עננים ותהליכי יצירת משקעים מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית צירקולציה – תנועה מעגלית החוזרת על עצמה כל עוד קיים הגורם אשר יצר אותה . המרחק האנכי בין המשטחים האיזובריים.
Download ReportTranscript עננים ותהליכי יצירת משקעים מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית צירקולציה – תנועה מעגלית החוזרת על עצמה כל עוד קיים הגורם אשר יצר אותה . המרחק האנכי בין המשטחים האיזובריים.
Slide 1
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 2
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 3
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 4
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 5
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 6
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 7
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 8
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 9
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 10
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 11
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 12
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 13
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 14
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 15
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 16
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 17
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 18
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 19
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 20
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 21
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 22
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 23
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 24
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 25
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 26
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 27
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 28
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 29
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 30
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 31
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 32
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 33
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 34
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 2
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 3
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 4
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 5
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 6
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 7
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 8
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 9
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 10
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 11
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 12
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 13
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 14
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 15
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 16
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 17
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 18
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 19
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 20
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 21
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 22
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 23
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 24
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 25
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 26
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 27
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 28
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 29
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 30
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 31
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 32
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 33
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.
Slide 34
עננים
ותהליכי יצירת משקעים
מנגנון היווצרות הצירקולציה התרמית
צירקולציה – תנועה מעגלית
החוזרת על עצמה כל עוד קיים
הגורם אשר יצר אותה.
המרחק האנכי בין המשטחים
האיזובריים תלוי בטמפ'
הממוצעת של השכבה.
בצד החם האוויר עולה בשל כח
העילוי.
הלחץ בגובה בו הגיע האוויר
גבוה יותר מהלחץ מעל האוויר
הקר ולכן יזרום לשם בשל כח
גרדיינט הלחץ.
משטחים
איזובריי
ם
1ק"מ
0ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
1
ק"מ
0
ק"מ
חימו
ם
ח
ם
קירור
קר
צירקולציה בשל הפרשי טמפ' בין ים ליבשה:
בריזת ים/יבשה
בשעות הבוקר והערב ,הטמפ' בים וביבשה שוות
18 C
18 C
משטחי לחץ מקבילים גרדיאנט לחץ אופקי = 0אין רוח
התפתחות בריזת
ים בשעות היום
החמות
• טמפרטורת היבשה גבוהה
מטמפרטורת הים.
• מעל האזור החם הלחץ מפלס
גובה מסוים גבוה יותר מהלחץ
באותו הגובה מעל האוויר
הקר.
•מעל האזור הקר נערם אוויר
קר וכבד השוקע כלפי מטה.
29 C
29 C
18 C
18 C
הפרש הטמפרטורות ים /יבשה מקסימלי בשעות הצהריים ולכן אז מתקיימת שיא הבריזה הימית
התפתחות בריזה
יבשתית בשעות
הלילה
• ההתקררות הקרינתית של
האוויר מעל הים איטית
יותר ולכן בו-זמנית האוויר
מעל הים חם יותר מזה שעל
היבשה.
הפרש הטמפ' ים-יבשה קטן
יותר
בריזה יבשתית חלשה יותר
מורגשת יותר בחורף
(לילה ארוך)
13 C
13 C
18 C
18 C
צירקולציה בשל הבדל טמפ'
בין תחתית העמק לראשי המדרונות
ביום בשמש גבוהה ,קרינת השמש האנכית מתרכזת בתחתית המדרונות
המישוריים ,האוויר החם והקל יעלה מהעמקים לראשי ההרים.
בלילה ראשי המדרונות מאבדים
יותר קרינת IRמבסיס העמק
ולכן מתקררים יותר .האוויר
הקר והצפוף גולש לתחתית
העמק.
25 C
רוח אנבטית
חמה
30 C
רוח קטבטית
קרה
השפעת טופוגרפיה על הרוח:
חוק שימור המסה או עקרון הרציפות
במצב זה הרוח מוכתבת
על ידי שדות הלחץ,
הטמפרטורה ,וגם
מתבליט השטח המשנים
את כיוונה ועוצמתה.
כמות האוויר שווה בכל
מקום ,התכנסות קווי
הזרימה במקום צר גורמת
להעברת אותה כמות אוויר
מהמקום המרווח אל הצר
אך במהירות גדולה יותר !
קווי הזרימה מתבדרים או מתכנסים עקב אילוץ שמקורו בצורת פני השטח.
השפעת טופוגרפיה על הרוח
אפקט הוואדי
כיוון הרוח משתנה על
פי כיוון הוואדי.
הרוח מתחזקת.
דוגמאות לאפקט התיעול
מפרץ חיפה:
התכנסות הזרימה
מזרחית בחורף בין הרי
הגליל התחתון לרכס
הכרמל
בקעת הערבה:
הרוח הצפ' מע' בקיץ
מתועלת לצפונית בין
הרי הנגב להרי אדום.
הגדרת ענן
"ענן" -חלק מהאוויר בו קיימות טיפונות מים ו/או חלקיקי קרח
הנראים לעין.
הסיבות לדחיפתו של גוש אוויר כלפי מעלה באטמוספרה נותנים את
אותותיהם בצורת הענן ובתכונותיו.
איפיון הענן נקבע לפי צורתו וגובה הופעתו.
הענן משמש לאבחון מצב האטמוספירה בזמן ובמקום נתון (מידת אי
יציבותה ,הסיבות לעליית האוויר).
הגובה בו גוש עולה מגיע לרוויה הוא בסיס הענן – רום ההתעבות
(. )Lifting Condensation Level
משקל הענן
מהו נפחו של ענן גשם בינוני שקוטרו 3ק"מ ועוביו 4ק"מ?
משקל האויר בענן:
V = r2 • h = 3.14 • 1.52 • 4 ≈ 28 km3
1 km3 = 1000 . 1000 . 1000 m3 = 109 m3
1 km = 1000 m
1 m3 = 1 kg 28 . 109 m3 = 28 . 109 kg = 28 million tons
משקל הטיפונות בענן:
תכולת אדי המים 5 :גר'/ק"ג 140,000 %0.5 .טון
איך הוא לא נופל?
א .מסת האוויר הכוללת 28 -מיליון טונות ומסת המים 140000טון ,כך שהוא אינו כבד
במונחים אטמוספריים.
ב .הטיפונות נוצרות באוויר עולה ,והוא שמונע את נפילת רובן.
מיון סוגי עננים
מבנה – שכבתי ,ערמתי
הרכב – טיפות מים ,גבישי קרח ,מעורב
כמות – הנמדדת בשמיניות
גובה – הנקבע על פי גובה בסיסו (רום ההתעבות)
----------------טרופופאוזה
גבוהים
5 ----------------ק"מ
בינוניים
2 ----------------ק"מ
נמוכים
סוגי עננים
ערמתיים ( -קומולוס)
קונווקציה
•
•
•
•
•
חימום מקומי
אי יציבות גדולה
זרמים אנכיים ועלייה מהירה
הפרש טמפ' גדול עם הסביבה
תכולת אדי מים גבוהה
שכבתיים ( -סטרטוס)
עליה איטית
•
•
•
•
עלייה איטית (שיפוע מתון של חזית חמה)
זרמים אנכיים מתונים
תוחלת חיים ארוכה יותר (מספר שעות עד יממה)
תכולת אדי מים נמוכה יותר
סוגים ושמות
חלוקה לפי אופי העננים:
.1קומולוס – ענן ערמתי
.2סטרטוס – ענן שכבתי
.3צירוס – ענן דמוי נוצה ומכיל גבישי קרח בלבד
" .4נימבו" – עננים מורידי גשם
" .5אלטו" – עננים בינוניים ( 2-5ק"מ)
" .6צירו" – עננים גבוהים (מעל 5ק"מ)
עננים נמוכים -סטרטוס
סטרטוס ((St
ענן שכבתי נמוך מאד (מאות מטרים ופחות) ,גבולותיו אינם חדים.
מופיע בלילות לחים ויציבים (עלול להפוך לערפל) או בקרעים
מתחת ענני גשם .מלווה ראות לקויה .עשוי להוריד רסס קל.
עננים נמוכים -סטרטוקומולוס
סטרטוקומולוס ((Sc
ענן שכבתי בעל התפתחות ערמתית מעטה .אפור עם גוונים
המשתנים בסדירות מסוימת .עשוי להוריד רסס או גשם.
עננים נמוכים -קומולוס
קומולוס ((Cu
ענן ערימתי שבסיסו אופקי וכהה ,ופסגותיו מעוגלות ומבהיקות בלובנן (ראשי כרוב).
מצוי בגדלים שבין מאות מטרים לבין קילומטר .הגדולים שבהם עשויים להוריד גשם.
תוחלת חייו כמחצית השעה עד שעות בודדות.
פסגת הענן
בסיס הענן
עננים נמוכים -קומולונימבוס
קומולונימבוס (- (Cbענן הרעמים
הענן הערמתי המפותח בטבע .פסגותיו מגיעות לטרופופאוזה ,נתקלות בה ומתפשטות
בצורת סדן לבן מגבישי קרח .מידותיו -קילומטרים ,ומהירות הזרמים האנכיים בו
עשרות מ\שנ'(!) בענן נוצרות סופות רעמים .מוריד מטרות וברד .תחת בסיסו קרעי
קומולוס נמוכים .מלווה פרצי רוח.
עננים בינוניים -נימבוסטרטוס
נימבוסטרטוס ((Ns
ענן שכבתי נרחב (עשרות ק"מ) המכסה בגוון אחיד את השמיים.
מוריד גשם או רסס רצוף וממושך.
עננים בינוניים -אלטוסטרטוס
אלטוסטרטוס ( - (Asשכבתי
רצועות רכות אפורות או משטח אחיד מבהיק במקצת.
השמש נראית דרכו כמו דרך זכוכית מפויחת.
עשוי להוריד גשם קל .תוחלת חייו :מספר שעות עד יממה.
עננים בינוניים -אלטוקומולוס
אלטוקומולוס ((Ac
שם קולקטיבי למגוון צורות
ערמתיות בגבה בינוני
אלטוקומולוס טורי:
אלטוקומולוס מגדלי:
עננים גבוהים -צירוס
צירוס ((Ci
דמוי סיבים או שערות ומכיל גבישי קרח בלבד .לרוב שקוף לשמש ולירח.
עננים גבוהים -צירוסטרטוס
צירוסטרטוס ( – (Csשכבתי
סיבי או בעל מראה חלבי ,מכסה ברציפות את השמיים .שקוף למחצה,
יוצר הילה סביב השמש או הירח.
Cs
Cu
עננים גבוהים -צירוקומולוס
צירוקומולוס ((Cc
ענן גלי דמוי כבשים לבן ועדין
סוגי משקעים
בענן שכבתי הזרם העולה איטי וע"כ נופלות ממנו טיפות קטנות.
בערימתי על הטיפות "להתגבר" על זרמים חזקים ,ורק הגדולות נופלות
רסס -טיפות זעירות מעננות שכבתית
גשם -טיפות בינוניות ,עוצמה מתונה
מטר -טיפות גדולות ,מעננים ערמתיים
ברד – מטר של טיפות מים שהועלו וקפאו לכדורי קרח
שלג -גבישי קרח שנוצרו בתנאי סדימנטציה (מעבר ישיר מאדים למוצק)
וירגה -שובל משקעים שאינו מגיע לקרקע .מענן בינוני
תהליכי יצירת משקעים
בעננים חמים ועננים קרים
ענן קר
ענן חם
תהליכי יצירת משקעים מעננים חמים
.1תהליך :1התנגשויות מולקולריות של אדי מים היוצרות טיפונות עובריות
( )dropletsבקוטר של 0.1 - 1µm
.2תהליך :2גידול הטיפונות העובריות בתהליך ההתעבות ()condensation
הטיפונות מתעבות על גרעיני התעבות
( )CCNבקוטר ( µm 0.2אבק ,מלחים,
תרכובות גופרית) בתהליך איטי.
טיפונת (בקוטר )1-20µmתהפוך
לטיפת גשם (בקוטר )2000µmתוך
למעלה מ 10-שעות!
1µm = 10-3mm = 10-6m
חיי ענן ערמתי בדרך כלל שעות בודדות ,לכן ברור
שקיימים תהליכים נוספים ליצירת טיפת גשם בענן.
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
גדלים אופייניים של גרעין
התעבות ,טיפונת ענן
וטיפת גשם
קוטר טיפת גשם 2000 µm :
קוטר טיפונת ענן 20 µm :
קוטר גרעין התעבות 0.2 µm :
טיפונת ענן (בקוטר )1-20µmתהפוך לטיפת גשם (בקוטר של )2000µmתוך למעלה מ 10-שעות !
תהליכי יצירת משקעים מעננים
חמים (המשך)
A
.3
תהליך :3גידול הטיפונות ע"י התנגשויות ()collision
והתלכדויות (.)coalescence
– Aטיפונת גדולה נופלת מהר ומתנגשת עם טיפונת קטנה ואיטית
B
– Bבענן בעל טיפונות בגודל אחיד הסיכוי קטן להתנגשויות
– Cחלק מהטיפונות מוסטות וחלקן נישאב
– Dעירבול בענן והתנגשויות של טיפונות בגדלים שונים ומסלולים שונים
C
עוצמת הזרמים האנכיים בענן קובע את אורך מסלול הטיפונת וגודלה!
D
תהליכי יצירת משקעים מעננים (המשך)
• תהליכי ההתעבות ,התנגשות והתלכדות מתרחשים בענן חם -
מעל אוקיינוסים באזורים טרופיים (ענן ללא גבישי קרח)
• בישראל ,זרמים אנכיים מתקבלים מעננים ערמתיים עם פסגות
מעל רום הקיפאון ולכן תהליך גידול הטיפונות הוא דרך גבישי הקרח
תהליך :4
ענן קר – גידול גבישי קרח בתהליך דיפוזיה ()Bergeron Process
.1טיפונות מעל רום הקיפאון בענן קופאות על גבי גרעיני התקרחות
()Ice Nuclei – IN
. 2בשל מחסור ב IN-נקבל טיפות מקוררות ביתר וגבישי קרח
("ענן מעורב")
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך ( :4המשך)
.3
גבישי הקרח "סופגים" את אדי
המים מטיפונות המים מקוררות
ביתר ,וכך גדל הגביש על חשבון
הטיפונת.
(לחץ האדים ברוויה סביב גביש הקרח
נמוך מלחץ האדים ברוויה סביב טיפת
המים)/
תהליכי יצירת משקעים מעננים קרים (המשך)
תהליך :5
גביש הקרח מתנגש עם גבישים
אחרים וטיפונות מקוררות ביתר
בענן בתהליך ה"איסוף"
(.)Aggregation
מצבור גבישים וטיפונות זה גדל
והופך לפתית שלג.
בענן קר פתית שלג זה שוקע ונמס
בדרכו לטיפת גשם .אם הטמפרטורה
מתחת לענן הממטיר נמוכה מאוד
נקבל גשם קפוא או שלג.
חשוב לזכור !
רוח בקנה-מידה מזו-מטאורולוגית נמשכת שעות ספורות
ואינה מאוזנת.
הצירקולציה נגרמת בשל הבדלי טמפ' ים/יבשה ,והבדלי טמפ'
הנגזרים מתבליט של פני השטח.
תוחלת חייו של ענן ערמתי הוא כשעה .גודלו תלוי במהירות
האנכית בו ,הפרש הטמפ' עם הסביבה ותכולת אדי-המים בו.
בענן חם :טיפונת גדלה בשל התנגשות מול' ,התעבות
והתלכדות.
בענן קר :גביש הקרח גדל בשל תהליך דיפוסיה ואיסוף.