Wikipedista:Mp martin pohlídal/Pískoviště

Mammatus

Mammatus (také nazývaný mamma nebo mammatocumulus , což znamená „mléčné mrak“) je buněčný vzorek kapsiček visí pod základnou části mraku , typicky cumulonimbus dešťový mrak, i když mohou být připojeny k jiným třídám mateřských mraků. Jméno mammatus je odvozeno z latinského mamma (což znamená „vemeno“ nebo „prsa“).

Podle WMO International Cloud Atlas je mamma spíše doplňkovou funkcí cloudu než rodem, druhem nebo rozmanitostí cloudu. Výrazná „hrudkovitá“ spodní strana je tvořena studeným vzduchem klesajícím dolů a vytvářející kapsy na rozdíl od obláček mraků stoupajících konvekcí teplého vzduchu. Tyto formace poprvé popsal v roce 1894 William Clement Ley .

vlastnosti

Mammatus je nejčastěji spojován s kovadlinovými mraky a také silnými bouřkami. Často se táhnou od základny kumulonimbů , ale lze je nalézt také pod mraky altostratus a cirrus , stejně jako mraky sopečného popela. Když se vyskytují u cumulonimbus, mammatus často svědčí o obzvláště silné bouři. Vzhledem k intenzivně stříhanému prostředí, ve kterém se mammatus tvoří, jsou piloti důrazně varováni, aby se vyhýbali kumulonimbům s mammaty, protože naznačují konvekčně vyvolanou turbulenci. Kontrasy mohou také produkovat laloky, ale ty se nesprávně nazývají mammatus.

Mammatus se může jevit jako hladké, členité nebo hrudkovité laloky a může být neprůhledný nebo průsvitný. Protože se mammatus vyskytuje jako seskupení laloků, způsob, jakým se shlukují, se může lišit od izolované shluku po pole mammat, které se šíří přes stovky kilometrů až po uspořádání podél linie, a může se skládat z nerovných nebo podobně velkých laloků. Jednotlivé mammatus laloku průměrný průměr 1-3 kilometrů (0,6 až 1,9 mi) a délky o průměru 1 / 2 kilometr (0,3 mi). Lalok může trvat v průměru 10 minut, ale celá skupina mammy se může pohybovat od 15 minut do několika hodin. Obvykle se skládají z ledu, ale mohou to být také směsi ledu a kapalné vody nebo mohou být složeny téměř výhradně z kapalné vody.

Přes svůj zlověstný vzhled jsou mraky mammatus často předzvěstí nadcházející bouře nebo jiného extrémního systému počasí. Obvykle se skládají převážně z ledu, mohou se rozprostírat na stovky mil v každém směru a jednotlivé formace mohou zůstat viditelně statické po dobu deseti až patnácti minut. I když se mohou jevit jako předtucha, jsou pouze posly - objevují se kolem, před nebo dokonce po nepříznivém počasí.

Mammatus, z nichž každý má odlišné vlastnosti a vyskytují se v odlišných prostředích, dala vzniknout několika hypotézám o jejich vzniku, které jsou relevantní i pro jiné formy mraků.

Jeden environmentální trend sdílejí všechny formační mechanismy předpokládané pro mraky mammatus: ostré přechody teploty, vlhkosti a hybnosti ( střih větru ) přes hranici kovadlinového mraku / sub-mraku vzduchu, které silně ovlivňují jejich interakce. Následují navrhované mechanismy, z nichž každý je popsán se svými nedostatky:

Kovadlina mraku cumulonimbus postupně ustupuje, jak se šíří ze svého zdrojového mraku. Jak vzduch klesá, ohřívá se. Zakalený vzduch se však bude ohřívat pomaleji (rychlostí vlhkého adiabatického výpadku ) než submračný suchý vzduch (rychlostí suchého adiabatického výpadku ). Kvůli diferenciálnímu oteplování se vrstva mraku / sub cloudu destabilizuje a může dojít ke konvektivnímu převrácení, čímž se vytvoří hrudkovitá mraková základna. Problémy s touto teorií spočívají v tom, že existují pozorování laloků mammatus, která nepodporují přítomnost silného poklesu v lalocích, a že je obtížné oddělit procesy hydrometeoruspad a pokles cloudové základny, takže je nejasné, zda dochází k některému z těchto procesů. Chlazení v důsledku spadu hydrometeoru je druhým navrhovaným formovacím mechanismem. Když hydrometeory spadají do suchého submračného vzduchu, vzduch obsahující srážky se ochlazuje v důsledku odpařování nebo sublimace . Jelikož jsou nyní chladnější než okolní vzduch a jsou nestabilní, sestupují, dokud nejsou ve statické rovnováze, a v tomto okamžiku obnovovací síla zakřiví okraje spadu zpět a vytvoří laločnatý vzhled. Jedním z problémů této teorie je, že pozorování ukazují, že odpařování z cloudové báze ne vždy produkuje mammatus. Tento mechanismus by mohl být zodpovědný za nejranější fázi vývoje, ale při formování a zralosti laloků mohou vstoupit do hry další procesy (jmenovitě proces 1 výše). Může také dojít k destabilizaci na cloudové základně v důsledku tání. Pokud základna mraků existuje poblíž linky mrazu, pak může chlazení v bezprostředním vzduchu způsobené tavením vést ke konvektivnímu převrácení, stejně jako v procesech výše. Toto přísné teplotní prostředí však není vždy přítomno. Výše uvedené procesy se konkrétně spoléhaly na destabilizaci sub-cloudové vrstvy v důsledku adiabatických nebo latentních ohřívacích účinků. Bez ohledu na termodynamické účinky spadu hydrometeoru jiný mechanismus navrhuje, aby k vytvoření laloků stačila samotná dynamika spadu. Nehomogenity v masách hydrometeorůpodél základny mraků může způsobit nehomogenní sestup podél základny. Třecí odpor a přidružené vířivé struktury vytvářejí laločnatý vzhled spadu. Hlavním nedostatkem této teorie je, že bylo pozorováno, že vertikální rychlosti v lalocích jsou větší než rychlosti pádu hydrometeorů v nich; mělo by tedy také dojít k dynamickému nucení dolů. Další metoda, kterou poprvé navrhl Kerry Emanuel , se nazývá nestabilita detrainment cloud-base (CDI), která se velmi podobá konvekčnímu cloud-top entrainment . V CDI se zamračený vzduch mísí do suchého sub-oblačného vzduchu, místo aby se v něm srážel. Zakalená vrstva se destabilizuje v důsledku odpařovacího chlazení a tvoří se mammatus. Mraky procházejí tepelnou reorganizací díky radiačním účinkům, jak se vyvíjejí. Existuje několik nápadů, jak může záření způsobit tvorbu mammatus. Jedním z nich je, že protože mraky na svých vrcholcích radiačně chladí ( zákon Stefan – Boltzmann ), mohou celé kapsy chladného, ​​negativně vznášejícího se mraku pronikat dolů celou vrstvou a objevit se jako mammatus na základně mraků. Další myšlenkou je, že když se základna mraků ohřívá v důsledku radiačního ohřevu z dlouhovlnných emisí zemského povrchu, základna se destabilizuje a převrací. Tato metoda je platná pouze pro opticky silné mraky. Povahou kovadlinových mraků je však to, že jsou z velké části tvořeny ledem, a proto jsou relativně opticky tenké. Gravitační vlny jsou navrženy jako mechanismus formování lineárně organizovaných mraků mammatus. Ve skutečnosti byly vlnové vzory pozorovány v prostředí mammatus, ale je to většinou způsobeno vytvářením gravitačních vln jako reakce na konvektivní updraft narážející na tropopauzu a šířící se ve formě vln po celé kovadlině. Proto tato metoda nevysvětluje prevalenci mraků mammatus v jedné části kovadliny oproti jiné. Kromě toho se časové a velikostní stupnice gravitačních vln a mammatů úplně neshodují. Vlaky gravitačních vln mohou být zodpovědné za organizaci mammatusů spíše než za jejich formování. Nestabilita Kelvin – Helmholtz (K – H) převládá podél hranic mraků a vede k tvorbě vlnových výčnělků (nazývaných Kelvin-Helmholtzovy vlny) z hranice mraků. Mammatus nejsou ve formě vln KH, proto se navrhuje, že nestabilita může vyvolat tvorbu výčnělků, ale že jiný proces musí z výčnělků vytvořit laloky. Hlavním pádem této teorie přesto je, že nestabilita KH se vyskytuje ve stabilně stratifikovaném prostředí a prostředí mammatus je obvykle alespoň trochu turbulentní . Rayleigh – Taylorova nestabilita je název nestability, která existuje mezi dvěma tekutinami různé hustoty, když je hustší z nich na vrcholu méně husté tekutiny. Spolu s rozhraním cloud-base / sub-cloud mohl hustší vzduch naplněný hydrometeorem způsobit míchání s méně hustým sub-cloud vzduchem. Toto míchání by mělo podobu mraků mammatus. Fyzickým problémem této navrhované metody je, že nestabilitu existující podél statického rozhraní nelze nutně aplikovat na rozhraní mezi dvěma smykovými atmosférickými proudy. Posledním navrhovaným formačním mechanismem je, že mammatus vznikne z Rayleigh – Bénardovy konvekce , kde diferenciální ohřev (chlazení nahoře a ohřev na dně) vrstvy způsobí převrácení konvekce. V tomto případě mammatus je však základna chlazena výše uvedenými termodynamickými mechanismy. Jak sestupuje základna mraků, děje se to na stupnici laloků mammatus, zatímco v sousedství laloků dochází k vyrovnávacímu výstupu. Tato metoda se neprokázala jako observačně správná a je považována za obecně nepodstatnou. Toto množství navrhovaných formačních mechanismů ukazuje, pokud nic jiného, ​​že oblak mammatus je obecně špatně pochopen.