Cirrus

Cirrus (Ci) to chmura pierzasta. Należy do lodowych chmur wysokich i występuje w górnej troposferze - jej podstawa może wystąpić poniżej izotermy 0°C (czyli wyżej w atmosferze tropikalnej, niżej w obszarach polarnych). W Europie, chmura cirrus może występować na wysokości od 6 000 do 12 000 m. Temperatury w chmurach cirrus wynoszą zwykle od -10°C do -40°C. Tropopauza jest naturalną barierą dla wierzchołków chmur cirrus. Typowa chmura cirrus wyglądem przypomina pierze, kłaczki lub "włosy anielskie".

[edytuj] Morfologia (kształt)

Poza mniej lub bardziej zdefiniowanym wyglądem pierzastym, często obserwowaną i łatwo rozpoznawalną odmianą chmury Cirrus jest Cirrus uncinus - cirrus haczykowaty lub cirrus przecinkowy. Kształt haczykowaty (przecinkowy) wynika z różnic w prędkości wiatru na różnych poziomach. Opadające kryształki lodu znajdują się w powietrzu o coraz mniejszej lub coraz większej prędkości, co powoduje charakterystyczny, wyciągnięty, haczykowaty wygląd. Natomiast zaczątek cirrus uncinus jest powodowany przypuszczalnie konwekcją.

Nazwa cirrus obejmuje również dość szeroki zakres chmur lodowych w troposferze, czasami z wyglądu jednorodnych, a nawet niewidzialnych gołym okiem.

[edytuj] Mikrofizyka

Mikrofizyka chmur Cirrus jest stosunkowo prosta. Cirrusy zbudowane są wyłącznie z kryształków lodu głównie w kształcie heksagonalnych (sześciokątnych) płytek lub heksagonalnych kolumn. Nukleacja (początek krystalizacji) kryształów lodu w troposferze jest przypuszczalnie heterogeniczna, co oznacza, że jej zarodkami są zanieczyszczenia. Koncentracja kryształów lodu w górnej troposferze jest trudna do przewidzenia i istnieje szereg hipotez wyjaśniających dlaczego jest ona często wyższa niż można by to ocenić na podstawie ilości lodowych jąder nukleacji. Kryształy tworzące chmury cirrus są dość jednorodne i nie wykazują ogromnej zmienności obserwowanej w kryształach lodu na powierzchni Ziemi. Masa kryształów lodu wydaje się być skorelowana ze zmniejszającą się temperaturą otoczenia, aczkolwiek korelacja ta nie jest bardzo wyraźna. Chmury lodowe typu Cirrus występują także w atmosferze polarnej i w stratosferze chociaż ich nazewnictwo jest mniej ustalone. W atmosferze polarnej chmury lodowe nazywane są Polarnymi Chmurami Stratosferycznymi (PSC) i są w dużym stopniu odpowiedzialne za tzw. dziurę ozonową. Temperatury są wtedy niższe od -40°C a nukleacja kryształów lodu może przybierać inne formy, np kryształy sześcienne.

[edytuj] Powiązane zjawiska meteorologiczne

W szerokościach umiarkowanych chmury cirrus są zwykle jednym z pierwszych zwiastunów nadchodzącego ciepłego frontu atmosferycznego, a zatem pogorszenia pogody. Dzieje się tak dlatego, że ciepłe, wilgotne powietrze wślizguje się nad powietrze zimne, podobnie jak to ma miejsce w (nachylonym) pasie transmisyjnym, dostarczając wilgotności do wysokich warstw atmosfery. Para wodna, krystalizując się na lodowych jądrach nukleacji, tworzy chmury lodowe.

Cirrusy pojawiają się najczęściej na bezchmurnym niebie. Czasem występują razem z chmurami cirrocumulus i cirrostratus - taka sytuacja oznacza, że przełom pogody jest już bardzo posunięty.

W atmosferze tropikalnej, częste są cirrusy, których grubość optyczna jest bardzo mała, tak że nie są dostrzegalne gołym okiem.

Innym typem chmur lodowych w atmosferze tropikalnej są cirrusy związane z intensywną konwekcją - kowadłem chmur konwekcyjnych.

Cirrusy powstają także z rozpadu smug kondensacyjnych samolotów lecących na wysokości tropopauzy.

Cirrusy często można również obserwować pod koniec dnia, w którym powstawały bardzo mocno rozbudowane chmury konwekcyjne pompujące parę wodną z warstwy granicznej do górnych warstw atmosfery.

[edytuj] Powiązane zjawiska optyczne

Obecność sześciokątnych (heksagonalnych) kryształków lodu związana jest z fascynującymi zjawiskami optycznymi typu halo takie jak: łuk okołozenitalny, słońca poboczne oraz kilkoma innymi. Na podstawie obserwacji zjawisk optycznych takich jak halo, można określić wielkość sześciokątnych kryształków lodu, ich ułożenie w atmosferze, a nawet to czy zawierają niedoskonałości. Dla przykładu zjawisko pełnego halo występuje tylko wtedy kiedy kryształy lodu ułożone są losowo w atmosferze lub kiedy kilka kryształów jest złączonych ze sobą.

Na podstawie analizy zdjęć satelitarnych chmur wysokich, można określić prędkość wiatru na poziomie występowania chmur.

[edytuj] Klimat i chmury cirrus

Jedną z hipotez ogólnych zmian klimatu jest oddziaływanie chmur lodowych typu cirrus poprzez sprzężenie zwrotne z parą wodną transportowaną do górnych warstw atmosfery.

Innym czynnikiem powodującym zwiększone stężenie pary wodnej może być transport samolotowy i zwiększona nukleacja kryształów lodu.

Cirrusy związane z intensywną konwekcją w atmosferze tropikalnej mogą, poprzez zmniejszenie stopnia nasłonecznienia, ograniczać temperaturę powierzchni oceanu (tzw. hipoteza termostatu w tropikach).

Chmury lodowe maja różny wpływ na temperaturę ziemi w atmosferze tropikalnej i w atmosferze polarnej. Dzieje się tak dlatego, że chmury (a) odbijają przychodzące promieniowanie słoneczne; (b) oddziaływają z wychodzącym od Ziemi promieniowaniem podczerwonym (tzw. efekt cieplarniany). Niezależnie od wysokości i szerokości geograficznej, chmury cirrus odbijają promieniowanie słoneczne, zmniejszając w ten sposób ilość dochodzącego promieniowania słonecznego do powierzchni Ziemi. Albedo słoneczne chmur cirrus może się zmieniać od znikomego do nawet 50-70% w atmosferze tropikalnej. Natomiast efekt cieplarniany chmur cirrus zależy od szerokości geograficznej ze względu na ilość pary wodnej przy powierzchni Ziemi.