начинается уже при относительной влажности от 75%. Городские туманы иногда имеют темную окраску, обусловленную наличием в каплях частичек дыма, сажи и других примесей.
Морозные (печные) туманы образуются зимой при низкой температуре воздуха и при наличии приземной инверсии (задерживающего слоя, который препятствует переносу тепла, водяного пара и различных примесей. Температура в этом слое повышается с высотой). Они обычно возникают утром над небольшими населенными пунктами, когда в воздух начинает поступать большое количество ядер конденсации вместе с дымом от топки печей, с чем и связано название туманов.
В Магадане, в основном, наблюдаются адвективные туманы.
Ниже приведем среднее число дней с туманом, наибольшее число дней и среднюю продолжительность тумана в часах по данным станции Магадан.
VIII |
|||||||||||||||||
Среднее число дней с туманом |
|||||||||||||||||
0.03 |
0.03 |
0.05 |
|||||||||||||||
Наибольшее число дней с туманом |
|||||||||||||||||
Средняя продолжительность туманов (ч) |
|||||||||||||||||
0.03 |
0.03 |
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. |
|||||||||||||||
