Туман - Fog

Вид с горы Бласенштайн возле Шайббса ( Нижняя Австрия ) на запад, с туманом над долиной Эрлауф и Дунаем
Массивный туман над Твентинин-Палмс, Калифорния , покрывает весь город, когда он начинает подниматься и присоединяться к облакам над ним.
Туман рассеивается над Кобленцем , Германия

Туман - это видимый аэрозоль, состоящий из крошечных капель воды или кристаллов льда, взвешенных в воздухе на поверхности Земли или вблизи нее. Туман можно рассматривать как тип низколежащих облаков, обычно напоминающих пластовые слои , и на него сильно влияют близлежащие водоемы, рельеф и ветровые условия. В свою очередь, туман влияет на многие виды деятельности человека, такие как судоходство, путешествия и военные действия.

Туман появляется при конденсации водяного пара (вода в газообразной форме). Во время конденсации молекулы водяного пара объединяются, образуя крошечные жидкие капли воды, которые висят в воздухе. Морской туман, который появляется возле водоемов с соленой водой , образуется в результате конденсации водяного пара на кусочках соли. Туман подобен, но менее прозрачный , чем, туман .

Определение

Термин туман обычно отличается от более общего термина облако в том смысле, что туман расположен низко, а влага в тумане часто генерируется локально (например, из ближайшего водоема, такого как озеро или океан, или из близлежащих мест). влажная земля или болота ).

По определению, туман снижает видимость до менее 1 км (0,62 мили), тогда как туман вызывает меньшее ухудшение видимости.

Для авиационных целей в Великобритании видимость менее 5 км (3,1 мили), но более 999 м (3278 футов) считается туманом, если относительная влажность составляет 95% или выше; ниже 95% сообщается о помутнении .

Формирование

Мельчайшие капли воды составляют этот радиационный туман после наступления темноты с температурой окружающей среды -2 ° C (28 ° F). Следы их движения фиксируются в виде полос.
Крупным планом - капли воды, образующие туман. Те, что находятся за пределами глубины резкости объектива камеры, отображаются как шары .

Туман образуется, когда разница между температурой воздуха и точкой росы менее 2,5  ° C (4,5  ° F ).

Туман начинает образовываться, когда водяной пар конденсируется в крошечные капли воды, которые взвешиваются в воздухе. Некоторые примеры того, как водяной пар добавляется в воздух, - это конвергенция ветра в области восходящего движения; осадки или вирга, падающая сверху; дневное отопление испаряющейся водой с поверхности океанов, водоемов или заболоченной земли; транспирация с растений; прохладный или сухой воздух движется над более теплой водой; и поднимая воздух над горами. Водяной пар обычно начинает конденсироваться на ядрах конденсации, таких как пыль, лед и соль, с образованием облаков. Туман, как и его приподнятый слой кузена , представляет собой стабильную облачную основу, которая имеет тенденцию образовываться, когда холодная стабильная воздушная масса оказывается в ловушке под теплой воздушной массой.

Обычно туман возникает при относительной влажности около 100%. Это происходит либо из-за увеличения влажности в воздухе, либо из-за падения температуры окружающего воздуха. Однако туман может образовываться при более низкой влажности, а иногда и не образовываться при относительной влажности 100%. При относительной влажности 100% воздух не может удерживать дополнительную влагу, поэтому при добавлении дополнительной влаги воздух станет перенасыщенным .

Туман обычно вызывает осадки в виде мороси или очень небольшого снега. Морось возникает, когда влажность тумана достигает 100% и мельчайшие облачные капли начинают сливаться в более крупные капли. Это может происходить, когда слой тумана поднимается и достаточно охлаждается, или когда он принудительно сжимается сверху спускающимся воздухом. Морось становится ледяной, когда температура на поверхности падает ниже точки замерзания.

Толщина слоя тумана в значительной степени определяется высотой границы инверсии, которая в прибрежных или океанических регионах также является вершиной морского слоя , над которым воздушная масса теплее и суше. Граница инверсии изменяет свою высоту в первую очередь в зависимости от веса воздуха над ней, который измеряется в единицах атмосферного давления. Морской слой и любой слой тумана, который он может содержать, будут «раздавлены» при высоком давлении и, наоборот, могут расширяться вверх, когда давление над ним понижается.

Типы

Туман может образовываться по-разному, в зависимости от того, как произошло охлаждение, вызвавшее конденсацию .

Радиационный туман образуется в результате охлаждения земли после захода солнца инфракрасным тепловым излучением в спокойных условиях с ясным небом. Затем охлаждающая земля охлаждает соседний воздух за счет теплопроводности , в результате чего температура воздуха падает и достигает точки росы, образуя туман. В идеальном штиле слой тумана может быть меньше метра, но турбулентность может способствовать образованию более толстого слоя. Радиационный туман возникает ночью и обычно длится недолго после восхода солнца, но может сохраняться весь день в зимние месяцы, особенно в районах, ограниченных возвышенностями. Радиационный туман чаще всего встречается осенью и в начале зимы. Примеры этого явления включают туман Tule .

Наземный туман - это туман, который закрывает менее 60% неба и не распространяется до основания каких-либо облаков. Однако этот термин обычно является синонимом мелкого радиационного тумана; в некоторых случаях глубина тумана составляет порядка десятков сантиметров над некоторыми видами местности при отсутствии ветра.

Адвекционный туман возникает, когда влажный воздух проходит над прохладной поверхностью за счет адвекции (ветра) и охлаждается. Это обычное явление, так как теплый фронт проходит по территории со значительным снежным покровом. Это наиболее распространено в море, когда влажный воздух встречается с более прохладными водами, включая области апвеллинга холодной воды , например, вдоль побережья Калифорнии ( см. Туман Сан-Франциско ). Достаточно сильная разница температур над водой или голой землей также может вызвать адвекционный туман.

Хотя сильные ветры часто перемешивают воздух и могут рассеивать, фрагментировать или предотвращать многие виды тумана, заметно более теплый и влажный воздух, дующий над снежным покровом, может продолжать генерировать адвективный туман на повышенных скоростях до 80 км / ч (50 миль в час) или более. - этот туман будет в турбулентном, быстро движущемся и сравнительно мелком слое, глубина которого составляет несколько сантиметров / дюймов над плоскими сельскохозяйственными полями, плоской городской местностью и т.п., и / или образует более сложные формы там, где местность отличается например, вращающиеся участки с подветренной стороны холмов или больших зданий и т. д.

Туман, образованный адвекцией вдоль побережья Калифорнии, переносится на сушу одним из нескольких процессов. Холодный фронт может подтолкнуть морской слой к берегу, что наиболее типично весной или поздней осенью. В летние месяцы желоб низкого давления, образовавшийся в результате интенсивного нагрева внутри суши, создает сильный градиент давления, втягивая в плотный морской слой. Кроме того, летом сильное высокое давление на высоте над юго-западом пустыни, обычно в связи с летним муссоном , создает поток с юга на юго-восток, который может подтолкнуть прибрежный морской слой вверх по береговой линии; явление, известное как «южная волна», обычно возникающее после прибрежной жары. Однако, если муссонный поток достаточно турбулентен, он может вместо этого разрушить морской слой и любой туман, который он может содержать. Умеренная турбулентность обычно преобразует гору тумана, поднимая ее и разбивая на неглубокие конвективные облака, называемые слоисто-кучевыми облаками .

Туман испарения или паровой туман образуется над водоемами, над которыми находится гораздо более холодный воздух; Эта ситуация также может привести к образованию паровых дьяволов , которые выглядят как их аналоги из пыли . Туман из-за эффекта озера относится к этому типу, иногда в сочетании с другими причинами, такими как радиационный туман. Он имеет тенденцию отличаться от большинства адвективных туманов, образующихся над сушей, тем, что, как и снег с эффектом озера , является конвективным явлением, в результате чего туман может быть очень плотным и глубоким и сверху выглядит пушистым.

Фронтальный туман образуется почти так же, как слоистое облако около фронта, когда капли дождя, падая с относительно теплого воздуха над фронтальной поверхностью, испаряются в более прохладный воздух вблизи поверхности Земли и вызывают его насыщение. Этот тип тумана может быть результатом очень низкого фронтального слоистого облака, опускающегося до уровня поверхности в отсутствие какого-либо подъемного агента после прохождения фронта.

Ледяной туман образуется при очень низких температурах и может быть результатом других механизмов, упомянутых здесь, а также выдыхания влажного теплого воздуха стадами животных. Это может быть связано с формой осаждения алмазной пыли , в которой образуются очень мелкие кристаллы льда, которые медленно падают. Это часто происходит в условиях голубого неба, что может вызвать многие типы ореолов и другие результаты преломления солнечного света находящимися в воздухе кристаллами.

Замораживающий туман , который откладывает иней , состоит из капель переохлажденной воды, которые замерзают на поверхности при контакте.

Туман с осадками (или фронтальный туман ) образуется, когда осадки попадают в более сухой воздух под облаком, капли жидкости испаряются в водяной пар. Водяной пар охлаждается, а в точке росы конденсируется и образуется туман.

Градовый туман иногда возникает вблизи значительных скоплений града из-за пониженной температуры и повышенной влажности, что приводит к насыщению в очень мелком слое у поверхности. Чаще всего это происходит при наличии теплого влажного слоя поверх града и при слабом ветре. Этот наземный туман имеет тенденцию быть локализованным, но может быть чрезвычайно плотным и резким. Он может образоваться вскоре после выпадения града; когда град успел охладить воздух и как он поглощает тепло при таянии и испарении .

Восходящий туман образуется, когда влажный воздух поднимается по склону горы или холма (орографический подъем), который конденсируется в туман из-за адиабатического охлаждения и, в меньшей степени, из-за падения давления с высотой.

Условия замораживания

Замораживающий туман возникает, когда капли жидкого тумана прилипают к поверхности, образуя белыймягкийилитвердый изморозь. Это очень распространено на горных вершинах, которые закрыты низкими облаками. Это эквивалентноледяномудождюи по существу то же самое, что и лед, который образуется внутри морозильника, который не относится к типу «безморозный» или «незамерзающий». Термин «замерзающий туман» может также относиться к туману, в котором водяной пар переохлажден, заполняя воздух мелкими кристаллами льда, подобными очень легкому снегу. Это как бы делает туман «осязаемым», как будто можно «схватить пригоршню».

Аэрофотоснимок ледяного тумана в высокогорье Оканаган

На западе США ледяной туман называют погонипом . Обычно это происходит в холодные зимние периоды, обычно в глубоких горных долинах. Слово «погонип» происходит от шошонского слова paγi̵nappi̵h , что означает «облако». В альманахе Старого Фермера , в календаре за декабрь, фраза «Остерегайтесь Pogonip» регулярно появляется. В антологии Smoke Белью , Джек Лондон описал pogonip , которая окружала главных героев, убив одного из них.

Это явление также чрезвычайно распространено во внутренних районах Тихоокеанского Северо-Запада с температурой в диапазоне от 10 до 30 ° F (от -12 до -1 ° C). Плато Колумбия испытывает это явление в течение многих лет из-за температурных инверсий, иногда продолжающихся до трех недель. Туман обычно начинает формироваться вокруг реки Колумбия и расширяется, иногда покрывая землю на расстояния до Лапина, штат Орегон , почти в 150 милях (240 км) к югу от реки и в южной части центрального Вашингтона.

Замороженный туман (также известный как ледяной туман ) является любым видом тумана , где капелька замораживается в чрезвычайно маленькие кристаллы из льда в воздухе. Как правило, для этого требуются температуры на уровне -35 ° C (-31 ° F) или ниже, что делает это обычным явлением только в арктических и антарктических регионах и вблизи них . Чаще всего это наблюдается в городских районах, где он возникает в результате замерзания водяного пара, присутствующего в выхлопных газах автомобилей и продуктов сгорания от отопления и выработки электроэнергии. Городской ледяной туман может стать очень плотным и будет сохраняться днем ​​и ночью, пока не поднимется температура. Чрезвычайно небольшое количество ледяного тумана, падающего с неба, образует тип осадков, называемых ледяными кристаллами , о которых часто сообщают в Уткявике, Аляска . Ледяной туман часто приводит к визуальному явлению световых столбов .

Топографические влияния

Туман над вершинами Педра-ду-Сино (Белл-Рок; слева) и Деду-де-Деус (Палец Бога; справа) в национальном парке Серра-дус-Оргаос , штат Рио-де-Жанейро , Бразилия

Туман на склоне или холм образуется, когда ветер поднимает воздух вверх по склону (так называемый орографический подъем ), адиабатически охлаждает его по мере подъема и вызывает конденсацию влаги в нем. Это часто вызывает ледяной туман на вершинах гор, где потолок облаков в противном случае был бы недостаточно низким.

Долинный туман образуется в горных долинах , часто зимой. По сути, это радиационный туман, ограниченный местной топографией , который может длиться несколько дней в спокойных условиях. В Центральной долине Калифорнии долинный туман часто называют туманом туле .

Море и прибрежный туман

Морской туман (также известный как haar или fret ) в значительной степени зависит от наличия морских брызг и микроскопических кристаллов соли в воздухе . Облака любого типа требуют мельчайших гигроскопичных частиц, на которых может конденсироваться водяной пар. На поверхности океана наиболее распространенными частицами являются соли из солевых брызг, образующихся в результате прибойных волн. За исключением штормовых зон, наиболее распространенные районы прибойных волн расположены вблизи береговых линий, следовательно, именно там находятся самые высокие концентрации переносимых по воздуху солевых частиц.

Конденсация на частицах соли наблюдается при влажности до 70%, поэтому туман может возникать даже в относительно сухом воздухе в подходящих местах, таких как побережье Калифорнии. Как правило, такому туману с более низкой влажностью предшествует прозрачная дымка вдоль береговой линии, поскольку конденсация конкурирует с испарением, явление, которое обычно заметны отдыхающим на пляже во второй половине дня. Другой недавно обнаруженный источник ядер конденсации прибрежного тумана - водоросли ламинарии . Исследователи обнаружили, что при стрессе (интенсивный солнечный свет, сильное испарение и т. Д.) Водоросли выделяют частицы йода, которые, в свою очередь, становятся ядрами для конденсации водяного пара, вызывая туман, рассеивающий прямые солнечные лучи.

Морской дым , также называемый паровым туманом или туманом испарения , является наиболее локализованной формой и создается холодным воздухом, проходящим над более теплой водой или влажной землей. Часто вызывает ледяной туман, а иногда и иней .

Дым арктических морей похож на морской дым , но возникает, когда воздух очень холодный. Вместо конденсации в капли воды образуются столбы замерзающего, восходящего и конденсирующегося водяного пара. Водяной пар создает туман морского дыма , который обычно является туманным и похожим на дым.

Туман Гаруа у берегов Чили и Перу возникает, когда типичный туман, создаваемый морем, распространяется вглубь суши, но внезапно встречается с областью горячего воздуха. Это заставляет водяные частицы тумана сжиматься за счет испарения, образуя «прозрачный туман». Туман Гаруа почти незаметен, но все же заставляет водителей пользоваться дворниками из-за осаждения жидкой воды на твердых поверхностях. Каманчака - похожий густой туман.

Эффекты видимости

Сильный туман на дороге недалеко от Бадена, Австрия
Легкий туман снижает видимость на пригородной улице, делая велосипедиста очень туманным на расстоянии около 200 м (220 ярдов). Предел видимости - около 400 м (440 ярдов), то есть до конца улицы.

В зависимости от концентрации капель видимость в тумане может варьироваться от появления тумана до почти нулевой видимости. Ежегодно во всем мире погибает много людей в результате дорожно-транспортных происшествий, связанных с туманом, на автомагистралях, включая столкновения нескольких транспортных средств .

На отрасль авиационного туризма влияет суровость тумана. Несмотря на то, что современные компьютеры для автоматической посадки могут сбить самолет без помощи пилота, персонал диспетчерской вышки аэропорта должен иметь возможность видеть, находится ли самолет на взлетно-посадочной полосе в ожидании взлета. Безопасные операции затруднены в густом тумане, а гражданские аэропорты могут запрещать взлет и посадку до тех пор, пока условия не улучшатся.

Решение для посадки возвращающихся военных самолетов, разработанное во время Второй мировой войны, называлось « Операция по расследованию и рассредоточению тумана» (FIDO). Он включал сжигание огромного количества топлива рядом с взлетно-посадочными полосами для испарения тумана, что давало возвращающимся пилотам истребителей и бомбардировщиков достаточно визуальных сигналов, чтобы безопасно приземлиться. Высокие энергозатраты этого метода не позволяют использовать его в рутинных операциях.

Тени

Башня Сутро отбрасывает трехмерную тень тумана

Тени отбрасываются сквозь туман в трех измерениях. Туман достаточно плотный, чтобы его можно было осветить светом, который проходит через щели в строении или дереве, но достаточно тонким, чтобы пропускать большое количество этого света для дальнейшего освещения точек. В результате тени от объектов выглядят как «лучи», ориентированные в направлении, параллельном источнику света. Эти объемные тени создаются так же, как сумеречные лучи , которые являются тенями облаков. В тумане тени отбрасывают твердые объекты.

Распространение звука и акустические эффекты

Звук обычно проходит быстрее и дальше всего через твердые тела, затем через жидкости, а затем через газы, такие как атмосфера. На звук влияет туман в условиях тумана из-за небольшого расстояния между каплями воды и разницы температур воздуха.

Молекулярный эффект: хотя туман по сути представляет собой жидкую воду, многие капли разделены небольшими воздушными промежутками. Высокочастотные звуки имеют высокую частоту, что, в свою очередь, означает, что они имеют короткую длину волны. Чтобы передать высокочастотную волну, воздух должен очень быстро двигаться вперед и назад. Коротковолновые высокочастотные звуковые волны отражаются и преломляются множеством отдельных капель воды, частично подавляя и рассеивая их энергию (процесс, называемый « затухание »). Напротив, низкие ноты с низкой частотой и длинной волной перемещают воздух менее быстро и реже и теряют меньше энергии при взаимодействии с небольшими каплями воды. Низкие ноты меньше подвержены влиянию тумана и распространяются дальше, поэтому в туманных рожках используется низкий тон.

Температурный эффект: туман может быть вызван температурной инверсией, когда холодный воздух собирается на поверхности, что помогает создать туман, в то время как более теплый воздух находится над ним. Перевернутая граница между холодным и теплым воздухом отражает звуковые волны обратно к земле, позволяя звуку, который обычно излучается, уходя в верхние слои атмосферы, вместо этого отражается и распространяется у поверхности. Температурная инверсия увеличивает расстояние, которое могут пройти звуки более низкой частоты, отражая звук между землей и инверсионным слоем.

Рекорд крайностей

Особенно туманные места включают Гамильтон, Новая Зеландия и Гранд-Бэнкс у побережья Ньюфаундленда (место встречи холодного Лабрадорского течения с севера и гораздо более теплого Гольфстрима с юга). Некоторые очень туманные области в мире включают Арджентию (Ньюфаундленд) и Пойнт Рейес (Калифорния), в каждой из которых более 200 туманных дней в году. Даже в обычно более теплой южной Европе, густой туман и локализован туман часто встречаются в низинах и долинах, например, в нижней части долины реки По и Арно и Тибр долины в Италии; Долина Эбро на северо-востоке Испании; а также на швейцарском плато , особенно в районе Зиланда , поздней осенью и зимой. Другие особенно туманные области включают прибрежное Чили (на юге); прибрежная Намибия ; Норд, Гренландия ; и острова Северная Земля .

Как источник воды

Леса секвойи в Калифорнии получают примерно 30-40% влаги из прибрежного тумана в виде капель тумана . Изменение климатических условий может привести к относительной засухе в этих районах. Некоторые животные, в том числе насекомые, зависят от влажного тумана как основного источника воды, особенно в пустынных странах, как и во многих прибрежных районах Африки. Некоторые прибрежные общины используют противотуманные сети для извлечения влаги из атмосферы там, где откачка грунтовых вод и сбор дождевой воды недостаточны. В зависимости от климатических условий туман бывает разного типа.

Искусственный туман

Искусственный туман - это искусственный туман, который обычно создается путем испарения жидкости на основе воды и гликоля или глицерина . Жидкость вводится в нагретый металлический блок и быстро испаряется. Возникающее давление вытесняет пар из вентиляционного отверстия. При контакте с холодным наружным воздухом пар конденсируется в виде микроскопических капель и выглядит как туман. Такие дымогенераторы в основном используются в развлекательных целях .

Исторические ссылки

Наличие тумана часто играет ключевую роль в исторических событиях, таких как стратегические сражения. Одним из примеров является битва при Лонг-Айленде (27 августа 1776 г.), когда американский генерал Джордж Вашингтон и его командование смогли избежать неминуемого захвата британской армией, используя туман для сокрытия своего побега. Другой пример - день «Д» (6 июня 1944 г.) во время Второй мировой войны , когда союзники высадились на пляжах Нормандии, Франция, в условиях тумана. В ходе этого боя обе стороны сообщили как о положительных, так и об отрицательных результатах из-за плохой видимости.

Галерея

Смотрите также

Технология

Погода

Другой

использованная литература

В разделе «[^« Федеральный метеорологический справочник № 1: Глава 8 - Текущая погода »(PDF). Офис Федерального координатора по метеорологии. 1 сентября 2005 г., стр. 8–1, 8–2. Проверено 9 октября 2010 г.]» ….

На самом деле используйте следующую ссылку - http://www.ofcm.gov/publications/fmh/FMH1/FMH1.pdf и перейдите к главе 8 и т. Д.

дальнейшее чтение

  • Аренс, К. (1991). Метеорология сегодня: введение в погоду, климат и окружающую среду. Западный паб. Co. ISBN  978-0-314-80905-6 .
  • Кортон, Кристин Л. Лондонский туман: Биография (2015)
  • Загадка, Лоуренс Дж .; Cayan, Daniel R .; Филончук, Мария К. (1 июля 1995 г.). «Изменчивость морского тумана вдоль побережья Калифорнии» . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  • Лу, Чунсонг; Лю, Янган; Ню, Шэнцзе; Чжао, Лицзюань; Ю, Хуайин; Ченг, Мунинг (30 января 2014 г.). «Исследование микрофизических взаимосвязей и соответствующих микрофизических процессов в теплых туманах». Acta Meteorologica Sinica . 27 (6): 832–848. DOI : 10.1007 / s13351-013-0610-0 . S2CID  2471958 .
  • Лу, Чунсонг; Ню, Шэнцзе; Тан, Лили; Lv, Jingjing; Чжао, Лицзюань; Чжу, Бинь (июль 2010 г.). «Химический состав воды тумана в районе Нанкина в Китае и связанная с ним микрофизика тумана». Атмосферные исследования . 97 (1–2): 47–69. Bibcode : 2010AtmRe..97 ... 47L . DOI : 10.1016 / j.atmosres.2010.03.007 .

внешние ссылки