Oblaky

Hodnocení stránky

Obecné informace o oblacích od jejich vzniku, transformací až po jejich zánik a podmínky pro tyto fyzikální procesy v troposféře přináší tato úvodní stránka o oblacích. Oblaky jsou součástí prakticky každodenní oblohy nad námi a jsou základním projevem odehrávajícího se počasí v troposféře. Tyto jsou pro nás viditelnou vodní párou v troposféře. Z pohledu ze zemského povrchu mohou nabývat různých tvarů a dalších odvozenin, mnohdy velmi pěkných tvarů a až zajímavých seskupení. Podle tohoto hlediska oblaky také členíme. O tom více pojednává náš Atlas oblaků.

Témata stránky: Pojem oblak, fyzika oblaků, oblaky a srážky, vznik a zánik oblaků a podmínky.

Anglické názvy: Cloud (oblak), cumulus (kupa), cloud formation (vznik oblaku), cloud evolution (vývoj oblaku), cloud division (dělení oblaků/klasifikace), layered clouds (vrstevnatá oblačnost), convection clouds (konvekční oblačnost).

Prezentace k tématu: METEOROLOGIE 5


OBECNĚ O OBLACÍCH

Oblak často mezi veřejností nazývaný mrakem, v odborné teorii výhradně oblak, je soustava částic vody a ledu či kombinace těchto částic rozptýlených v ovzduší. Oblak je tedy shluk námi viditelných výše zmíněných částic, zjednodušeně je to pára. Pára tak vzdálená od pozorovatele, která na tyto vzdálenosti nabývá různých tvarů. Setkáme-li s pojmem oblačnost, jedná se o název více druhů oblaků, například oblačnost vysoká nazývaná cirrovitá nebo oblačnost frontální, což je několik druhů oblaků v závislosti na typu fronty. Vzhled oblaku je odvozen od složení oblaku, jak je oblak velký, z jakých částí se skládá, jakou má oblak povahu. Rozlišujeme oblaky vrstevnaté a kupovité, jinými slovy vertikální. Jas oblaku závisí na tom, kolik světla (z různých zdrojů) částice, z nichž je oblak tvořen, odrážejí, propouštějí či rozptylují.

Barva oblaku závisí na barvě světla, kterým je oblak osvětlován. Oblaky jsou zpravidla, pokud je sluníčko vysoko, bílé či šedé. Čím více šedi oblaky mají, tím více obsahují vodních kapiček či ledu a tím větší je tedy pravděpodobnost, že z nich budou tyto částice vypadávat a objeví se z nich srážky ať už dosahující země či nikoli. Oblaky hodně tmavě šedé až černé jsou tedy z tohoto důvodu předzvěstí deště, čím tmavší, tím je riziko intenzity srážek a obecně jejich výskytu větší.

Pokud je sluníčko nízko u obzoru, dochází k optických jevům, které umocňuje i existence vlhkosti, zákalu či kouřma, oblaky poté nabývají vlivem ozáření žlutých, oranžových až rudě červených a zajisté krásných barev, které dotváří krajinu v okolí a často tvoří oblaku ještě více fascinující. Děje se tak často po výskytu srážek v podvečerních či večerních hodinách, proto nejhezčí západy slunce bývají po dešti i letní bouřce, kdy sluníčko pomalu zapadá. Nutné je ovšem pro pozorování ze zemského povrchu protrhání oblačnosti.

Vznik oblaků

Většina oblaků vzniká v důsledku ochlazování vzduchu, dále také advekcí, podobně jako mlhy. Nicméně se jedná o následek procesu kondenzace vodních kapiček, který musí nejprve něco vyvolat. Ke kondenzaci dochází právě při výše jmenovaných situacích a to poklesem teploty dané vzduchové hmoty na teplotu rosného bodu, v důsledku toho dojde ke kondenzaci. Krásným příkladem jsou oblaky u zemského povrchu, které nazýváme mlhami. Mlha radiační vzniká ochlazením vzduchu při zemi při nočním vyjasnění a klidném proudění.

Následně dojde ke kondenzaci a vzduch se nasytí vodní párou. Jakmile dosáhne hodnoty, při nichž je možno pozorovat zkondenzované vodní kapičky, vidíme tyto kapičky jako mlhu. Jen při mlze má vzduch relativní vlhkost rovnající se až 100% nasycení. Obdobné je to ve výšce, tam vidíme takovou „mlhu“ jako oblak, jak bylo již v předchozím odstavci popsáno díky rozptylu světla. Oblaky mohou vznikat různými způsoby, ale vždy se jedná o proudění jednotlivých vzduchových hmot. Mají podobu buďto bublin (vertikální), kdy vzniká kupovitá a bouřková oblačnost a nebo horizontálně v podobě proudění rozsáhlých vzduchových mas.

Přičemž dochází ke vzniku oblačnosti vrstevnaté. Oblak tedy vznikne jednak pomocí konvekce, turbulence, tj. prouděním přes horské překážky. Při něm se tvoří větrné víry, dále klouzáním teplého vzduchu a především pak zdviháním vzduchu do výšky s nižším atmosférických tlakem. Ke kondenzaci dochází v určité hladině, což závisí na teplotě a nasycení vzduchu vlhkostí, této hladině říkáme kondenzační hladina, nad níž vzniká samotný oblak, pod hladinou dochází stále jen ke zdvihání vzduchu a jeho postupnému ochlazování, zatím bez tvorby oblaků.

Procesy vzniku oblaků

Existují různé atmosférické děje, při nichž čili v jejichž důsledku oblaky vznikají. Hraje zde hlavní roli nasycení vzduchu a procesy k němu vedoucí. Následně také ochlazování vzduchu a to zejména nasyceného, při němž dále dochází ke kondenzaci či sublimaci vodní páry a vzniká samotný oblak. Zjednodušeně řečeno oblaky vznikají ochlazením nenasyceného vzduchu na teplotu kondenzační hladiny při adiabatickém výstupu vzduchu (nejčetněji). Dále pak ochlazením vzduchu při izobarickém ději pod teplotu rosného bodu.

Existuje několika procesů či dějů, při kterých vznikají oblaky, jedná se o:

  1. Konvekci
  2. Frontální výstup vzduchu
  3. Vlnové proudění
  4. Turbulence
  5. Vyzařování
Konvekce

Konvekční činnost považujeme za velmi častý děj hrající roli při vzniku oblaků a to v teplé části roku. V ostatním období roku typickou konvekční činností oblaky nevznikají. Konvekcí vznikají oblaky určitého druhu, které přinášejí také určitý druh srážkové činnosti. Výstupné pohyby vzduchu při konvekci znamenají stoupání teplého přehřátého vzduchu. Tyto pohyby kompenzují v okolí sestupné pohyby chladnějšího vzduchu. Konvekční činnost vzniká při nerovnoměrnosti prohřívání povrchu, tedy spíše povrchů. A to jednotlivých druhů povrchů, proto rozmanitost povrchu v krajině a ještě její členitost znamená nejlepší podmínky pro konvekci. Vznikají tak kupovité oblaky typicky nazvané konvekční, druhu Cu a Cb (bouřkové). Přesněji řečeno oblaky Cb se vyvíjejí z méně vertikálně rozsáhlých oblaků Cu.

⇒ To mnohem více ovšem uvádíme o této problematice na stránce Konvekce.

Výstup vzduchu na atmosférických frontách

Odlišný je vznik oblaků na plochách front. Tedy rozhraní mezi jednotlivých vzduchovými hmotami. Jde o nucené výstupy vzduchu o vyšší teplotě než má ostatní vzduch podél rozhraní. Tvoří se tak v důsledku nichž vertikálně i horizontálně rozsáhlá oblačnost, resp. mocná. Jde o oblaky druhu Cs, As, Ns a Cb.

⇒ Podrobné informace o vzniku oblaků na frontách nabízíme na stránce Atmosférické fronty.

Vlnové proudění

Specifické proudění a vznik typických oblaků se odehrává na ploše rozhraní mezi vrstvami vzduchu o různé hustotě a při různě rychlém proudění vzduchu. Vznikají stojaté gravitační vlny. Plochou zde bývá často dolní hranice teplotní inverze, na které se právě oblaky tvoří. Má-li vrstva vzduchu dostatečně vysokou vlhkost a tento vzduch se tedy blíží nasycení, na vrcholech vln dochází ke kondenzaci páry a vznikají rovnoběžné pásy oblaků. Nejčastěji takto vznikají oblaky druhu Cc, Ac a Sc a záleží na výšce, ve které se nachází teplotní inverze. Tyto zástupci oblačných druhů prezentují každý jedno oblačné patro, tedy vysoké, střední a nízké oblačné patro.

⇒ Chcete-li si o tomto proudění přečíst více, i o něm zde máme stránku s názvem Vlnové proudění.

Turbulence

Turbulentní proudění jako typické proudění v reálné atmosféře tvoří oblaky při dostatečné stabilitě teplotního zvrstvení vzduchu či v téměř nasyceném vzduchu. Turbulentní výměna ve vzduchové vrstvě s absolutní stabilitou působí ochlazování horní části vrstvy. V tomto důsledku dochází i ke kondenzaci vodní páry a vzniká souvislá nebo méně souvislá vrstva oblaků. Horizontálně má větší rozsah, mocnost má ovšem odlišnou. Turbulentní promíchávání je totiž nehomogenní. Vznikají tak často druhy oblaků Ac, St a Sc.

⇒ O tomto druhu proudění máme informace na stránce Turbulence.

Vyzařování

Při vyzařování dlouhovlnné radiace klesá během noci teplota vzduchu pod teplotu rosného bodu. Při dostatečném množství vodní páry dochází ke kondenzaci. Jde o trvalý a klidný proces, dochází k pokrytí oblohy souvislou stejnoměrnou vrstvou oblaků a to druhu St. Nejčastěji se s touto oblačností setkáme na podzim a v zimě, v období nejkratších dnů vzniká již na počátku noci. V okrajových částech období chladné části roku zejména nad ránem a má podobu mlhy. Během dne se v okrajových obdobích tohoto ročního období rozpouští, uprostřed v období nejkratších dnů nikoli.

⇒ Další informace k tématice nabízí stránka Teplota vzduchu nebo článek Tepelná bilance a radiační ochlazování.

Vývoj oblaků

Oblaky se neustále přetvářejí, vyvíjejí a to ohledně jejich tvaru i druhu. Oblaky se mohou vyvíjet – např. z málo vyvinutého oblaku Cu se může stát mohutný bouřkový oblak Cb a nebo naopak přestávají být podmínky pro rozvoj oblačnosti vhodné a oblaky zanikají, slábnou, to poté může docházet k jiným přeměnám například vyvinutého oblaku Cu v oblak Sc nebo Ac a Cc, přeměn existuje ale více, odborně se jim říká geneze nebo mutace. Mění též svůj vzhled ale nepatrným způsobem i bez změny tvaru či druhu, každý oblak se při putování atmosférou vyvíjí, vodních kapiček či krystalků oblaku ubývá nebo naopak po čase zas přibývá.

Oblaky se také jeví jinak z určitých úhlů pozorování, vrstevnatá nízká oblačnost neoplývá krásou z prostoru pod ní, z prostoru nad ní vytváří krásné scenerie. Každý oblak je tedy jedinečný, nenajdeme zcela shodné druhy a tvary oblaků, byť máme 10 druhů oblaků, nicméně jedná se o podobné oblaky, nikdy nejsou 100% stejné a tím pádem každá fotografie či každý zážitek z pohledu na oblohu se stává unikátním a neopakovatelným, jedná se o nevyčerpatelné množství podob oblaků, které tvoří oblohu nad námi. Není tedy od věci alespoň občas na oblohu pohlédnout a po přečtení naší teorie klasifikace oblaků se například také snažit určit alespoň základní název oblaku či oblaků, které na obloze uvidíte.

Zánik oblaků

Jedná se o opačný děj oproti vzniku oblaků. Jednoduše podmínky, které vedly ke vzniku oblaků pominuly a nastaly podmínky neslučitelné s existencí oblaků v atmosféře. Jedná se o situaci, kdy dochází k odpařování vodních kapiček a ledových krystalků, tj. samotného oblaku za předpokladu výskytu suššího vzduchu v okolí oblaku. Oblak přestane nasávat vlhkost a naopak se jeho částice (kapičky a krystalky) odpařují a tím se oblak ztrácí, zaniká. Rozpad oblaků způsobí vzestup tlaku vzduchu při rozšíření výběžku (hřebene) tlakové výše či nasunutí tlakové výše jako celku nad danou oblast. Dojde při jeho výskytu k výstupným proudům, které vedou naopak (oproti vzestupným, viz výše) k sestupným pohybům vzduchu a jeho oteplování. Oblaky se rozpadají oproti situaci popsané v odstavci „vznik oblaků“, kdy teplý vzduch stoupá, ochlazuje se, vzduch dosáhne stavu nasycení, následně vodní pára kondenzuje a oblaky se tvoří.

Nejčastější situace se zánikem oblaků:

  • V teplé části roku ustávání konvekční činnosti a výskyt sestupných pohybů, s příchodem večera nebo z jiné příčiny během dne
  • Vždy nástup vysokého tlaku vzduchu do dané oblasti s výskytem sestupných pohybů

Chod oblaků

Podobně jako u ostatních prvků můžeme i v případě oblaků rozlišit denní chod, tedy kratší časový interval a noční chod, jako delší interval. Denní chod oblačnosti se liší podle chodu ročního, tedy podle ročního období. V chladné části roku se vyskytuje zejména v nižších výškách souvislá nízká oblačnost, maximum oblačnosti připadá na 6. hodinu. To se často vyskytují mlhy nebo mlhy ve výšce, tedy z pohledu pozorovatele a nazývané tedy nízkou oblačností St.

To neplatí pro vysoké polohy, zejména nejvyšší. Tam se uplatní chod oblačnosti typický pro léto v polohách nižších. to převažuje konvekční oblačnost s typickým denním chodem a to tedy opačným oproti oblakům nízkým vzniklým vyzařováním. Konvekční oblaky Cu a Cb vznikají totiž výhradně přes den. Proto minimum oblačnosti připadá na noc a ráno, maximum na odpoledne a to nejčastěji kolem 14. hodiny.

Roční chod se v oblasti našeho klimatu vyznačuje minimem oblaků v létě, neboť se promítá přenos vodní páry konvekcí do vyšších výšek. Maximum oblaků připadá na zimu, vlivem tvorby nízké oblačnosti radiací. Ve vysokých oblastech máme chod opačný, neboť zde je oblaků konvekčního druhu v létě nejvíce a v zimě se zde téměř nevyskytuje nízká oblačnost, proto tam vládne minimum oblaků z celého roku. Opačný chod mají i některé jiné klimatické oblasti na Zemi.

Oblačnost a její typy

Souhrnným názvem oblačnost označujeme množství oblaků vyskytujících se v určitém místě a čase. Většinou hovoříme o celkové oblačnosti, tj. všech druzích oblaků vyskytujících se na obloze. Množství oblačnosti udáváme v osminách či v klimatologii v desetinách pokrytí oblohy jako nebeské klenby z pohledu daného stanoviště. Toto objasňujeme detailněji na jiných stránkách. Zde se zaměřme na jednotlivé základní typy oblačnosti. Podle procesu vzniku nejčastěji označujeme souhrnně oblačnost různými názvy. Nejde o název konkrétního tvaru a vzhledu oblaku, tomuto se věnuje detailně Morfologická klasifikace oblaků a tu prezentujeme na stránce Atlas oblaků.

Často jde o typ oblačnosti, který má k sobě opačný typ lišící se tedy opačnými podmínkami vzniku – viz první dva typy oblačnosti.

Souhrnné označení typu oblačnosti

Konvekční oblačnost – vznikající konvekční činností, tedy výstupem přehřátého vzduchu v důsledku procesu termické konvekce. Jde o typické oblaky kupovitého tvaru druhu Cu a Cb, které produkují přeháňky, případně přeháňky s bouřkou a mnohdy přívalové srážky. Tato oblačnost má významný vertikální vývoj, ale zanedbatelný vývoj horizontální. Zasahuje tedy malá území. Vyskytuje se převážně v teplé části roku.

Vrstevnatá oblačnost – oproti výše uvedené jde oblačnost bez kupovitého vzhledu, jednotvárná bílošedá až tmavě šedá oblačná vrstva. Závisí na konkrétnímu jak moc je mocná ohledně vertikály, ale horizontálně se vyznačuje velkým rozsahem vždy. Typicky vzniká v chladné části roku.

Frontální oblačnost – oblaky vznikající na atmosférických frontách typicky výkluznými nebo výstupnými pohyby vzduchu. Opět v závislosti na typu fronty a ročním období. Takže typická frontální oblačnost jsou oblaky druhu Cs, As, Ns a v teplé části roku pak častěji Cb.

Nefrontální oblačnost – oblaky vznikající ve větší vzdálenosti od atmosférických front a rozdělit je zde do dvou skupin. Prvními mohou být oblaky vznikající uvnitř stabilních teplých vzduchových hmot s vývojem především plošně. Patří sem oblaky Ci, Cs, Ac, Sc a St. Druhá skupina obsahuje oblaky vznikající v instabilních vzduchových hmotách a jde o oblaky vyvinuté vertikálně, tedy druhy Cu a Cb. Tyto mohou být transformovány na další druhy oblaků.

Z výše uvedeného plyne, že některé oblaky mohou být frontální a zároveň i nefrontální. Týká se to oblaků Cs a Cu, případně s uvažováním transformace pak i dalších.

Další možné typy

Orografická oblačnost – vznik souvisí s působením terénu a proudění vzduchu. Jedná se o oblaky vzniklé nuceným výstupem vzduchu, turbulentním nebo vlnovým prouděním při silném větru či rotorovým prouděním s ním souvisejícím.

Inverzní oblačnost – sem řadíme oblačnost, která vzniká radiačním ochlazováním v důsledku vzniklé teplotní inverze (přízemní) nebo teplotní inverze ve výšce. Má podobu vrstevnaté oblačnosti a jde o oblak druhu St, ve výšce pak Sc a As.

Dále lze rozlišit vysoké, střední a nízké oblaky či oblačnost a to dle klasifikace oblaků podle toho, do jakého oblačného patra z pohledu výšky patří. dále srážková a nesrážková oblačnost, kdy mezi srážkové oblaky patří zejména oblaky Ns, Cb, někdy Cu, Sc a As či St. Nesrážkové oblaky jsou pak hlavně oblaky Ci, Cs, Cc a Ac.

Související pojmy

Níže uvádíme stručná vysvětlení souvisejících pojmů s problematikou oblačnosti a jejího chování. Jde pouze o nejzákladnější související pojmy a jejich základní vysvětlení.

Kondenzace a konvekce

Kondenzace – je přeměna vodních kapiček v páru. Kondenzační hladina – je hladina, v níž dosahuje vzduch stavu plného nasycení. Kondenzační jádra – jsou okem neviditelné části aerosolu. Jádra můžeme různě dělit, jedná se o dosti složitý proces vzniku oblaků. Kondenzačním jádrem mohou být mikroorganismy, pyl a nebo také kouř. Kondenzační jádro je pro naše vnímání tak malé, že dešťová kapka je v porovnání s ním přímo obrovská.

Konvekce – je působení vztlakových sil v nižší vrstvě atmosféry jako následek nerovnoměrného ohřívání zemského povrchu. Dochází k ní především v létě, obecně v teplé části roku, kdy je sluneční svit nejvýraznější. Pomoc vztlaku stoupá ohřátý vzduch vzhůru, tzv. termické stoupavé proudy, rozpíná se a postupně ochlazuje. V určité výšce (kondenzační hladina) se pára absolutně nasytí a tvoří se kupovitá oblačnost. (druh Cu)

Metamorfóza – je proces přeměny oblaků, např. oblak St, Sc z oblaků Cu atp.

Vliv terénu, procesy vzniku srážek, proudění

Orografie – na vznik oblaků má značný vliv i reliéf. Horské překážky způsobují větší výstup vzduchové hmoty, což poté vede k jejímu rozpínání a následně ochlazování. Na návětří se tvoří mohutná oblačnost přinášející vydatné srážky.

Koalescence – proces narůstání a spojování vodních kapiček v oblaku. Koagulace – proces narůstání a spojování ledových krystalků v oblaku.

Turbulence – jedná se o proudění vzduchu, při němž se jednotlivé proudnice promíchávají. Dochází k nim v oblastech s různými horskými překážkami.

Inverze – jedná se o převrácenou situaci oproti normálu, kdy teploty od určité výšky (inverzní bod) začíná místo stálého klesání stoupat.

Souhrnné označení pro oblaky podle vzhledu

Húlavové oblaky – jsou oblaky ve tvaru válce, tvořících se v některých případech před rychle postupujícími bouřkovými Cb. Vrstevnaté oblaky – jsou oblaky horizontálně rozsáhlé bez patrné struktury v případě zejména oblaků Cs, As, St s převahou vrstevnaté struktury či má méně zřetelnou strukturu v případě zejména oblaků Cc, Ac a Sc, kde převažuje kupovitá struktura. Konvekční oblaky – jsou oblaky vznikající v důsledku termické konvekce, patří mezi ně oblaky pro pozorovatele asi nejzajímavější druhu Cu a Cb.

Klasifikace oblaků znamená jejich dělení, jinými slovy třídění. Dle platné klasifikace, více článek Morfologická klasifikace oblakůtyto členíme podle výšky jejich výskytu a základními druhy jsou oblaky představující řasu (Cirrus), slohu (Stratus) a kupu (Cumulus) a oblaky mající předpony – alto (vyvýšený) a – nimbus (dešťový). Z těchto oblaků jsou složeny základní druhy, kterých je 10. Podrobně je popisuje již citovaný Atlas na naší stránce.

Na dalších podstránkách této sekce se dozvíte jak oblaky třídíme a další informace o jednotlivých druzích oblaků a o ostatních oblacích, které stojí vedle těch základních.


Ikona informace⇒ Pro další informace můžete využít též související problematiku na stránkách Vlhkost vzduchuAtmosférické srážky.

⇒ Dále také podrobné informace týkající se projevů v oblacích a jejich složení na stránce Mikrofyzika oblaků.

Reference

Použitá a doporučená literatura:

DVOŘÁK, P. Atlas oblaků. Cheb: Svět Křídel, 2012

SKŘEHOT, P. Velký atlas oblaků. Brno: Computer Press, 2008

DVOŘÁK, P. Atlas oblaků 2016. Cheb: Svět Křídel, 2016

DVOŘÁK, P. Letecká meteorologie 2017. Cheb: Svět Křídel, 2017

HÄCKEL, H. Wolken. Stuttgart: Eugen Ulmer, 2004 (CZ verze ŽÁRSKÁ, M. Atlas oblaků. Praha: Academia, 2009)

ŘEZÁČOVÁ, D. SETVÁK, M. NOVÁK, M. KAŠPAR, M. Fyzika oblaků a srážek. Praha: Academia, 2007

BEDNÁŘ, J. KOPÁČEK, J. Jak vzniká počasí? Praha: Karolinum, 2009.

MÍKOVÁ, T. KARAS, P. ZÁRYBNICKÁ, A. Skoro jasno. Praha: Česká Televize, 2007

BUCKLEY, B. HOPKINS, J. E. WHITAKER, R. Weather. Sydney: Weldon Owen Pty Limited, 2004 (CZ verze TOLASZ, R. a kol. Počasí – velký obrazový průvodce. Dobřejovice: Rebo Productions CZ, 2006)

WHITAKER, R. a kol. The Encyklopedia of Weather and Climate Change. Sydney: Weldon Owen Pty Limited, 2010 (CZ verze STAŘECKÁ, E. PAUER, M. Encyklopedie počasí a změna klimatu. Praha: Svojtka a Co, 2012)

Napsat komentář