Туман – это видимый аэрозоль , состоящий из крошечных капель воды или кристаллов льда, взвешенных в воздухе на поверхности Земли или вблизи нее . [1] [2] Туман можно рассматривать как тип низколежащих облаков , обычно напоминающих слоистые облака , на которые сильно влияют близлежащие водоемы, топография и ветровые условия. В свою очередь, туман влияет на многие виды человеческой деятельности, такие как судоходство , путешествия и военное дело .
Туман появляется, когда водяной пар (вода в газообразной форме) конденсируется. Во время конденсации молекулы водяного пара объединяются, образуя крошечные 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 похож на туман, но менее прозрачен .
Термин «туман» обычно отличают от более общего термина « облако» тем, что туман расположен низко, и влага в тумане часто образуется локально (например, из близлежащего водоема, такого как озеро или океан, или из близлежащих водоемов, таких как озеро или океан). влажная почва или болота ). [3]
По определению, туман снижает видимость до менее 1 км (0,62 мили), тогда как туман вызывает меньшее ухудшение видимости. [4]
Для целей авиации в Соединенном Королевстве 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 . [5] [ нужна полная цитата ]
Туман образуется, когда разница между температурой воздуха и точкой росы составляет менее 2,5 °C (4,5 °F ). [6] [7]
Туман начинает образовываться, когда водяной пар конденсируется в крошечные капли воды, которые взвешиваются в воздухе. Некоторые примеры способов конденсации водяного пара включают схождение ветра в области восходящего движения; [8] осадки или вирга , падающие сверху; [9] дневное отопление, испаряющее воду с поверхности океанов, водоемов или влажных земель; [10] транспирация растений; [11] прохладный или сухой воздух, движущийся над более теплой водой; [12] и поднимая воздух над горами. [13] Водяной пар обычно начинает конденсироваться на ядрах конденсации , таких как пыль, лед и соль, с образованием облаков. [14] [15] Туман, как и его приподнятый слой , представляет собой устойчивую облачную палубу, которая имеет тенденцию образовываться, когда прохладная, стабильная воздушная масса оказывается в ловушке под теплой воздушной массой. [16]
Туман обычно возникает при относительной влажности около 100%. [17] Это происходит либо из-за повышенной влажности в воздухе, либо из-за падения температуры окружающего воздуха. [17] 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 легкого снега. Морось происходит, когда влажность тумана достигает 100% и мельчайшие капельки облаков начинают объединяться в более крупные капли. [18] Это может произойти, когда слой тумана поднимается и достаточно охлаждается или когда он принудительно сжимается сверху нисходящим воздухом. Морось становится ледяной, когда температура у поверхности падает ниже точки замерзания.
Толщина слоя тумана во многом определяется высотой границы инверсии, которая в прибрежных или океанических районах является одновременно и верхней частью морского слоя , выше которого воздушная масса теплее и суше. Граница инверсии меняет свою высоту в первую очередь в зависимости от веса воздуха над ней, который измеряется атмосферным давлением. Морской слой и любой туманный слой, который он может содержать, будут «сдавливаться» при высоком давлении и, наоборот, могут расширяться вверх, когда давление над ним падает.
Туман может образовываться разными способами, в зависимости от того, как произошло охлаждение, вызвавшее конденсацию .
Радиационный туман образуется в результате охлаждения суши после захода солнца инфракрасным тепловым излучением в штилевых условиях при ясном небе. Охлаждающая земля затем охлаждает прилегающий воздух за счет проводимости , в результате чего температура воздуха падает и достигает точки росы, образуя туман. В условиях полного штиля слой тумана может достигать толщины менее метра, но турбулентность может способствовать образованию более толстого слоя. Радиационный туман возникает ночью и обычно не длится долго после восхода солнца, но в зимние месяцы он может сохраняться в течение всего дня, особенно в районах, ограниченных возвышенностями. Радиационный туман наиболее распространен осенью и в начале зимы. Примеры этого явления включают туман . [19]
Приземный туман — это туман, который закрывает менее 60% неба и не доходит до основания облаков над головой. [20] Однако этот термин обычно является синонимом мелкого радиационного тумана; в некоторых случаях глубина тумана на определенных участках местности при отсутствии ветра достигает десятков сантиметров.
Адвективный туман возникает, когда влажный воздух проходит над прохладной поверхностью путем адвекции (ветра) и охлаждается. [21] Это обычное явление, когда теплый фронт проходит над районом 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 адвективный туман.
Хотя сильные ветры часто перемешивают воздух и могут рассеивать, фрагментировать или предотвращать образование многих видов тумана, заметно более теплый и влажный воздух, дующий над снежным покровом, может продолжать генерировать адвекционный туман со скоростью до 80 км/ч (50 миль в час) и более. - этот туман будет иметь турбулентный, быстро движущийся и сравнительно неглубокий слой, наблюдаемый на глубине нескольких сантиметров/дюймов над плоскими сельскохозяйственными полями, ровной городской местностью и т.п., и/или образует более сложные формы там, где рельеф отличается. например, вращающиеся территории с подветренной стороны холмов или больших зданий и так далее.
Туман, образующийся в результате адвекции вдоль береговой линии Калифорнии, переносится на сушу в результате одного из нескольких процессов. Холодный фронт может отодвинуть морской слой к побережью, что наиболее типично весной или поздней осенью. В летние месяцы впадина низкого давления, возникающая в результате интенсивного нагрева внутри страны, создает сильный градиент давления, втягивая плотный морской слой. Кроме того, летом сильное высокое давление над юго-западом пустыни, обычно в связи с летним муссоном , создает поток с юга на юго-восток, который может вытеснить прибрежный морской слой вверх по береговой линии; явление, известное как «южный всплеск», обычно возникающее после наступления прибрежной жары. Однако, если муссонный поток достаточно турбулентный, вместо этого он может разрушить морской слой и любой туман, который он может содержать. Умеренная турбулентность обычно преобразует слой тумана, поднимая его и разбивая на мелкие конвективные облака, называемые слоисто-кучевыми облаками .
Испарительный туман или паровой туман образуется над водоемами, покрытыми гораздо более холодным воздухом; эта ситуация также может привести к образованию паровых дьяволов , похожих на своих пылевых собратьев . [22] Туман, вызываемый озером, относится к этому типу, иногда в сочетании с другими причинами, такими как радиационный туман. Он, как правило, отличается от большинства адвективных туманов, образующихся над сушей, тем, что, как и снег с эффектом озера , представляет собой конвективное явление, в результате чего туман может быть очень плотным и глубоким и выглядеть пушистым сверху.
Фронтальный туман образуется во многом так же, как слоистые облака вблизи фронта, когда капли дождя, падая из относительно теплого воздуха над фронтальной поверхностью, испаряются в более холодный воздух вблизи поверхности Земли и вызывают его насыщение. Этот тип тумана может быть результатом того, что очень низкое фронтальное слоистое облако опускается до уровня поверхности в отсутствие какого-либо подъемного агента после прохождения фронта.
Ледяной туман образуется при очень низких температурах и может быть результатом других упомянутых здесь механизмов, а также выдыхания влажным теплым воздухом стадами животных. Это может быть связано с формой выпадения алмазной пыли , в которой образуются и медленно падают очень мелкие кристаллы льда. Это часто происходит в условиях голубого неба, что может вызвать появление многих типов ореолов и других результатов преломления солнечного света кристаллами, находящимися в воздухе.
Ледяной туман , образующий иней , состоит из капель переохлажденной воды , которые при контакте замерзают на поверхности. [23]
Туман с осадками (или фронтальный туман ) образуется, когда осадки выпадают 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 понижения температуры и увеличения влажности, что приводит к насыщению очень мелкого слоя у поверхности. Чаще всего это происходит при наличии теплого и влажного слоя над градом и при слабом ветре. Этот наземный туман имеет тенденцию быть локализованным, но может быть чрезвычайно густым и резким. Он может образоваться вскоре после выпадения града; когда град успел охладить воздух и как он поглощает тепло при плавлении и испарении . [24]
Туман вверх по склону образуется, когда влажный воздух поднимается по склону горы или холма (орографический подъем), который конденсируется в туман вследствие адиабатического охлаждения и, в меньшей степени, падения давления с высотой.
Замерзающий туман возникает, когда капли жидкого тумана примерзают к поверхности, образуя белуюмягкуюилитвердую иней. [25]Это очень распространено на горных вершинах, подверженных низкой облачности. Это эквивалентноледяному дождюи, по сути, то же самое, что лед, образующийся внутри морозильной камеры, которая не относится к «безморозному» или «безморозному» типу. Термин «замерзающий туман» может также относиться к туману, в котором водяной пар переохлаждается,наполняя воздух маленькими кристаллами льда, похожими на очень легкий снег. Кажется, что туман становится «осязаемым», как будто можно «схватить горсть».
На западе Соединенных Штатов ледяной туман можно назвать погонипом . [26] Обычно это происходит во время холодных зим, обычно в глубоких горных долинах. Слово погонип происходит от шошонского слова paγi̵nappi̵h , что означает «облако». [26] [27] В «Альманахе старого фермера» в календаре на декабрь регулярно появляется фраза «Остерегайтесь погонипа». В своей антологии Smoke Bellew Джек Лондон описал погонипа, который окружил главных героев, убив одного из них.
Это явление также чрезвычайно распространено во внутренних районах северо-запада Тихого океана, где температура находится в диапазоне от 10 до 30 ° F (от -12 до -1 ° C). На плато Колумбия это явление наблюдается большую часть лет из-за температурных инверсий , иногда продолжающихся до трех недель. Туман обычно начинает формироваться в районе 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 южном центре Вашингтона.
Замерзший туман (также известный как ледяной туман ) — это любой вид тумана, в котором капли замерзли в очень крошечные кристаллы льда в воздухе. Как правило, для этого требуется температура не ниже -35 ° C (-31 ° F), что делает его обычным явлением только в регионах Арктики и Антарктики и вблизи них . [28] Чаще всего его можно увидеть в городских районах, где он образуется в результате замерзания водяного пара, присутствующего в выхлопных газах автомобилей, и продуктах сгорания от отопления и производства электроэнергии. Городской ледяной туман может стать чрезвычайно густым и будет сохраняться днем и ночью, пока температура не повысится. Чрезвычайно небольшое количество ледяного тумана, падающего с неба, образует тип осадков, называемый кристаллами льда , о которых часто сообщают в Уткиявике, Аляска . Ледяной туман часто приводит к визуальному явлению световых столбов .
Туман на склоне или холмистый туман образуется, когда ветры поднимают воздух вверх по склону (так называемый орографический подъем ), адиабатически охлаждая его по мере подъема и вызывая конденсацию содержащейся в нем влаги. Это часто вызывает ледяной туман на вершинах гор, где в противном случае потолок облаков не был бы достаточно низким.
Долинный туман образуется в горных долинах , часто зимой. По сути, это радиационный туман, ограниченный местной топографией , который может сохраняться в течение нескольких дней в спокойных условиях. В Центральной долине Калифорнии долинный туман часто называют туле-туманом .
Морской туман (также известный как хаар или фрет ) находится под сильным влиянием присутствия морских брызг и микроскопических кристаллов соли в воздухе . Облакам всех типов требуются мельчайшие гигроскопичные частицы, на которых может конденсироваться водяной пар. На поверхности океана наиболее распространенными частицами являются соли из соляных брызг , образующихся при прибойных волнах. За исключением зон штормов, наиболее распространенные районы прибоя волн расположены вблизи береговой линии, поэтому там наблюдается наибольшая плотность переносимых по воздуху частиц соли.
Конденсация на частицах соли происходит при влажности до 70%, поэтому туман может возникать даже в относительно сухом воздухе в подходящих местах, таких как побережье Калифорнии. Обычно такому туману с более низкой влажностью предшествует прозрачная дымка вдоль береговой линии, поскольку конденсация конкурирует с испарением - явление, которое обычно заметно посетителями пляжа во второй половине дня. Еще одним недавно обнаруженным источником ядер конденсации прибрежного тумана являются морские водоросли. Исследователи обнаружили, что при стрессе (интенсивный солнечный свет, сильное испарение и т. д.) водоросли выделяют частицы йода , которые, в свою очередь, становятся ядрами конденсации водяного пара, вызывая туман, рассеивающий прямой солнечный свет. [29]
Морской дым , также называемый паровым туманом или туманом испарения , является наиболее локализованной формой и создается прохождением холодного воздуха над более теплой водой или влажной землей. [25] Это часто вызывает ледяной туман, а иногда и иней .
Арктический морской дым похож на морской дым , но возникает, когда воздух очень холодный. Вместо конденсации в капли воды образуются столбы замерзающего, поднимающегося и конденсирующегося водяного пара. Водяной пар образует туман морского дыма , который обычно туманен и похож на дым. [30]
Туман Гаруа у побережья Чили и Перу [31] возникает ,когда типичный туман, создаваемый морем, распространяется вглубь страны, но внезапно встречается с областью горячего воздуха. Это приводит к тому, что частицы воды тумана сжимаются за счет испарения, образуя «прозрачный туман». Туман Гаруа почти невидим, но все же заставляет водителей использовать дворники из-за осаждения жидкой воды на твердых поверхностях. Каманчака — похожий густой туман.
В зависимости от концентрации капель видимость в тумане может варьироваться от появления дымки до практически нулевой видимости. Ежегодно во всем мире погибает множество людей в результате аварий, связанных с туманом на автомагистралях, включая столкновения нескольких транспортных средств .
Индустрия авиационного туризма страдает от суровости тумана. Несмотря на то, что современные компьютеры автоматической посадки могут посадить самолет без помощи пилота, персонал, обслуживающий диспетчерскую вышку аэропорта , должен иметь возможность видеть, находятся ли самолеты на взлетно-посадочной полосе в ожидании взлета. Безопасные операции затруднены в густом тумане, а гражданские аэропорты могут запрещать взлеты и посадки до тех пор, пока условия не улучшатся.
Решение для посадки возвращающихся военных самолетов, разработанное во время Второй мировой войны, получило название «Операция по расследованию и рассеиванию тумана» (FIDO). Это включало сжигание огромного количества топлива вдоль взлетно-посадочных полос для испарения тумана, что давало возвращающимся пилотам истребителей и бомбардировщиков достаточно визуальных сигналов для безопасной посадки своих самолетов. Высокие энергетические потребности этого метода не позволяют использовать его для рутинных операций.
Тени отбрасываются сквозь туман в трех измерениях. Туман достаточно плотный, чтобы его освещал свет, проходящий через щели в конструкции или дереве, но достаточно тонкий, чтобы пропустить большое количество этого света для освещения дальнейших точек. В результате тени объектов выглядят как «лучи», ориентированные в направлении, параллельном источнику света. Эти объемные тени создаются так же, как сумеречные лучи , являющиеся тенями облаков. В тумане тени отбрасывают твердые предметы.
Звук обычно распространяется быстрее и дальше всего через твердые тела, затем через жидкости, а затем через газы, например, через атмосферу. Звук ухудшается 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. Высокие звуки имеют высокую частоту, что, в свою очередь, означает, что они имеют короткую длину волны. Чтобы передать высокочастотную волну, воздух должен очень быстро перемещаться взад и вперед. Коротковолновые высокие звуковые волны отражаются и преломляются множеством разделенных капель воды, частично компенсируя и рассеивая их энергию (процесс, называемый « затуханием »). Напротив, низкие ноты с низкой частотой и длинной волной перемещают воздух медленнее и реже и теряют меньше энергии при взаимодействии с маленькими каплями воды. Низкие ноты меньше подвержены влиянию тумана и распространяются дальше, поэтому в туманных горнах используется низкий тон. [32]
Температурный эффект: туман может быть вызван температурной инверсией , когда холодный воздух скапливается на поверхности, что способствует образованию тумана, а более теплый воздух находится над ним. Перевернутая граница между холодным и теплым воздухом отражает звуковые волны обратно к земле, позволяя звуку, который обычно излучается в верхние слои атмосферы, вместо этого отражаться назад и распространяться вблизи поверхности. Температурная инверсия увеличивает расстояние, на которое могут распространяться низкочастотные звуки, отражая звук между землей и инверсионным слоем. [33]
Особенно туманные места включают Гамильтон , Новую Зеландию и Гранд-Бэнкс у побережья Ньюфаундленда (место встречи холодного Лабрадорского течения с севера и гораздо более теплого Гольфстрима с юга). Некоторые районы мира с очень туманными облаками включают Арджентию (Ньюфаундленд) и Пойнт-Рейес (Калифорния), в каждой из которых бывает более 200 туманных дней в году. [ нужна цитата ] Даже в более теплой южной Европе густой туман и локальный туман часто встречаются в низинах и долинах, таких как нижняя часть долины реки По и долины Арно и Тибра в Италии; Долина Эбро на северо-востоке Испании; а также на Швейцарском плато , особенно в районе Зеланда , поздней осенью и зимой. [ нужна цитата ] Другие особенно туманные районы включают прибрежное Чили (на юге); прибрежная Намибия ; Норд, Гренландия ; и острова Северная Земля . [ нужна цитата ]
Секвойные леса в Калифорнии получают примерно 30–40% влаги из прибрежного тумана посредством капельного тумана . Изменение климатических условий может привести к относительной засухе в этих районах. [34] Некоторые животные, в том числе насекомые, зависят от влажного тумана как основного источника воды, особенно в пустынном климате, как и во многих прибрежных районах Африки. Некоторые прибрежные поселения используют противотуманные сети для извлечения влаги из атмосферы там, где откачка грунтовых вод и сбор дождевой воды недостаточны. Туман может быть разного типа в зависимости от климатических условий.
Искусственный туман — это искусственный туман, который обычно создается путем испарения жидкости на основе воды и гликоля или глицерина . Жидкость впрыскивается в нагретый металлический блок и быстро испаряется. Возникающее давление вытесняет пар из вентиляционного отверстия. При контакте с прохладным наружным воздухом пар конденсируется в микроскопические капли и выглядит как туман. [35] Такие генераторы тумана в основном используются в развлекательных целях .
Присутствие тумана часто играло ключевую роль в исторических событиях, например, в стратегических сражениях. Одним из примеров является битва при Лонг-Айленде (27 августа 1776 г.), когда американский генерал Джордж Вашингтон и его команда смогли избежать неминуемого захвата британской армией, используя туман, чтобы скрыть свой побег. Другим примером является день «Д» (6 июня 1944 года) во время Второй мировой войны , когда союзники высадились на пляжах Нормандии, Франция, во время тумана. Во время этого боя с обеих сторон сообщалось как о положительных, так и об отрицательных результатах из-за ухудшения видимости. [36]
Международное определение тумана состоит из взвешенного скопления капель воды или кристаллов льда у поверхности Земли...Перепечатка из журнала «Чистая и прикладная геофизика» . 164 (6–7). 2007.
{{cite journal}}: CS1 maint: периодическое издание без названия ( ссылка )В разделе «[^ «Федеральный метеорологический справочник номер 1: Глава 8 – Текущая погода» (PDF). Управление 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.
{{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )