Как образуется град¶
Град — атмосферное осадковое явление, при котором в виде ледяных шариков выпадает вода из грозовых облаков. Размеры градин варьируются от 5 до более чем 100 мм в диаметре, масса отдельных образцов может достигать 1 кг. Явление сопровождается грозовыми (конвективными) облаками — кучево-дождевыми и кучево-грозовыми (Cumulonimbus), которые развиваются на высотах от 5–6 до 12–15 км.
¶Условия возникновения
Для образования града необходимы три условия:
- мощная вертикальная конвекция — восходящие потоки воздуха со скоростью 10–30 м/с;
- наличие в облаке переохлаждённой воды (жидкой при температуре ниже 0 °C);
- достаточная толщина облака по вертикали, чтобы градина успела пройти циклы многократного роста.
Наиболее интенсивный град формируется в так называемом «слое роста» — области облака с температурой от −10 до −30 °C, где сосуществуют ледяные кристаллы и переохлаждённые капли воды.
¶Механизм образования
Процесс начинается, когда в грозовом облаке на высоте 6–10 км образуется ядро будущей градины — скопление льда или снежинка. Далее последовательно развиваются следующие стадии:
- Захват капель. Восходящий поток подхватывает переохлаждённые капли воды и поднимает их вверх, где они замерзают на поверхности ядра, формируя слой прозрачного льда.
- Подъём в верхние слои. Градина всплывает в более холодную зону облака, где водяной пар десублимируется на её поверхности, образуя матовый (снежный) лёд.
- Повторное погружение. Градина опускается в слой с переохлаждённой водой, снова покрывается слоем прозрачного льда, и цикл повторяется.
Так чередуются прозрачные и матовые слои — по их сечению можно определить число циклов роста. Градина растёт, пока её вес не превысит подъёмную силу восходящего потока. После этого она начинает падать. Если на пути вниз встречается новый восходящий поток, градина возвращается в зону роста и процесс продолжается.
Скорость восходящих потоков определяет максимальный размер градин: при 10 м/с формируются градины 1–2 см, при 25–30 м/с — до 8–10 см и более. Рекордные градины, зарегистрированные в мире, превышали 20 см в диаметре.
¶Роль электрических процессов
В грозовом облаке одновременно с ростом градин развиваются электрические процессы: заряды разделяются между верхней и нижней частями облака. Градины, сталкиваясь друг с другом и с кристаллами льда, участвуют в переносе заряда. Многие исследователи связывают формирование градин с зонами сильного электрического поля, которое может влиять на скорость коалесценции (слияния) капель.
¶География и сезонность
Град наиболее характерен для континентальных районов с развитой летней конвекцией. В России он чаще всего наблюдается на Северном Кавказе, в Поволжье, Центральном Чернозёмье, Западной Сибири и на Алтае. Пик градовой активности приходится на июнь — август, реже град выпадает в мае и сентябре.
Международная статистика показывает, что наиболее подвержены граду:
- Аргентина (провинция Мендоса),
- южные штаты США (Техас, Канзас, Небраска),
- северная Индия,
- Китай (провинция Синьцзян).
¶Классификация градин
По строению градины делятся на:
- однородные — состоят из прозрачного льда (быстро росли в зоне переохлаждённых капель);
- слоистые — имеют чередующиеся прозрачные и матовые слои (прошли несколько циклов роста);
- снежные (ледяные комки) — рыхлые образования из снега и льда, формируются при низкой интенсивности конвекции.
По размерам градины подразделяются на мелкие (до 5 мм), средние (5–20 мм) и крупные (более 20 мм). Градины крупнее 50 мм считаются потенциально опасными.
¶Влияние на хозяйственную деятельность
Град наносит значительный ущерб сельскому хозяйству — повреждает посевы, сады, овощные культуры. Крупный град разбивает остекление, повреждает кровлю зданий, кузова автомобилей. В России наиболее уязвимы регионы Северного Кавказа, где потери урожая от града составляют существенную долю аграрного ущерба.
Для борьбы с градом применяется метод активного воздействия на облака — введение в зону роста аэрозолей йодида серебра (AgI) с самолётов или с наземных ракет. Цель — создать множество мелких ядер кристаллизации, чтобы влага распределилась между ними и градины не достигали разрушительных размеров. В России такие работы проводятся в Краснодарском крае, Ставрополье и других градоопасных районах.
¶Регистрация и наблюдения
В России наблюдения за градом ведутся станциями Росгидромета. Фиксируются дата, время, диаметр градин, продолжительность явления. Наиболее крупные градины хранятся в музейных и научных коллекциях. Самый крупный градин, зарегистрированный в мире, выпал 14 июля 2010 года в Вивиане (Южная Дакота, США) — его диаметр составил около 20 см.