Zeszły weekend na Kaszubach miał być pochmurny i ponury – przynajmniej jeśli chodzi o pogodę. Tymczasem niebo zaprezentowało cudny spektakl. Włóczyłem się między Przywidzem a Ostrzycami i fotografowałem głównie chmury.
Uświadomiłem sobie wówczas, że tak naprawdę nie wiem, skąd się one biorą. Dlaczego jednego dnia ich nie ma w ogóle, innego są tak malownicze, kiedy indziej zaś – zasnuwają niebo całkowicie wprawiając w ponury nastrój?
Postanowiłem – na początek, wyjaśnić, skąd się biorą takie właśnie wesołe chmurki, jakie widziałem w sobotę nad Kaszubami.
***
Z klimatologiem Michałem K. Kowalewskim z Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowego Instytutu Badawczego, Centrum Zarządzania Siecią Pomiarowo-Obserwacyjną, rozmawia Tomasz Słomczyński.
Widział pan zdjęcia?
Tak. No cóż… To ładne cumulusy są.
Tak myślałem, że to nic nadzwyczajnego, zwyczajne cumulusy. Ale ładne.
To są tak zwane cumulusy ładnej pogody, Cumulus humilis.
Interesuje mnie, jak one powstają.
Żeby opisać mechanizm powstawania chmur, trzeba zahaczyć o fizykę.
Śmiało, spróbuję zrozumieć.
Uprzedzam, bo będzie pan musiał przetłumaczyć moje słowa na bardziej zrozumiały język. Wiem, że dziennikarze nie lubią języka naukowego.
Spróbuję sobie poradzić… jakoś.
W atmosferze zawsze jest jakaś ilość wilgoci. Ta wilgoć jest w postaci gazowej, całkowicie niewidoczna gołym okiem. Chodzi o niewidoczną parę wodną, która jest rozpuszczona w powietrzu. I teraz: im większa jest temperatura powietrza, tym więcej tej niewidocznej pary wodnej może powietrze zawierać.
Czyli im cieplej, tym więcej pary wodnej w powietrzu.
Tak. Na przykład w kilogramie powietrza mamy pięć gram pary wodnej…
Jak to w kilogramie powietrza? To powietrze można zważyć?
Powietrze, jak każdy obiekt, możemy zważyć.
No niby tak, choć nigdy na to bym nie wpadł, żeby ważyć powietrze… No dobra, idźmy dalej. Mamy pięć gram pary wodnej na kilogram powietrza…
Weźmy taką przykładową sytuację: w powietrzu o temperaturze dwudziestu stopni Celsjusza może być maksymalnie rozpuszczonych 10 gram pary wodnej. A my mamy pięć gram pary wodnej. Czyli, że mamy pięćdziesięcioprocentowe nasycenie.
Do tego momentu rozumiem. Boje się jednak, co będzie dalej.
Wtedy mówimy, że mamy wilgotność względną pięćdziesiąt procent. A teraz wyobraźmy sobie, że temperatura spada, na przykład do piętnastu stopni. Wówczas w kilogramie powietrza możliwe będzie rozpuszczenie już tylko 7,5 gram pary wodnej. A przy dziesięciu stopniach rozpuści się już tylko 5 gram pary wodnej. W sytuacji, w której temperatura spadnie tak, że para wodna nie będzie się rozpuszczać mamy stuprocentową wilgotność względną powietrza.
Pozwoli pan, że powtórzę – wraz ze spadkiem temperatury zmniejsza się możliwość rozpuszczenia pary wodnej, a gdy takiej możliwości już nie ma, wówczas mamy stuprocentową wilgotność względną powietrza. Co dalej?
To jest pierwszy element układanki. Teraz drugi element: im wyżej, tym chłodniej. Temperatura „podnoszonego” powietrza zmienia się o jeden stopień na każde sto metrów. Powietrze podniesione o kilometr do góry będzie chłodniejsze o dziesięć stopni niż było na poziomie gruntu. To jest związane z tym, że powietrze się rozrzedza…
Obawiam się, że będzie musiała mi wystarczyć informacja, że im wyżej tym chłodniej. I tyle.
Dobrze. Podnosimy więc nasz kilogram powietrza o temperaturze dwudziestu stopni na wysokość około kilometra. Wówczas spadnie temperatura tego powietrza i zmniejszy się ilość pary wodnej, która może być w nim rozpuszczona. Jeżeli powietrze to przekroczy granicę, za którą zawarta w nim para wodne nie będzie w stanie dalej się rozpuszczać, wtedy zacznie się skraplać lub powstawać będą kryształki lodu, zależnie na jakiej to jest wysokości. Te drobinki wody widzimy jako chmurę.
W porządku, ale dlaczego to ciepłe powietrze z rozpuszczoną parą wodną „wędruje” do góry?
I teraz trzeci element układanki. Załóżmy, że na poziomie gruntu mamy dwadzieścia stopni Celsjusza. Masa powietrza natrafia na przeszkodę, na przykład skarpę i omijając ją zostaje wypchnięta do góry. Sto metrów wyżej mamy – nie dziewiętnaście stopni, ale na przykład – osiemnaście. A, jak powiedziałem „podnoszone” powietrze ochładza się o jeden stopień na 100 metrów. Czyli powietrze, które „przywędrowało” tam z poziomu gruntu będzie mieć temperaturę dziewiętnastu stopni. Znajdzie się w zimniejszym otoczeniu i jako cieplejsze będzie kontynuowało „wędrówkę” do góry.
Rozumiem. W końcu dowiem się, jak powstają chmury. Proszę dalej.
To wznoszące się powietrze dotrze do tak zwanego punktu rosy, w którym następuje kondensacja. Tam względna wilgotność powietrza wynosi sto procent, para wodna już się nie rozpuszcza. I tam zaczną się tworzyć cumulusy. Chmury typu cumulus mają taką równą, płaską podstawę…
Wyglądają jakby ktoś je uciął od dołu.
To właśnie jest to miejsce, w którym nie jest możliwe dalsze rozpuszczanie się pary wodnej w powietrzu i zaczyna się para wodna skraplać. I w zależności od tego, jak silny jest ten ruch powietrza do góry, powstają mniej lub bardziej wypiętrzone kalafiory.
Jakie kalafiory?
Tak się mówi na cumulusy, ich górną część, tą która się wypiętrza.
Jak rozumiem, mało wypiętrzone kalafiory nie dadzą deszczu. Deszcz dadzą mocno wypiętrzone kalafiory?
Dokładnie tak. Jak patrzę na zdjęcia chmur, które pan wykonał, to widzę, że kalafiory jeszcze nie są bardzo rozbudowane. Można je „zamknąć” w kształcie kuli lub sześcianu. Pewnie wykonywał pan te zdjęcia dość wcześnie, w okolicach południa.
Mniej więcej.
Popołudniowy stan cumulusów charakteryzuje się tym, że są one znacznie bardziej rozbudowane w pionie niż w poziomie. Wtedy cumulusy mogą ulec przekształceniu w chmury typu cumulonimbus, które mogą dać opad i przynieść burzę.
Czyli z biegiem czasu, w ciągu dnia cumulus narasta w górę i w pewnym momencie się przekształca, i dopiero wtedy może spaść deszcz.
Tak, ale proces narastania może zostać przerwany. I wtedy nie będzie padać. Żeby mógł nastąpić opad, powietrze musi zawierać dużo wilgoci – tak, żeby cumulus mógł narastać.
Czyli, jeśli chcę się przekonać, czy będzie deszcz, czy nie będzie, to obserwuję jak bardzo rozłożyste i spiętrzone są kalafiory. Jak nie bardzo, to deszczu nie będzie. Jak są już bardzo spiętrzone, to można się deszczu spodziewać.
Tak. Im wcześniej za dnia narosną, tym większe prawdopodobieństwo, że przekształcą się do wieczora w cumulonimbusy, które mogą dać deszcz. Proszę zwrócić uwagę, że duża część burz jest w godzinach popołudniowych albo wieczornych, gdy jeszcze jest gorąco, więc powietrze wciąż unosi się do góry, a cumulusy już zdążyły „rozbudować” swoje kalafiory i przekształcić się w cumulonibusy.
W końcu, na stare lata zrozumiałem skąd się biorą chmury. Dziękuję za rozmowę.
