יציבות באטמוספירה ויצירת עננים
1. כללי
א. יציבות 1) הגדרה – נטיית גוף לחזור למצבו הראשוני לאחר הפרעה. 2) גוף יציב – החוזר למצבו הראשוני לאחר הפרעה. 3) גוף בלתי יציב – מתבדר לאחר הפרעה. 4) גוף אדיש/נטרלי – נשאר במצבו החדש לאחר הפרעה. ![]() ב. מצבי יציבות באטמוספירה – המפל השורר ה. מפלים באטמוספירה – מידת היציבות של האטמוספרה תלויה בקצב שינוי הטמפ' המתרחש בגוש אוויר עולה הערה : בנוסף ל מפל הטמפ' ישפיעו גורמים נוספים על היציבות כגון, חימום גוש האוויר מלמטה ע"י הקרקע או תוספת לחות מהים. בשאלות מטאורולוגיה מן הסוג הבא: "הר בגובה 5,000 רגל גורם להתרוממות גוש האוויר מגובה פני הים, המצוי 2. תנועה אנכית של אוויר, יצירת עננים וגשם – 3. עננים "הזרעת עננים מלאכותית ע"י מטוסים או תנורים קרקעיים) וגדלות לגודל של כ – 2 מיקרון. או אז הן כבדות דיין כדי ליפול חרף הזרמים העולים שבתוך הענן. ח. סוגי עננים – את העננים ממינים על פי צורתם וגובהם מעל פני הקרקע. 3) עננים נמוכים. ג) קומולוס קונג'סטוס – זהו הענן בשלב המתקדם של הקומולוס – קומולוס הקונג'סטוס. ענן זה בעל זרימות אנכיות חזקות ותכולת מים ופעילות חשמלית גבוהה. ד) קומולונימבוס – הענן המפותח ביותר והשלב המתקדם ביותר של ענן הקומולוס. ענן הקומולונימבוס הוא ענן ערמה מפותח במיוחד ![]() ![]() ![]() הענן שכיח במיוחד בחורף בישראל בעת פעילות קרה של שקע, אפיק ים-סוף פעיל בעונות המעבר ואף בשקעים שרביים בעלי תמיכה
משמעותית ברום –הפרשים טרמלים גבוהים מאוד בין הרום הנמוך (850 מ"ב) לבין הרום הגבוה (500 מ"ב), מה שיוצר ענני סערה בעלי בסיס ברום הבינוני הנקראים אלטוקומולונימבוס (או אלטו-סיבי). סופת רעמים (המכונה גם סופת ברקים) היא צורה של מזג אוויר המאופיין בהופעת ברקים וברעמים הנלווים להם, הנוצרים בענני קומולונימבוס. סופות רעמים בדרך כלל מלוות בגשם כבד ויכולות גם להיות מלוות ברוח, וברד חזקים. ירידת שלג גם היא יכולה להתרחש בעת סופת רעמים.
ה) סטרטוקומולוס – עננים בעלי התפתחות אנכית המופיעים כשכבה ומעידים על שכבה בלתי יציבה ז) נימבוסטרטוס – עננים שכבתיים המכסים בד"כ את כל השמיים. 4) עננים בינוניים.
|
1. כללי
א. יציבות
1) הגדרה – נטיית גוף לחזור למצבו הראשוני לאחר הפרעה.
2) גוף יציב – החוזר למצבו הראשוני לאחר הפרעה.
3) גוף בלתי יציב – מתבדר לאחר הפרעה.
4) גוף אדיש/נטרלי – נשאר במצבו החדש לאחר הפרעה.
ב. מצבי יציבות באטמוספירה – המפל השורר
1) מצב יציב– מצב יציב מתרחש כאשר גוש אוויר עולה ובמהלך העלייה מתקרר יותר מסביבתו ולכן שב ויורד.
מתקיים כאשר המפל הסביבתי קטן מ – °1.5 לכול 1000 רגל.
2) מצב בלתי-יציב– מצב בלתי-יציב מתרחש כאשר גוש אוויר, חרף עלייתו, נשאר חם מסביבתו ועל כן ימשיך לעלות (זרמי קונבקציה).
מתקיים כאשר המפל הסביבתי גדול מ- °3 לכול 1000 רגל.
3) מצב אדיש/ניטרלי– מצב ניטרלי הוא מצב שבו טמפרטורת גוש האוויר שווה לטמפרטורת האוויר שמסביבו. זהו מצב של אדישות לשינוי,
כלומר, אם גוש אוויר יקבל "דחיפה" מלמטה, הוא יעלה ואז יישאר במקומו- לא ישאף לעלות ולא לרדת. העלייה שהתרחשה,
היא תוצאה של הכוח שהושקע באותה "דחיפה".
4) מצב בלתי יציב על תנאי– זהו המצב המורכב ביותר מבין מצבי היציבות. כל עוד גוש האוויר יבש, כלומר,
לא הגיע למצב של 100% לחות (מה שהיה גורם להתעבות), גוש האוויר יהיה יציב ביחס לסביבתו. ברגע שגוש האוויר הגיע להתעבות-
הוא יהיה בלתי-יציב ביחס לסביבתו ויחל לעלות.
כאשר המפל הסביבתי הינו בין °1.5 לבין °3 והאוויר בלתי רווי יתקבל מצב יציב ואילו כאשר האוויר רווי יתקבל מצב בלתי יציב.
5) אוויר יכול שיהיה יציב בשכבה אחת ובלתי יציב בשכבה שמעליה או מתחתיה.
ג. מאפייני אטמוספירה יציבה
עננות שכבתית או ערפל.
ראות גרועה מחמת העדר תנועה אנכית ועל כן נשמרת הלחות ו/או הזיהום שבאוויר, בקרבת הקרקע. ממטרים קלים עד בינוניים.
אוויר יציב ונוח לטיסה.
ד. מאפייני אטמוספירה בלתי יציבה
עננות ערמתית.
ראות טובה מתחת לעננים ובלבד שלא יורד גשם.
ממטרים חזקים.
אוויר קופצני ובלתי נוח לטיסה.
ה. מפלים באטמוספירה – מידת היציבות של האטמוספרה תלויה בקצב שינוי הטמפ' המתרחש בגוש אוויר עולה
וקרויה "מפל טמפרטורה".
1) מפל אטמוספרי יציב – מפל הקטן מ – 1.5 מעלות צלזיוס ל – 1000 רגל. מפל אטמוספרי זה הינו יציב עבור שני הסוגים
של גושי אוויר, היבש והלח.
2) מפל אטמוספרי בלתי יציב – מפל הגדול מ – 3 מעלות צלזיוס ל – 1000 רגל. מפל זה הינו בלתי יציב עבור
שני הסוגים של גושי האוויר.
3) מפל אטמוספרי בלתי יציב על תנאי – מפל טמפ' שבין 1.5 מעלות צלזיוס ל – 3 מעלות ל – 1000 רגל.
מפל זה הינו בלתי יציב עבור גוש אוויר רווי ויציב עבור גוש אוויר יבש.
4) אינברסיה – מפל טמפ' הפוך. הטמפ' עולה עם העלייה בגובה.
א) בלילות בהירים וללא רוח וערבול, כאשר אוויר חם עולה במהירות וללא הפרעה ואילו אוויר קר שוקע, נוצר מצב בו גוש אוויר
חם מונח מעל גוש אוויר קר שעל הקרקע . כתוצאה נקבל טמפ' העולה עם הגובה ויציבות.
מחמת היציבות אובך ועשן אינם מתפזרים והראות גרועה.
ב) בשכבת הסטרטוספרה קיימת אינברסיה קבועה (ראה תרשים בפרק על שכבות האטמוספרה).
הערה : בנוסף ל מפל הטמפ' ישפיעו גורמים נוספים על היציבות כגון, חימום גוש האוויר מלמטה ע"י הקרקע או תוספת לחות מהים.
אלו יגבירו אי היציבות ואילו קירור ו/או הפחתת הלחות, יגבירו היציבות.
בשאלות מטאורולוגיה מן הסוג הבא: "הר בגובה 5,000 רגל גורם להתרוממות גוש האוויר מגובה פני הים, המצוי
בטמפרטורה של 25 מעלות, נקודת הטל 16 מעלות, ומאחורי ההר יורד הגוש לבקעה של 1,000 – רגל. מה תהיה
הטמפ' בבסיס הבקעה?" אם אין תוצאה מתאימה, נסה "מפל משולב" של 2.5 מעלות, במקום מפל יבש של 3 מעלות
2. תנועה אנכית של אוויר, יצירת עננים וגשם –
א. הגורמים לתנועה אנכית של גוש אוויר :
1) מפל אטמוספרי בלתי יציב.
2) ארורגפיה – הרים גבוהים המאלצים גושי אוויר המוסעים לכוונם, להתרומם ולעלות.
3) קונבקציה – התכנסות זרמי אוויר לנקודה אחת כגון שקע והגורמת להם להעלות.
4) חימום מלמטה.
ב. כאשר גוש אוויר עולה, הלחץ עליו פוחת, הוא מתפשט ומתקרר. שעור ההתקררות הינו 3 מעלות ל – 1000 רגל.
כלומר,מפל אדיאבטי יבש.
ככול שהאוויר עולה ומתקרר, קטנה כמות אדי המים שיכול להכיל ולכן ככול שמתקרר יותר גדלה הלחות היחסית שבו.
(היחס בין הלחות המוחלטת ללחות שיכול להכיל). כאשר האוויר מתקרר לטמפ' נקודת הטל בה הלחות המוחלטת
זהה ללחות המרבית שיכול להכיל, הגוש מגיע למצב רוויה – 100% לחות.
במצב זה הופכים אדי המים לטיפות ומתחיל להיווצר בסיס ענן.המשך העלייה של גוש האוויר יגרום להמשך התעבות
אדי המים ויצירת ענן. שינוי מצב הצבירה של המים מאדי מים לטיפות מים, משחרר חום כמוס ועל כן משתנה גם
קצב ההתקררות ופוחת ל – 1.5 מעלות לכול 1000 רגל שהוא מפל אדיאבטי לח או מפל אדיאבטי רווי.
ג. נניח כעת גוש אוויר העולה ולאחר מכן יורד, כפי שקורה בעת שנתקל בהרים – אורוגרפיה.
הגוש העולה מתקרר לפי מפל אדיאבטי יבש ועל כן בסיום התהליך קיימות שתי אפשרויות :
1) גוש האוויר לא הגיע לרוויה במהלך העלייה ולכן שמר על קצב התקררות של 3 מעלות לכול 1000 רגל
משך כל נתיב העלייה. לאחר מכן במהלך הירידה, הוא מתחמם לפי מפל אדיאבטי יבש ולכן בסיום יחזור לטמפ' שהייתה לו בתחילת התהליך.
2) גוש האוויר עלה לפי מפל יבש °3/'1000 והגיע לרוויה בדרכו מעלה (או '333/°1).
אדי המים מתעבים לטיפות מים ומשחררים חום כמוס.
נוצר ענן והלחות בגוש האוויר פוחתת. בהמשך העלייה הגוש ממשיך
להתקרר לפי מפל אדיאבטי לח – °1.5/'1000 (או '666/°1). לאחר מכן הגוש שב ויורד ומתחמם
לפי מפל אדיאבטי יבש – °3/'1000 ועל כן בסופו של התהליך תהייה הטמפ' שלו גבוהה מזו שהייתה לו בתחילתו.
תופעה זו קרויה "רוח הפן, והיא אופיינית בישראל לאזור בקעת הירדן.
האוויר מגיע מן הים ונאלץ לעלות מעל הרי ירושלים. תוך כדי עלייה מגיע לרוויה, אדי המים
שבו מתעבים ומופרשים ממנו. לאחר מכן, בירידה לבקעת הירדן האוויר מתחמם בקצב של 3 מעלות לכול 1000 רגל והבקעה "זוכה" לקבל אוויר יבש וחם.
מכיוון שטמפ' הטל יורדת גם היא עם העלייה בגובה,
אזי המפל היבש של °3/'1000 בניכוי מפל הטל של °0.5/'1000 הינו מפל משולב
של °2.5/'1000 (או '400/°1).
הערה: היה ערני במבחן לניסוח השאלה. האם נדרש חישוב לפי מפל יבש בלבד, או לפי מפל משולב.
3. עננים
א. העננים הם הלחות המופרשת כטיפות מים או גבישי קרח מגוש אוויר עולה ואשר הגיע לרוויה.
ב. העננים נוצרים בדרך כלל כתוצאה מתנועה אנכית כלפי מעלה של גוש האוויר והקרוי גם קונבקציה – זרימה אנכית של אוויר.
ג. רום התעבות הוא הגובה בו גוש אוויר מגיע לרוויה – נקודת הטל. מתחת לרום ההתעבות מכיל האוויר אדי מים.
מעל רום ההתעבות מכיל האוויר אדי מים, טיפות מים ו/או גבישי קרח.
ד. באוויר בו הזרמים האנכיים חלשים, ייווצרו עננים שכבתיים – ענני סטרטוס.
ה. באוויר בו הזרמים מפותחים ונישאים יותר לגובה. ייווצרו עננים בעלי מבנה אנכי. ככול שהזרימה האנכית חזקה יותר, יהיו העננים מפותחים יותר ובעלי סיכוי טוב יותר לממטרים.
ו. תכולת ענן מותנית בטמפ' :
1) ענן המצוי מתחת רום הקיפאון – °0, יכיל טיפות מים.
2) ענן המצוי בתחום רום הקיפאון ועד °30- יכיל טיפות מים וגבישי קרח.
3) ענן המצוי בתחום אשר הטמפ' השוררת בו הינה °30- ופחות, יכיל גבישי קרח וטיפות מים ב"קירור יתר".
"קירור יתר"- תנאי שטיפת מים מקוררת תהפוך לגביש קרח הינו גרעין קיפאון" לפיכך טיפות מים ב"קירור יתר" הן טיפות מים אשר לא נמצא להן "גרעין קיפאון".
"גרעין קיפאון" – חלקיק או גרגר (אבק, פיח, חיידק וכו'), אשר סביבו תתגבש טיפת המים לקרח..
ז. ענן בעל התפתחות אנכית יכול שימצא בכל שכבות הטמפ' אשר צוינו לעיל ולכן יכיל אדי מים בבסיסו,
גבישי קרח בפסגתו ובתווך גבישי קרח וטיפות מים בקירור יתר.
ד. תהליך הורדת גשם מענן.
1) גוש אוויר עולה ומתקרר עד רוויה – נקודת הטל.
2) אדי מים הופכים טיפות זעירות בגול 0.1 מיקרון.
3) הטיפות הזעירות נמצאות בתנועה מחמת זרמי האוויר ומערבולות, מתנגשות זו בזו,
מתלכדות סביב גרעיני התעבות (אבק, מלחים, פיח, חידקים, יודיד הכסף-
"הזרעת עננים מלאכותית ע"י מטוסים או תנורים קרקעיים) וגדלות לגודל של כ – 2 מיקרון. או אז הן כבדות דיין כדי ליפול חרף הזרמים העולים שבתוך הענן.
ח. סוגי עננים – את העננים ממינים על פי צורתם וגובהם מעל פני הקרקע.
1) חלוקת עננים לפי צורתם –
א) עננים ערמתיים – קומולוס. (מלטינית – ערמה) – עננים בצורת ערמות.
ב) עננים שכבתיים – סטרטוס. (מלטינית – שכבה)- עננים המסודרים בשכבות.
ג) עננים שצורתם בין שכבתי לערמתי – סטרטוקומולוס.
ד) עננים גבוהים – צירוס. (מלטינית – נוצה).
2) חלוקת עננים על פי גובהם –
א) עננים נמוכים – עננים אשר בסיסם עד 8,000 רגל. לעננים בגובה זה אין קידומת.
ב) עננים בינוניים – עננים שבסיסם נע בין 8,000 ל –18,000 רגל. שם הענן יקבל קידומת "אלטו". אלטוקומולוס, אלטוסטרוטוס.
ג) עננים גבוהים – עננים שבסיסם מ- 18.000 רגל ומעלה. שם הענן יקבל קידומת "צירו". צירוקומולוס. צירוסטרטוס.
הערה :
א. במיון עננים על פי גובהם מתייחסים רק לבסיס הענן. אין התייחסות לפסגת הענן.
ב. עננים מורידי גשם יקבלו תוספת לשמם "נימבוס". (מלטינית – גשם). קומלונימבוס.
3) עננים נמוכים.
א) קומולוס – עננים בעלי התפתחות אנכית הנוצרים באוויר בלתי יציב. פסגתם עשויה להגיע לגובה כ – 15,000 רגל,
כתלות במידת אי היציבות של האוויר וכמות הלחות שבו. במקרים קיצוניים עשויים להתפתח לענני קומולונימבוס אשר פסגתם עשויה להתנשא
ל – 30.000 רגל ויותר. מחמת הזרמים העולים קיים ערבול חזק בתוך עננים אלו ואם הגיעו לרום הקיפאון, אף תנאי התקרחות. אינם
מופיעים כשכבה רצופה אלא כגושים מאחר וסופחים הלחות מסביבתם בעוצמה רבה ו"מיבשים" אותה.
ב) קומולוס של מז"א נאה – זהו קומולוס המאופיין למזג אוויר נאה בדרך-כלל. הענן מורכב בעיקר מטיפות מים זעירות וכן טיפות
בקירור יתר. הענן בדרך-כלל בעל תכולת מים נמוכה מאוד וכך גם הפעילות שבתוכו, ולכן אינו ממטיר משקעים. הענן עצמו נוצר כאשר
הקרקע מספיק חמה ע"י קרינת השמש לכדי עליית חבילות אוויר חמות וקלות מסביבתן כלפי מעלה. האוויר שעלה מתקרר, וכאשר מגיע
לרום העיבוי, מתכווצות טיפות המים יחד עם גרעיני ההתעבות וכך נוצר הענן. כמובן שהיווצרות הענן דורשת לחות מספקת.
ג) קומולוס קונג'סטוס – זהו הענן בשלב המתקדם של הקומולוס – קומולוס הקונג'סטוס. ענן זה בעל זרימות אנכיות חזקות ותכולת מים ופעילות חשמלית גבוהה.
הוא עשוי בעיקר מטיפות מים בקירור יתר, מים נוזליים וגבישי קרח – ועקב הפעילות החזקה שבתוכו, הענן ממטיר גשמים שיכולים להיות חזקים ואף מלווים בברד.
הקומולוס הנ"ל אופייני בישראל בעיקר במערכות גשם ושכיח מאוד בעת החזית הקרה
של השקעים הניידים המגיעים לאזורינו מידי פעם בחורף. הענן נוצר כאשר האוויר בלתי יציב בפועל,
כלומר גושי אוויר נעים במהירות כלפי מעלה כאשר המהירות האנכית גבוהה, מתעבים יחד
עם הלחות ויוצרים ענן מפותח. קל לזהות את הענן בשל צורתו הדומה לכרובית (בהתאם להארת זווית השמש עליו).
ד) קומולונימבוס – הענן המפותח ביותר והשלב המתקדם ביותר של ענן הקומולוס. ענן הקומולונימבוס הוא ענן ערמה מפותח במיוחד
הממטיר גשמי זלעפות, ברד ומייצר סופות רעמים.
הענן נוצר עקב אי-יציבות חריפה בשכבות הנמוכות והבינוניות של האטמוספרה,
או מחמת עליה אורוגרפית וטרמלית של גוש אוויר בלתי יציב.
כאשר האוויר עולה במהירות עצומה ומתעבה לכדי יצירת ענן סערה. זרמי האוויר עולים בעוצמה במרכז הענן ושבים ויורדים בקדמתו.
תנאים הכרחיים ליצירת הענן : כח מרים, גוש אויר יציב על תנאי או בלתי יציב, לחות גבוהה.
לענן תכולת מים ופעילות חשמלית גבוהה במיוחד, שכן בכל רגע נתון בענן מיליוני חלקיקי מים וגבישי קרח
מתנגשים זה בזה ויוצרים מטען חשמלי לאורך רוב הענן – מה שיוצר לנו את הברקים.
לענן ריכוזי מים וקרח גבוהים במיוחד, והזרימות האנכיות בו כל-כך חזקות שהן יוצרות חיתחות חמור בתוך הענן עצמו.
יש לציין כי מטוס העובר בתוך ענן כזה עלול לספוג זעזועים מתמשכים, וכל הפעילות האדירה בענן יכולה לגרום נזק למטוס.
לענן יש "מחזור חיים". צעיר – התפתחות אנכית. בוגר – גשם וברד. זקן – התמוככות.



משמעותית ברום –הפרשים טרמלים גבוהים מאוד בין הרום הנמוך (850 מ"ב) לבין הרום הגבוה (500 מ"ב), מה שיוצר ענני סערה בעלי בסיס ברום הבינוני
הנקראים אלטוקומולונימבוס (או אלטו-סיבי).
סופת רעמים (המכונה גם סופת ברקים) היא צורה של מזג אוויר המאופיין בהופעת ברקים וברעמים הנלווים להם, הנוצרים בענני
קומולונימבוס. סופות רעמים בדרך כלל מלוות בגשם כבד ויכולות גם להיות מלוות ברוח, וברד חזקים. ירידת שלג גם היא יכולה
להתרחש בעת סופת רעמים.
ללימוד מעמיק יותר :
http://en.wikipedia.org/wiki/Thunderstorm#Developing_stage
![]() |
![]() |
ה) סטרטוקומולוס – עננים בעלי התפתחות אנכית המופיעים כשכבה ומעידים על שכבה בלתי יציבה
הכלואה מתחת שכבה יציבה. עשויים להוריד גשם.
ו) סטרטוס – ענני הסטרטוס הם עננים שכבתיים המוגבלים בהתפתחותם לאינברסיה שנמצאת מעליהם.
עננים אלו אינם מורידים משקעים כמעט בכלל, והם למעשה נוצרים כשהאוויר הרווי בלחות מטפס באיטיות
כלפי מעלה ומתפשט אופקית עקב האינברסיה הבולמת אותו ועקב הרוח ש"עוזרת" לו להשתטח.
בד"כ ענן הסטרטוס גורם לערפילים כאשר נמצא בגובה הנמוך מ- 3,000 רגל לפחות.
הסטרטוס אופייני בישראל בעיקר בעונת הקיץ בעת התחממות קרינתית של הקרקע
ועליית אוויר שמתקרר ומתעבה בגובה נמוך.
ז) נימבוסטרטוס – עננים שכבתיים המכסים בד"כ את כל השמיים.
אפורים ומורידי גשם במשך פרקי זמן ארוכים. הייה והטמפ' נמוכה דייה – שלג.
עשויים להופיע גם בגובה בינוני. מאפיינים מצב יציבות באזורנו.
4) עננים בינוניים.
א) אלטוקומולוס – הו ענן ערמתי שבסיסו מעל 6,000 רגל. תכונותיו דומות לאלה של קומולוס ערמתי בעל בסיס נמוך.
הענן מתפתח בעיקר בעקבות יובש בשכבות שמתחת לבסיס הענן. כאשר בשכבות הבינוניות ישנה אי-יציבות על תנאי, יתפתחו אלטוקומולוסים ערמתיים הנקראים אלטוקומולוס קסטלנוס. ![]() ב) אלטוקומולוס קסטלנוס – ענן זה הוא ענן ערמה מפותח בגובה בינוני בעל זרימות אנכיות חזקות. ד) אלטוסטרוטוס – עננות זו תיראה לנו בגוונים אפורים-לבנים, כאשר כל השמיים מכוסים בכמויות גדולות של אלטוסטרוטוס. 5) עננים גבוהים. ב) צירוקומולוס – ענני צירוקומולוס נראים כפתיתים לבנים קטנים או פקעות עדינות, 4. גורמי יצירת עננים ג. עננת חזיתית. ד. אד ערפל וסטרטוס נמוך. ה. סוגי ערפל 5. ראות לצרכי תעופה
|