Хвилясті хмари та основні їх характеристики

Хвилясті хмари (наукова назва - хмари хвильової структури або хмари з хвилястими елементами, від латинського «Undulatus») виникають в результаті хвильових процесів в атмосфері. Основним механізмом у цьому випадку виступає взаємодія повітряних мас різної щільності та швидкості, особливо за наявності гірських хребтів або інших перешкод, які викликають коливання повітря.

Коли повітряний потік проходить через гірський рельєф або шари атмосфери з різною температурою та вологістю, він починає коливатися вгору та вниз, створюючи так звані гравітаційні (атмосферні) хвилі. Не слід плутати такі хвилі з астрономічними гравітаційними, які мають зовсім іншу природу. У тих ділянках, де повітря піднімається, відбувається конденсація водяної пари та формуються хмари; де опускається - хмари випаровуються та зникають. Таким чином виникає хвиляста, смугаста структура хмарності.

Хвилясті хмари можна спостерігати у різних регіонах світу, але особливо часто:

• у гірських районах (наприклад, Альпи, Кордильєри, Кавказ, Анди тощо);
• у зонах фронтальної взаємодії, де тісно співіснують теплі та холодні маси повітря;
• над океанами при стійкому вітру та стабільних атмосферних шарах (наприклад, в антициклонах або поблизу узбережжя).

Основними характеристиками хвилястих хмар є наступні:

• Зовнішній вигляд: хмари розташовуються смугами або грядами, які часто паралельні один одному; можуть нагадувати дрібну рябину на воді.
• Висота: найчастіше з'являються на середніх та верхніх рівнях тропосфери (наприклад, Altostratus undulatus або Cirrocumulus undulatus).
• Форма: може бути рівномірною, злегка вигнутою або хаотично хвилястою, залежно від сили та напряму вітру.
• Колір: від світло-сірого до яскраво-білого, залежно від товщини хмар та положенням сонця над обрієм.
• Є індикатором стабільних, але турбулентних атмосферних умов. Іноді віщують про наближення фронту або різку зміну погоди.

До речі, хвилясті хмари формуються не лише через локальні умови в атмосфері чи на поверхні землі, а й під впливом великомасштабних синоптичних процесів. Ключовими є такі:

При наближенні теплого або холодного атмосферного фронту тепле повітря піднімається фронтальною поверхнею, зустрічаючись з більш холодним шаром. Це викликає хвилеподібні коливання повітря та сприяє утворенню хвилястих хмар, особливо в середньому та верхньому ярусах (наприклад, Altostratus undulatus, Cirrostratus undulatus).

Орографічні процеси відіграють значну роль у формуванні хвилястих структур хмарності. При русі повітря через гірський хребет з'являються стоячі атмосферні хвилі — орографічні. На гребенях хвиль спостерігається зона підйому, охолодження та конденсації, де формуються хмари; у западинах - зони опускання та випаровування. Для гірської місцевості найбільш актуальними є хмари типу Altocumulus lenticularis з характерною лінзоподібною формою та хвилястою структурою.

За наявності інверсії (шару, де температура з висотою зростає) повітря під нею може коливатися в горизонтальній площині, що призводить до формування хвилеподібних хмар. Такі умови часто трапляються в антициклонах, особливо в осінньо-зимовий період.

За наявності значної зміни швидкості та напряму вітру з висотою (вітровий зсув) виникають гравітаційні хвилі в атмосфері, які сприяють хвилястій структурі хмар. Такі процеси найбільш характерні за умов активної грозової діяльності.

Наведені вище процеси діють часто в комплексі, і метеорологи враховують безліч факторів, щоб спрогнозувати появу хвилястих хмар, оскільки вони нерідко є передвісниками суттєвих погодних змін.