Αγρομετεωρολογία - Κλιματολογία 4 ο Μάθημα 3.1 Νέφη Κάθε ορατό σμήνος (σύνολο) από υδροσταγονίδια ή παγοκρυστάλλους ή από σταγονίδια και παγοκρυστάλλους που αιωρείται στην ατμόσφαιρα λέγεται νέφος (Φλόκας 1990, Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Τα νέφη σχηματίζονται μέσα στα πρώτα περίπου 12 χιλιόμετρα της ατμόσφαιρας. Η μορφή ενός νέφους εξαρτάται κυρίως, από τη φύση, τις διαστάσεις, τη συγκέντρωση των υδροσταγονιδίων ή παγοκρυστάλλων που τα αποτελούν, το φωτισμό τους κ.λ.π (Φλόκας 1990, Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). 3.2 Ταξινόμηση νεφών Τα νέφη ταξινομούνται με δυο κριτήρια, το ύψος στο οποίο βρίσκονται και το σχήμα τους. Ανάλογα με το σχήμα τους χωρίζονται σε τέσσερις βασικές ομάδες (είδη) νεφών τα οποία είναι: τα θυσσανόμορφα (cirriform), τα στρωματόμορφα (stratiform), τα σωρειτόμορφα ( cumuliform) και οι μελανείες (nimbus). Θυσσανόμορφα ονομάζονται τα νέφη με ινώδη μορφή. Στρωματόμορφα ονομάζονται τα νέφη με μεγάλη οριζόντια ανάπτυξη (στρώματα). Αυτά καλύπτουν συνήθως μεγάλο μέρος του ουρανού. Σωρειτόμορφα ονομάζονται τα νέφη με μεγάλη κατακόρυφη ανάπτυξη (σωρείτης). Τέλος, μελανείας ονομάζεται ένα νέφος μελανό και άρα βροχοφόρο. Τα νέφη ανάλογα με το ύψος βάσης τους, στο οποίο σχηματίζονται, ταξινομούνται σε 4 ομάδες σύμφωνα με την καθιερωμένη ταξινόμηση από τον Παγκόσμιο Μετεωρολογικό Οργανισμό (W.M.O): 1) Ανώτερα νέφη 2) Μέσα νέφη 3) Κατώτερα νέφη 4) Νέφη ανοδικών ρευμάτων ή κατακόρυφης ανάπτυξης 1. Ανώτερα νέφη: Η βάση των νεφών της ομάδας αυτής έχει ελάχιστο ύψος σχηματισμού τα 7 χιλιόμετρα και φθάνει σχεδόν μέχρι τα 12 χιλιόμετρα. Στα ανώτερα νέφη ανήκουν τρία είδη, και είναι: Α. Οι θύσσανοι (Cirrus, Ci). Είναι νέφη λεπτά, ινώδη συνήθως άσπρα ή με μεταξωτή λάμψη. Παρουσιάζουν μεγάλη ποικιλία μορφών (σαν φτερά, λοφία, τουλίπες, 1
άγκιστρα κ.λ.π.) και είναι διασπαρμένα, τις περισσότερες φορές ακανόνιστα. Αποτελούνται από παγοκρυστάλλους και είναι τα λευκότερα από όλα τα νέφη (Σχήμα 1) (Φλόκας 1990, Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Β. Οι θυσσανοσωρείτες (Cirricumulus, Cc). Τα νέφη αυτά αποτελούνται από πολυάριθμες σφαίρες ή λευκές τουλίπες, χωρίς σκιές, οι οποίες παρουσιάζονται σε ομάδες ή σειρές. Είναι νέφη λευκά (Σχήμα 2) (Φλόκας 1990, Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Γ. Τα θυσσανοστρώματα (Cirrostratus, Cs). Τα νέφη αυτού του είδους αποτελούν ένα ινώδη πέπλο, λεπτό και άσπρο που σκεπάζει μέρος ή και ολόκληρο τον ουρανό. Αποτελούνται από παγοκρυστάλλους (Σχήμα 3) (Φλόκας 1990, Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Σχήμα 1: Θύσσανοι (Cirrus) (NASA 2012, NOAA 2012, SEI 2012). Σχήμα 2: Θυσσανοσωρείτες (Cirricumulus) (NASA 2012). 2
Σχήμα 3: Θυσσανοστρώματα (Cirrostratus) (NASA 2012, NOAA 2012). 2. Μέσα νέφη: Τα νέφη αυτά έχουν μέσο ελάχιστο ύψος 2 χιλιόμετρα και μέσο μέγιστο 6 χιλιόμετρα. Σε αυτά ανήκουν δυο κύρια είδη, και είναι (Φλόκας 1990, Χρονοπούλου και Φλόκας 2010): Α. Οι υψισωρείτες (Altocumulus, Ac). Παρουσιάζονται με τη μορφή εκτεταμένου λεπτού στρώματος, που αποτελείται από νεφικά στοιχεία (με τη μορφή τουλίπων ή λευκών σφαιρών, μεγαλυτέρων από ότι στους θυσσανοσωρείτες) κανονικά διατεταγμένα. Άλλοτε παρουσιάζουν μορφή και διάταξη τέτοια που να δίνουν την εντύπωση ύπαρξης ενός πλακόστρωτου. Το ύψος τους είναι μεγαλύτερο από 2 χιλιόμετρα και μικρότερο των 7 χιλιομέτρων. Αποτελούνται κυρίως από νεφοσταγονίδια αλλά σε χαμηλές θερμοκρασίες είναι δυνατόν να σχηματιστούν και παγοκρύσταλλοι (Σχήμα 4) (Φλόκας 1990, Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Β. Τα υψιστρώματα (Altostratus, As). Αποτελούν ένα φαιό πέπλο, που πολλές φορές σκεπάζει ολόκληρο τον ουρανό. Ο ήλιος και η σελήνη φαίνονται μέσα από αυτά όπως μέσα από θαμπό γυαλί. Ο πέπλος αυτός, μερικές φορές, είναι τόσο πυκνός και σκοτεινός, που ο ήλιος και η σελήνη δεν φαίνονται. Τα νέφη αυτά αποτελούνται από νεφοσταγονίδια ή παγοκρυστάλλους. Είναι γενικά βροχοφόρα νέφη και δίνουν παρατεταμένη βροχόπτωση ή χιονόπτωση. Τα ύψη που παρατηρούνται είναι μεγαλύτερα των 2 χιλιομέτρων (Σχήμα 5) (Φλόκας 1990, Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). 3
Σχήμα 4: Υψισωρείτες (Altocumulus) (NOAA 2012). Σχήμα 5: Υψιστρώματα (Altostratus) (NOAA 2012). 3. Κατώτερα νέφη. Τα νέφη αυτά παρουσιάζουν μέγιστο ύψος 2 χιλιομέτρων και φθάνουν μέχρι την επιφάνεια του εδάφους. Σε αυτά διακρίνουμε τρία είδη (Φλόκας 1990, Χρονοπούλου και Φλόκας 2010): Α. Στρώματα (Stratus, St). Είναι νέφη με τη μορφή γκρίζου χρώματος. Η βάση τους παρουσιάζεται αρκετά ομοιόμορφη και χαμηλή. Πολλές φορές αποκρύπτουν τις κορυφές χαμηλών λόφων ή κτηρίων. Στην περίπτωση που ο ήλιος είναι ορατός δια 4
μέσου των λεπτών τους μερών, τότε η περίμετρος τους διαγράφεται σαφέστατα. Τα νέφη που παρατηρούνται, κατά τη χειμερινή περίοδο, στις πλαγιές των βουνών αποτελούν κομμάτια νεφών αυτού του είδους. Αποτελούνται από νεφοσταγονίδια και προέρχεται, πολλές φορές, από τα νέφη αυτά ασθενής βροχή (Σχήμα 6) (Φλόκας 1990, Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Β. Στρωματοσωρείτες (Stratocumulus, Sc). Αποτελούν στρώματα που εμφανίζονται με τη μορφή σφαιρικών ή κυλινδρικών νεφικών μαζών, γκρίζου ή υπόλευκου χρώματος. Στα νεφικά αυτά στρώματα παρουσιάζονται και σκοτεινά τμήματα. Πολλές φορές το στρώμα τέτοιων νεφών δεν είναι πυκνό και επιτρέπει να φαίνεται κομμάτι του ουρανού. Άλλες φορές, το στρώμα είναι πολύ πυκνό, συνεχές και αποτελείται από μεγάλους κυλίνδρους. Αποτελούνται από νεφοσταγονίδια και παγοκρυστάλλους. Ανάλογα με τις εκάστοτε συνθήκες που επικρατούν, τα νέφη αυτά συνοδεύονται από βροχόπτωση ή χιονόπτωση ασθενούς έντασης (Σχήμα 7) (Φλόκας 1990, Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Γ. Μελανοστρώματα (Nimbostratus, Ns). Αποτελούν χαμηλό εκτεταμένο νεφικό στρώμα με σκοτεινό γκρίζο χρώμα. Η βάση τους είναι ασαφής. Αποτελούνται από βροχοσταγόνες, παγοκρυστάλλους και νιφάδες χιονιού. Τα νέφη αυτά είναι τα πιο βροχοφόρα και η βροχή ή το χιόνι, που προέρχονται από αυτά, έχουν μικρή ένταση αλλά μεγάλη διάρκεια (Σχήμα 8) (Φλόκας 1990, Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Σχήμα 6: Στρώματα (Stratus) (NASA 2012, NOAA 2012). 5
Σχήμα 7: Στρωματοσωρείτες (Stratocumulus) (NOAA 2012). Σχήμα 8: Μελανοστρώματα (Nimbostratus) (NASA 2012). 4. Νέφη ανοδικών ρευμάτων ή κατακόρυφης ανάπτυξης. Τα νέφη αυτής της ομάδας παρουσιάζονται με μέσο κατώτερο ύψος τα 0.5 χιλιόμετρα και ανώτερο, πολλές φορές μεγαλύτερο των 5 χιλιομέτρων. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν, κυρίως, δυο είδη (Φλόκας 1990, Χρονοπούλου και Φλόκας 2010): Α. Σωρείτες (Cumulus, Cu). Είναι νέφη πυκνά, με κατακόρυφη ανάπτυξη. Η κορυφή τους σχηματίζει θόλο που πλαισιώνεται με στρογγυλές προεξοχές. Η βάση τους 6
είναι ομαλή και σε χαμηλό ύψος. Το χρώμα των νεφών αυτών είναι υπόλευκο ή φαιό. Εμφανίζονται ως σωροί από βαμβάκι ή ως σειρές από βουνά. Τα φωτιζόμενα, από τον ήλιο, τμήματα του είναι εκθαμβωτικά λευκά. Οι σωρείτες δημιουργούνται, συνήθως, με καιρό αίθριο, όταν οι ανοδικές κινήσεις του αέρα είναι ισχυρές. Αποτελούνται από νεφοσταγονίδια και στην περίπτωση που η κατακόρυφη ανάπτυξη του είναι μεγάλη είναι δυνατόν να δώσουν βροχή μεγάλων βροχοσταγόνων (Σχήμα 9) (Φλόκας 1990, Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Β. Σωρειτομελανίες (Cumulonimbus, Cb). Τα νέφη του είδους αυτού έχουν πολύ μεγάλο όγκο και μεγάλη κατακόρυφη ανάπτυξη. Οι διαστρώσεις τους παρουσιάζονται με τη μορφή βουνών ή πύργων. Η κορυφή τους μπορεί να ξεπεράσει το ύψος των 12 χιλιομέτρων. Το ανώτερο τμήμα τους είναι συνήθως λείο και σχεδόν πάντα πεπλατυσμένο. Αποτελούνται από υδροσταγονίδια και μόνο στο ανώτερο τμήμα τους παρατηρούνται παγοκρύσταλλοι. Η βάση τους είναι οριζόντια και εμφανίζεται σε μικρά ύψη από το έδαφος. Οι σωρειτομελανίες αποτελούν τα πιο ογκώδη και καταιγιδοφόρα νέφη. Δίνουν ραγδαίες βροχές, που συνοδεύονται, μερικές φορές, από χαλάζι. Χαρακτηριστικό των νεφών αυτών είναι τα ηλεκτρικά φαινόμενα που παρατηρούνται τόσο μέσα σε αυτά, όσο και στο περιβάλλον τους (Σχήμα 10) (Φλόκας 1990, Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Σχήμα 9: Σωρείτες (Cumulus) (NASA 2012, NOAA 2012). 7
Σχήμα 10: Σωρειτομελανίες (Cumulonimbus) (NASA 2012, NOAA 2012). Σχήμα 11: Σχηματική απεικόνιση των νεφών ανάλογα με το ύψος. 3.3 Νέφωση Νέφωση λέγεται το ποσοστό της έκτασης του ουράνιου θόλου που καλύπτεται από νέφη. Αυτή προσδιορίζεται με προσωπική εκτίμηση, με βάση μια κλίμακα που έχει 9 8
βαθμίδες, τους αριθμούς από 0 έως 8. Έτσι σήμερα διεθνώς η νέφωση εκφράζεται σε όγδοα καλυπτόμενου ουρανού. Σύμφωνα με την κλίμακα αυτή, νέφωση 0 δηλώνει αίθριο ουρανό (ουρανός τελείως ακάλυπτος από νέφη), ενώ 8/8 νέφωση δηλώνει ουρανό εντελώς νεφοσκεπή (ουράνιος θόλος τελείως καλυπτόμενος από νέφη) (Φλόκας 1990, Χρονοπούλου και Φλόκας 2010). Η νεφοκάλυψη κατά τη διάρκεια της ημέρας εμποδίζει τη διείσδυση της ηλιακής ακτινοβολίας στην επιφάνεια της γης. Το αποτέλεσμα είναι η ελάττωση της θέρμανσης της γήινης επιφάνειας και η επικράτηση χαμηλότερων θερμοκρασιών. Έτσι, ο αέρας που έρχεται σε επαφή με την επιφάνεια της γης, θα υπόκειται σε μικρότερη θέρμανση κατά τη διάρκεια της ημέρας. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια της νύχτας, η νεφοκάλυψη προκαλεί το αντίθετο φαινόμενο, εμποδίζοντας μέρος της θερμικής ενέργειας να διαφύγει από την επιφάνεια της γης προς το διάστημα. Η ατμόσφαιρα κάτω από τα νέφη υπόκειται σε μικρότερη ψύξη και έτσι επικρατούν μεγαλύτερες θερμοκρασίες. Βιβλιογραφία Φλόκας Α.Α., (1990) Μαθήματα Μετεωρολογίας και Κλιματολογίας. Εκδόσεις ΖΗΤΗ, σελ 465. Χρονοπούλου-Σερέλη Α., Φλόκας Α.Α., (2010) Μαθήματα Γεωργικής Μετεωρολογίας και Κλιματολογίας, Εκδόσεις ΖΗΤΗ, σελ. 557. NASA, (2012) Cloud chart. National Aeronautics and Space Administration, Students Cloud observations on-line (accessed at 29/10/2012, http://science-edu.larc.nasa.gov/scool/cldchart.html) NOAA, (2012) Cloud classifications. National Oceanic and Atmospheric Administration, US National Weather Service (accessed at 29/10/2012, http://www.srh.noaa.gov/jetstream /synoptic/l9.htm) SEI, (2012) Contrails and cirrus clouds from aviation: Cirrus clouds, Stockholm Environment Institute (accessed at 29/10/2012, http://www.co2offsetresearch.org/aviation/contrails.html) 9