Clouds-Metlink / Weather & Climate Teaching Resources

the nature of clouds
Types of cloud
Cumulus
Cumulonimbus
Stratus
Stratocumulus
Altocumulus
Altostratus
Nimbostratus
Cirriform clouds

the nature of clouds

a classification of clouds otti käyttöön Luke Howard (1772-1864), joka käytti latinankielisiä sanoja kuvaamaan niiden ominaisuuksia.

• Cirrus – a-tuft tai filamentti (esim. of hair)
• Cumulus – röykkiö tai kasa
• Stratus – kerros
• Nimbus – sade laakeri

nykyisin on olemassa kymmenen peruspilvityyppiä, joiden nimet perustuvat näiden sanojen yhdistelmiin (käytetään myös sanaa “alto”, joka tarkoittaa korkeaa, mutta nykyään käytetään keskitason pilveä).

C. S. Broomfield (©Crown Copyright)

pilviä muodostuu, kun kosteaa ilmaa jäähdytetään niin paljon, että se kyllästyy. Jäähdytysilman tärkein mekanismi on pakottaa se nousemaan. Kun ilma nousee, se laajenee-koska paine laskee ilmakehän korkeuden mukana-ja tämä saa sen jäähtymään. Lopulta se voi kyllästyä, ja vesihöyry tiivistyy sitten pieniksi vesipisaroiksi, jotka ovat samankokoisia kuin sumussa, ja muodostaa pilviä. Jos lämpötila laskee alle noin -20 °C: n, monet pilvipisarat ovat jäätyneet niin, että pilvi koostuu pääasiassa jääkiteistä.

tärkeimmät tavat, joilla ilma nousee pilveksi

1. Nopea paikallinen nousu, kun maan pinnalla oleva lämmitetty ilma nousee lämpövirtoina (konvektiona).
2. hidas, laajalle levinnyt massan nousu, jossa lämmin kostea ilma joutuu nousemaan kylmän ilman yläpuolelle. Lämpimän ja kylmän ilman välistä aluetta kutsutaan “rintamaksi”.
3. ylöspäin suuntautuva liike, joka liittyy maan pinnan kitkavaikutuksesta johtuviin pyörremyrskyihin.
4. ilma nousi väkisin vuorten tai kukkuloiden muodostaman esteen yli.

näistä ensimmäinen tuottaa yleensä cumulus-tyyppisiä pilviä, kun taas kaksi seuraavaa tuottavat yleensä kerrostuneita pilviä. Viimeinen voi tuottaa joko cumulus-tyyppistä pilveä tai kerroksellista pilveä riippuen ilmakehän tilasta. Pilvien muodostumistapojen kirjo ja ilmakehän vaihteleva luonne aiheuttavat pilvien valtavan kirjon muotoja, kokoja ja kuvioita.

Pilvityypit

pilvien kymmenen päätyyppiä voidaan jakaa kolmeen laajaan luokkaan sen mukaan, kuinka korkealla niiden pohja on maanpinnan yläpuolella: korkeita pilviä, keskipilviä ja matalia pilviä.

korkeat pilvet koostuvat yleensä pelkästään jääkiteistä ja niiden pohja on 18 000-45 000 jalkaa (5 500-14 000 metriä).

• Cirrus – valkoiset filamentit
• Cirrocumulus – pienet aaltoilevat alkuaineet
• Cirrostratus – läpinäkyvä levy, jossa on usein halo

Keskipilvet koostuvat yleensä vesipisaroista tai vesipisaroiden ja jääkiteiden seoksesta, ja niiden emäs on 6 500-18 000 jalkaa (2 000 ja 5 500 metriä).

• Altocumulus – kerroksiset, värittömät elementit, yleensä valkoiset ja hieman varjostavat
• Altostratus – ohut kerros, harmaa, antaa auringon näkyä ikään kuin jauhetun lasin läpi
• Nimbostratus – paksu kerros, matala pohja, tumma. Siitä satava sade tai lumi voi joskus olla raskasta

matalat pilvet koostuvat yleensä vesipisaroista – joskin cumulonimbus – pilviin kuuluu jääkiteitä-ja niiden pohja on alle 2 000 metriä.

• Stratocumulus – kerroksellinen, sarja pyöristettyjä rullia, yleensä valkoisia ja hieman varjostavia
• Stratus – kerroksellinen, yhtenäinen pohja, harmaa
• Cumulus – yksittäiset kennot, pystyrullat tai tornit, tasainen pohja
• Cumulonimbus – suuret kukkakaalinmuotoiset tornit, usein “alasimen yläosat”, joskus ukkosmyrskyjä tai sade-tai lumikuuroja

useimmat pääpilvilajit voidaan jakaa edelleen muodon, rakenteen ja läpinäkyvyyden perusteella.

Cumulus

Cumuluspilvien sanotaan usein näyttävän pumpulipilviltä. Navakan Tuulen vallitessa ne marssivat tasaisesti halki taivaan; niiden liikkumisnopeus antaa vihjeen niiden matalasta korkeudesta. Cumuluspilvet tuottavat silloin tällöin kevyitä sade-tai lumikuuroja.

© Steve Jebson

© Steve Jebson

tyypillisesti cumuluspilvien pohja on talvella noin 600 metriä maanpinnan yläpuolella ja kesäisenä iltapäivänä ehkä 1 200 metriä tai enemmän. Yksittäiset pilvet ovat usein lyhytikäisiä ja kestävät vain noin 15 minuuttia. Ne muodostuvat yleensä maan lämmetessä päivällä ja harvenevat auringon lämmön hiipuessa iltaa kohti.

pienten cumuluspilvien syy on yleensä konvektio. Auringon lämpö lämmittää maata, mikä puolestaan lämmittää yläpuolella olevaa ilmaa. Jos lämpimän ilman “lohko” on vähemmän tiheä kuin sen ympärillä tai yläpuolella oleva viileämpi ilma, alkaa ilman “lohko” nousta – tätä kutsutaan termiseksi. Kun se nousee, se laajenee ja jäähtyy, ja jos vesihöyry jäähtyy riittävästi, se tiivistyy pieniksi pilvipisaroiksi. Syntyy cumuluspilvi.

pilven sisällä oleva ilma jatkaa nousuaan, kunnes se lakkaa leijumasta. Joinakin aurinkoisina päivinä ei ole riittävästi kosteutta tai epävakautta kosteuden muodostumiselle.

mäkisillä alueilla korkea, etelään päin kohoava Rinne toimii hyvänä termien ja siten cumulusten lähteenä. Silloin tällöin jokin voimalaitos tai tehdas tuottaa oman pilvensä.

kun ilma nousee kuumuudessa, lähellä täytyy olla kompensoivia alasvirtauksia. Nämä luovat selkeät alueet cumulus-pilvien väliin ja helpottavat purjelentäjien löytää ne termaalit, joilla he voivat saada korkeutta.

Cumulonimbus

aivan kuten cumulus on kasautunut pilvi, niin cumulonimbus on kasaantunut sadepilvi (nimbus tarkoittaa sadetta).

© N. Elkins

monin tavoin sadetta kantavaa lajiketta voidaan pitää suurempana, paremmin organisoituna versiona cumuluksesta. Cumulonimbus voi olla halkaisijaltaan 10 km ja ulottua 10 km maanpinnan yläpuolelle. Tämä vertautuu cumuluspilveen, joka on tyypillisesti muutaman sadan metrin läpimittainen ja saavuttaa vain muutaman kilometrin korkeuden. Pumpulipallon sijaan cumulonimbus muistuttaa valtavaa kukkakaalia, joka koostuu itävistä torneista ja pullistelevista torneista.

on kuitenkin yksi merkittävä rakenteellinen ero siinä, että cumulonimbuksen ylimmät tasot ovat muuttuneet jääksi ja muuttuneet kuitumaisiksi, kun taas cumuluspilvet koostuvat kokonaan vesipisaroista. Tämä huipulla oleva jäinen osa voi litistyä alasimen muotoon, kun pilvi on täysin kehittynyt. Kun se saavuttaa tämän vaiheen, pohja on yleensä pimeä, ja tulee sadekuuroja tai joskus rakeita. Talvella sadekuurot voivat tulla räntänä tai lumena. Sadekuurot ovat usein melko runsaita ja niihin voi liittyä salamointia ja ukkosta.

joskus cumulonimbus on “upotettuna” tai puoliksi piilossa muiden pilvien joukossa. Toisissa tapauksissa ne ovat hyvin erillään toisistaan, ja ‘alasin’ saattaa hyvinkin näkyä monien kilometrien päässä. Cumulonimbus-pilviä voi nähdä mihin aikaan päivästä tahansa, mutta ne ovat yleisimpiä sisämaassa iltapäivällä keväällä ja kesällä, ja niitä esiintyy usein tropiikissa. Ne kehittyvät siellä, missä konvektio on voimakkaimmillaan ja järjestäytyneimmillään.

cumulonimbuksen elinikä on yleensä alle tunti.

on kuitenkin poikkeuksia. Hampsteadin myrsky 14. elokuuta 1975 oli esimerkki cumulonimbus-pilvestä, joka onnistui jatkuvasti uusiutumaan yhden Lontoon pienen alueen yllä. Kolmessa tunnissa satoi noin 170 millimetriä, mikä aiheutti pahoja tulvia.

Stratus

© Jim Glavin	© A. Bushell

Stratus on matalan tason kerrospilvi (ei pidä sekoittaa altostratukseen ja cirrostratukseen, jotka ovat paljon korkeammalla). Ulkonäöltään se on yleensä piirteetön harmaa kerros. Joskus, kun kerrostuma vaikuttaa johonkin alueeseen, pilven pohja on aivan maanpintaa myöten ja aiheuttaa sumua. Tavallinen pohja on kuitenkin maanpinnan ja 300 metrin välillä, joten kumpujen huiput saattavat olla pilven peitossa. Joskus stratus tuottaa tihkusadetta tai kevyttä lunta etenkin mäkien ylle.

ehkä tärkein osoitus sen mataluudesta on sen ilmeisen nopea liike taivaalla missä tahansa tasaista Tyyntä voimakkaammassa tuulessa. Esimerkiksi 150 metrin korkeudessa liikkuva Stratus-pilvi näyttää liikkuvan paljon nopeammin kuin altostratus, jonka pohja liikkuu 3000 metrin korkeudessa 60 mailin tuntinopeudella.

saadaan likimääräinen opas Stratuksen korkeudelle mittaamalla suhteellinen kosteus ja vähentämällä se 100: sta. Tuloksena oleva luku antaa jonkinlaisen käsityksen matalan pilven korkeudesta sadoissa metreissä. Esimerkiksi 94 prosentin suhteellinen kosteus viittaisi siihen, että kerrostuma on noin 180 metriä maanpinnan yläpuolella.

Stratus muodostuu, kun kosteassa ilmassa kondensoituu jäähtymisen vuoksi matalia pitoisuuksia. Viileneminen voi johtua monella tavalla:

1. ilman nostaminen maan yli kukkuloiden tai “törmäyksen” vuoksi karkean maan päällä;
2. lämmin ilma liikkuu kylmän meren yllä. Jos pilvi liikkuu maan yllä, se peittää helposti minkä tahansa suhteellisen korkean maan. Joissakin tapauksissa pilven pohja putoaa meren pinnalle aiheuttaen sumua. Tämä saattaa ajelehtia rannikon yli ja sitä kutsutaan merisumuksi, vaikka se kulkee nimellä haar Pohjois-ja Itä-Skotlannissa ja fret Itä-Englannissa;
3. lämpötila laskee yöllä maan ylle. Ilma on saattanut päivän aikana kulkeutua sisämaahan merituulena. Tuulta on oltava jonkin verran, muuten viileneminen voi johtaa säteilysumuun.

Stratocumulus

© Jim Galvin

Stratocumulus-pilviä muodostuu yleensä 1 000-6 500 jalkaa (300-2 000 metriä).

Stratocumulus antaa usein lähes täydellisen pilvipeitteen, jossa on ehkä yksi tai kaksi katkosta. Pilvielementit ovat pyöristyneitä ja lähes yhtyvät toisiinsa. Toisinaan levy koostuu sarjasta enemmän tai vähemmän samansuuntaisia rullia, jotka usein, mutta eivät aina, ovat “vastatuulessa”. Stratocumulus tuottaa joskus kevyitä sade-tai lumisateita.

Stratocumulus muodostuu heikoista konvektiovirtauksista, jotka saattavat johtua korkealla tapahtuvista turbulenttisista ilmavirtauksista. Konvektio vaikuttaa matalaan vyöhykkeeseen, koska kuiva, vakaa ilma pilvilevyn yläpuolella estää etenemisen ylöspäin.

joskus korkeapaineen kylkien ympärillä on valtavia, tuhansia neliökilometrejä peittäviä Stratocumulus-kerrostumia, erityisesti valtamerten yllä. Sää tällaisten lakanoiden alla on yleensä kuiva, mutta se voi olla melko tylsä, jos pilvi on kaksi tai kolme tuhatta metriä paksu.

Altocumulus

© Steve Jebson

Altocumulus-pilvet muodostuvat yleensä 2 000-5 000 metrin korkeuteen, ja niitä kutsutaan keskitason pilviksi.

useimmissa tapauksissa stratocumuluksen ja altocumuluksen ominaisuuksissa on vain vähän eroa, koska molemmat koostuvat vesipisaroista ja ovat yleensä vain pystysuorassa määrin vähäisiä. Ratkaiseva tekijä stratocumulus ja altocumulus yleensä tulee alas korkeus, koska molemmat tyypit muodostuvat samalla tavalla.

Altocumulus tarjoaa myös eräänlaisen dapped-kuvion, mutta koska se sijaitsee suuremmalla korkeudella, pilvielementit näyttävät pienemmiltä. Yksi merkittävästi erilainen muoto on altocumulus castellanus , joka on kuin voimakas keskitasoinen cumulus, jonka tyvestä sataa joskus sadetta, joka tunnetaan nimellä jälki virga. Tällainen pilvisyys on joskus merkki siitä, että ukkosia seuraa.

Altostratus

Altostratuksen pilvien pohja on yleensä 2 500-5 000 metriä. Altostratus esiintyy yhtenäisenä, joko kokonaan tai osittain taivaan peittävänä levynä. Joskus se on tarpeeksi ohut vain paljastaa auringon tai kuun. Aurinko näkyy ikään kuin jauhetun lasin läpi, mutta varjot eivät näy maassa. Joskus, jos pohja on alle 3 000 metriä, se voi antaa kevyttä sadetta tai lunta.

© C. S. Broomfield

Nimbostratos

Nimbostratuspilviä tavataan 1 500-10 000 jalan (450-3 000 metrin) korkeudessa. Nimbostratus muodostaa koko tai suurimman osan taivaasta peittävän paksun, hajanaisen tummanharmaan pilvikerroksen, joka peittää aina auringon tai kuun. Siihen liittyy kohtalaista tai runsasta vesisadetta tai lunta, joskus jääpalloa. Vaikka sen pohja luokitellaan keskipilveksi,se laskeutuu usein matalapilvelle. Nimbostratus voi olla osittain tai jopa kokonaan peitossa, kun sen alle muodostuu kerrostumia sademäärissä.

© C. S. Broomfield

Cirriform-pilvet

kaikki © R. K. Pilsbury

Cirriform clouds (ts. Cirrus-suvun pilviä) tavataan korkealla, yleensä yli 6 000 metrin korkeudessa. Ne koostuvat jääkiteistä. Ryhmään kuuluu kolmenlaisia pilviä: cirrus, cirrostratus ja cirrocumulus.

Cirrus itsessään on hyvin yleinen Britteinsaarilla ja suurimmassa osassa maailmaa. Se on ohut, wispy ja valkoinen ulkonäöltään, ja sen nimi, joka tulee latinan ‘tukkasotkaa’ tarkoittavasta sanasta, antaa hyvän kuvauksen pilvestä. Myös toinen pilven nimi, “tammojen pyrstöt”, loihtii tarkan kuvan. Cirrus voi olla koukussa tai suora riippuen ilmavirrasta korkealla. Joskus se tulee hyvin tiheänä laikkuna, joka jää jäljelle kadonneen cumulonimbuksen alasinpilvestä. Toisissa tapauksissa cirrus voi olla melko laaja, kun se yhdistetään suihkuvirtaukseen-silloin pilven voi nähdä liikkuvan taivaalla suuresta korkeudestaan huolimatta. Lentokoneiden kondensaatioradat ovat eräänlaisia ihmisen tekemiä cirruksia. Niitä voidaan joskus nähdä “historiallisissa” elokuvissa, niiden elokuvaharrastajien iloksi, jotka nauttivat teknisten epätarkkuuksien havaitsemisesta.

Cirrostratus on melko yhtenäinen ohut pilvi, jonka läpi aurinko tai kuu näkyy. Joskus, jos pilvi on ohut, kirkas valorengas (jota kutsutaan sädekehäksi) ympäröi aurinkoa tai kuuta. Cirrostratus-kerros on usein merkki sään heikkenemisestä.

Cirrocumulus esiintyy usein pieninä määrinä yhdessä cirruksen kanssa, mutta harvoin se hallitsee taivasta. Niinä hetkinä, kun se on levinnyt laajalle, syntyy kaunis spektaakkeli, varsinkin auringonlaskun aikaan. Yksittäiset pilvet ovat hyvin pieniä-usein pieniä rivejä, joissa on suunnilleen pallomaisia päärynämäisiä pilvielementtejä. Joskus ne esiintyvät aaltoilevina kuvioina, kuten pieninä väreinä.

tämä tiedote perustuu Dick filen kirjoittamaan artikkelisarjaan, joka ilmestyi The Guardian-lehdessä. Verkkosivun jäljentäminen Met-toimiston luvalla