Formování oblačnosti - typy mraků

Nejpodstatnějším faktorem určujícím vznik mraku je vzestupný pohyb vlhkého vzduchu. (Naopak klesající pohyb vzdušné masy působí rozpad oblačnosti) . Stoupající vzduch se rozpíná, ochlazuje, přičemž se část odpařené vody kondenzuje a vytváří mikrokapičky. Mlha vzniká rovněž ochlazováním vlhkého vzduchu. Na rozdíl od mraku vzniká ale ochlazováním kontaktem s chladnějším povrchem při zemi (a hladině).

Obsah atmosférické vlhkosti s rostoucí výškou prudce klesá. Přibližně 50% se nachází ve výškách nižších 2km a do výšky 6 km je obsaženo 90% celkové vlhkosti.

Obvyklý rozměr vytvořené kondenzačního jádra je 0.02 μm (mikrony), část dosahuje velikosti do 10 μm. Mořský vzduch obsahuje na 1 m3 cca 1 miliardu takovýchto částic. Rozměr mikrokapičky se obvykle pohybuje mezi 10 a 25 μm. Vzdálenost mezi jednotlivými kapičkami je kolem 50-ti násobku jejího rozměru, někdy až do 1 mm. V průměrně hustém mraku se vody nachází přibližně 0.5g / m3.

Z hlediska skupenství vodní páry lze oblaky rozdělit na vodní, ledové a smíšené. Nad úrovní mrazu dochází v kontaktu s vhodným jádrem některých mikrokapiček k jejich mrznutí. K tomu dochází při teplotách od -10°C až -15°C. Takové jádro je obvykle tvořeno minerálními mikročásticemi, sopečným popelem nebo bakteriemi. Rozměr jádra se pohybuje okolo 0.1 μm a na 1 m3 jich může připadat až 1 milion.

Vodní kapičky můžou v přechlazeném stavu dosáhnout teploty i pod -20°C, nicméně max. kolem teploty ani ne -40°C již dochází k zmrazení všech kapiček, přičemž jako kondenzační jádro zde funguje mikrokapička sama o sobě. Tímto způsobem vzniká oblak vysokého patra typu cirrus. Tvar ledového krystalu je zde ve tvaru plochého nebo sloupcového šestihranu.

Ke kondenzaci vzdušné vlhkosti dochází z následujících příčin :

- pokles teploty k rosnému bodu

- odpařování vlhkosti a její následná koncentrace až k bodu nasycení (t.j. při daném tlaku a teplotě již žádné další množství vodní páry v plynném skupenstvím není atmosférickým vzduchem absorbován.

- změnou tlaku

- kombinací výše uvedených faktorů.

Rozdělení mraků

Z hlediska výšky oblačnosti zle tuto rozdělit na tři části :

-oblaky vysoké, středního a nízkého patra. Samostatně lze pak ještě vyčlenit oblaky, které zasahují do více pater.

Stanovení konkrétní maximální a minimální výšky všech pater lze ovšem pouze přibližně. Příčinou je zejména různá výška jednotlivých pater v různých zeměpisných šířkách (nejnižší na pólech, nejvyšší v oblasti kolem rovníku) a různou intenzitou vertikálního pohybu vzdušné masy. Kategorizace některých typů oblaků do jednotlivých pater se u jednotlivých autorů liší. Uvádím zde latinské a oficiální české výrazy. Z praktického hlediska je výhodnější znát zejména latinské vč. jejich zkratek.

Oblaky vysokého patra :

Cirrus (Ci) : řasa

Cirrostratus (Cs) : řasová sloha

Cirrocumulus (Cc) : řasová kupa

Oblaky středního patra :

Altostratus (As) : vysoká sloha

Altocumulus (Ac) : vysoká kupa

Nimbostratus (Ns) : dešťová sloha

Oblaky nízkého patra :

Stratocumulus (Sc): dešťová kupa

Stratus (St) : sloha

Cumulus (Cu): kupa

Vertikálně vyvinutý oblak (obvykle přesahující více než jedno patro):

Cumulonimbus (Cb). Podle některých autorů zde také patří Altostratus, Nimbostratus a Cumulus. Rozdílný pohled na zařazení bude pravděpodobně v tom, že tyto mraky rovněž projevují tendenci k vertikálnímu růstu nebo pohybu(např. Cumulus Congestus může svým slučování a vertikálním růstem dospět až do stádia Cumulonimbu, kterého vrchol např. v tropech dokáže vynímečně vzestupným tahem "prostřelit" až do výšky nad 20km. Zrovna tak se základna Cumulu vůbec nemusí nacházet v dolním patře ale ve středním. První rozdělení se dle mého názoru zaměřuje na obvyklou polohu, druhé na častou možnou. Osobně v tom nevidím rozpor. Jednoduše, jak vertikální tak horizontální pohyb vzdušných mas a vlhkosti je základem veškerého meteorologického dění a nenechá se jen tak rozškatulkovat.

Cirrus (Ci) : -- Oblak nejvyšších vrstev, kde se nachází pouze min. množství vodní páry.. Cirrus se nachází v letních měsících obvykle ve výškách nad 10 km a díky nízké teplotě (pod -40°C) je tvořen výhradně ledovými částicemi, které formují oddělené vlákna (řasy). Vlákna Cirru někdy vytvářejí háčky či nabývají pérový vhled. Obvykle se nachází zcela samostatně, ale může se taky zasahovat do oblačnosti typu Cs nebo Cb.Na severní polokouli se obvykle pohybuje od západu k východu a je předzvěstí pohybující se teplé fronty. Je vytvářen silnějším vzestupným pohybem vzduchu nebo turbulencí. Cirrus je z znakem momentálního suchého počasí, nicméně často před postupující teplou vlhkou frontou. Pokud můžeme pozorovat přechod Ci do Cs, lze očekávat větrné a vlhké počasí. Jednotlivé řasy jsou protahovány větrem a délka řas signalizuje sílu větru v horních vrstvách a do značné míry rovněž rychlost postupující fronty a s ní související větry v nižších vrstvách.

Popis k obrázku : Nahoře Cirrus, směrem dolů přechází k Cirrocumulu (lehce napravo), a Cirrostratu. Snímek pořízený nedaleko Pakleni Otoci v Chorvatsku..

Cirrostratus (Cs) : -- Je průsvitný plošný amorfní (bez struktury) oblak, který nezachycuje většinu slunečního záření. Typickým častým znakem tohoto oblaku je haló efekt po průchodu sluneční či měsíčního světla atmosférou. Jeho vytváření je podobného charakteru jako Ci a oblak se může dotýkat CC případně i As. Plocha Cs může někdy pokrývat celou oblohu. Cs je rovněž oblakem signalizujícím změnu počasí a blížící se teplou frontu. Pokud je formován hromaděním ze Ci, může postupně přejít až na altostratus přinášejícím vlhké počasí. Pokud se v ploše Cs začínají objevovat mezery, dochází k formování Cc a pravděpodobně bude nadále ještě několik dní sucho. Vzniká transformací Ci, Cc, As.

Popis k obrázku : Zcela nahore Cirrus, dále Cirrostratus. Zcela dole je pás tvořený oblačností typu Cumulus.

Cirrocumulus (Cc) : -- Poměrně tenký oblak tvořící souvislou vrstvu drobných obláčků podobnou zrnkům, případně (pokud jsou mezery mezi jednotlivými zrny větší), rybím šupinám. Zdánlivá šíře jednotlivých elementů je zde pod 1° (cca uhlový rozměr odpovídající 1cm - např. nehtu na ruce ve vzdálenosti 60cm od oka - tj. délka ruky). Tento oblaka nevytváří na povrchu stín. Údajně z tohoto oblaku můžou vypadávat "virga" tj, srážky které z důvodu odpařování nedosahují zemského povrchu. Na jeho tvorbě se muže zúčastňovat Ci, Cs a Ac. Oblak může signalizovat pozvolný příchod nestálého počasí. Při jeho určování bývá často zaměňován s Ac, ten ale vrhá vlastní stín a má podstatně větší obláčky.

Altostratus (As) : -- Tvoří ho kompaktní šedavá nebo modravá vrstva, někdy má ovšem také vláknitou strukturu. Některé jeho části můžou být dostatečně tenké, aby propouštěli sluneční svit, ale nedochází zde k haló efektu. Vyskytuje se ve výšce 2-5 km. Z tohoto oblaku už můžou vypadávat srážky, většinou virga.Altostratus sice nemusí pokrývat celou oblohu, obvykle tomu tak ale bývá. Na okrajích a pod tímto oblakem lze nalézt oblaka další druhy oblaků. Vzniká transformací Cs, Ac, Ns a Cb nebo jako důsledek teplého frontu.

 Altocumulus (Ac) : Tvoří jej bílé nebo šedé chomáče nebo skupiny chomáčů, které se nachází ve výšce 2-6 km. Vzhledem je podobný Cc, ale vytváří mnohem větší chomáče o zdánlivém rozměru 2-5°. Ač často signalizuje příchod studené fronty, jinak ale vzniká transformaci jiných oblaků a může signalizovat rozpadávání oblačnosti nebo inverze.Někdy vytváří koronu (optický kruhový úkaz kolem slunce nebo měsíce).

Nimbostratus (Ns) : Jde o dešťový oblak (Nimbus = déšť, Stratus = plocha, vrstva). Tvoří ho hustá hrubá tmavá vrstva s roztrhanou základnou. Z oblaku vypadávají trvalé srážky. V jeho dolní části se rovněž často nachází Pannus (cáry), který vzniká vertikálním prouděním vzduchu v oblaku. Ns s ohledem na svůj vertikální rozsah (5-10km) prochází až k As a v dolní části může obklopovat vrcholky kopců. Skrz tento oblak sluneční světlo neprochází (resp. Slunce není vidět). Nachází se na teplých a okluzních frontách, také ale v oblasti nízkého tlaku vzduchu. Někdy můžou lokální okolnosti umožnit uprostřed tohoto oblaku vznik Cb.

Stratocumulus (Sc): Symbolizuje rozpad oblačnosti. Je tvořen šedavými nebo bílými chomáči nebo vrstvou (chomáče se zde často spojují). Rozměr těchto chomáčů přesahuje 5° (tj. cca uhlový rozměr vztyčeného palce). Oblak se nachází v nízké výšce (do 2km) Jeho základna může být ve výškách pouhých 300m. Poměrně častý zejména v zimním období, přičemž i z tohoto oblaku mohou vypadávat slabé srážky. Vzniká mícháním teplého vlhkého vzduchu s chladným suchým a jeho následným posunem pod tento teplý.

Stratus (St) : Šedá, jednolitá vrstva s nízkou základnou (do 1km, obvykle kolem 600m). Z tohoto oblaku můžou srážky vypadávat v podobě mrholení nebo mrznoucích kapiček. Slunce může touto oblačností slabě prosvítat. Obklopuje nízké kopce nebo pobřežní útesy. V tom případě jde o stratus nebulosus (lat. nebulosus = opar). Vytváří se v stabilním prostředí s minimální turbulencí a vzduch se tak nemíchá s horní nebo dolní vrstvou. Stratus se rovněž může vytvářet v noci, kdy dochází k ochlazování vzduchu a jeho klesání níže. Takto vzniklá oblačnost se brzy po ránu opět rozpadá.

Cumulus (Cu): Tvoří ho osamocené oblaky s kyprým vzhledem a dobře pozorovatelnou vertikální strukturou.Jeho obrys je ostře ohraničený, přičemž vrcholky jsou tvořeny kopulemi. Oblak obecně je,až na výjimky, nesrážkovým typem oblaku. Nicméně zároveň se může stát základem vzniku Cb. Osvícen sluncem dostává jasně bílou barvu. Jeho základna bývá pro silnější vertikální vrstvu tmavá. U kumulů rozeznáváme 4 základní typy : fractus, humilis, mediocris a congestus.Cu Fractus (roztrhaný) se nachází v nižší oblasti. Jeho rozměr bývá menší a hlavní charakteristikou jsou potrhané okraje. Cu Humilis je tvořen chomáčem, kterého vertikální a horizontální rozměr bývá rovnoměrný. Cu Mediocris je naopak poněkud vyšší (1.5-2x vyšší než širší). Jeho charakteristickým znakem je rovná (z pohledu zezdola jakoby na sklo položená) základna, která obvykle bývá tmavší než jako má Cu Humilis. Z pohledu vertikálního vývoje je nejzajímavější Cu Congestus (věžovitý). Jeho základna je velmi tmavá, vrcholky naopak oslnivě bílé. Často se oblaka tohoto typu spojují do celků, až nakonec dojde k vytvoření Cb.- to ovšem neznamená, ze Cu Congestus automaticky přináší bouřku, což ostatně nemusí vždy přinášet ani sám Cumulonimbus..

Cumulonimbus (Cb) : Bouřkový mrak, obzvláště v létě charakteristický velmi výrazným vertikálním vývojem, jehož vrcholky můžou dosahovat až tropopausy (v tropech až nad 20km, u nás 16km). Obvykle ale do výšky 7-9km. Teplota u vrcholku je extrémně nízká. Základna nacházející se ve výšce 300-1500m je velmi tmavá, ale existují zde světlejší místa, které určují místo s existencí vertikálního proudění. Pro oblak jsou typické mohutné bouřky spojené se silným deštěm.Cb vzniká zejména na studených frontách, ne neobvyklé jsou ale i naopak na teplých a to zejména v noci. Další charakteristickou vlastnosti Cb je přítomnost blesků (nemusí ovšem vždy být). Tyto vznikají následkem polarizace horních a dolních vrstev Cb (horní je nabita záporně, dolní pak kladně). Vertikální proudy v Cb dosahující několik desítek km/h.