Международная классификация облаков

Международная классификация облаков — это стандартизированная система описания и систематизации облаков, основанная на их внешнем виде, высоте расположения и механизмах образования. Она была разработана Всемирной метеорологической организацией (ВМО) и закреплена в «Международном атласе облаков» (International Cloud Atlas), первое издание которого вышло в 1896 году. Классификация служит универсальным языком для метеорологов, пилотов, климатологов и исследователей атмосферы, позволяя однозначно идентифицировать облачные формы по всему миру.

История создания

Первые попытки систематизировать облака предпринимались ещё в античности, но научная классификация началась в начале XIX века. В 1802 году английский химик-любитель Люк Говард (Luke Howard) предложил первую латинскую номенклатуру, выделив три основных рода: Cumulus (кучевые), Stratus (слоистые) и Cirrus (перистые). Позднее к ним добавился Nimbus (дождевые). Эта система легла в основу современной классификации.

В 1896 году Международный метеорологический комитет (предшественник ВМО) опубликовал первый «Международный атлас облаков», который содержал 10 родов и 14 видов облаков. С тех пор атлас неоднократно переиздавался и дополнялся. Последнее, третье издание вышло в 2017 году и впервые включало цифровые изображения, а также новые категории, такие как «следы от самолётов» (конденсационные следы) и «облака из вулканического пепла».

Принципы классификации

В основе классификации лежат два главных критерия: внешний вид (форма) и высота нижней границы над уровнем моря. Дополнительно учитываются процессы образования (конвекция, восходящее скольжение, турбулентность) и внутренняя структура (капельная, ледяная, смешанная).

По высоте

Высота нижней границы облаков делится на три яруса, которые различаются в зависимости от широты:

• Нижний ярус (до 2 км в полярных широтах, до 3 км в умеренных, до 5 км в тропических) — облака состоят преимущественно из водяных капель.
• Средний ярус (от 2 до 4 км в полярных, от 3 до 7 км в умеренных, от 5 до 10 км в тропических) — облака могут быть смешанными (капли и кристаллы льда).
• Верхний ярус (от 3 до 8 км в полярных, от 5 до 13 км в умеренных, от 6 до 18 км в тропических) — облака состоят почти исключительно из ледяных кристаллов.

Облака вертикального развития (кучево-дождевые) могут пронизывать все три яруса, поэтому их относят к отдельной категории.

По форме (рода)

ВМО выделяет 10 основных родов облаков, обозначаемых латинскими названиями:

1. Cirrus (Ci) — перистые, тонкие, волокнистые, белые, без тени.
2. Cirrocumulus (Cc) — перисто-кучевые, мелкие хлопья или рябь, похожие на чешую рыбы.
3. Cirrostratus (Cs) — перисто-слоистые, тонкая белесая пелена, часто вызывает гало.
4. Altocumulus (Ac) — высококучевые, белые или серые хлопья, гряды, валы.
5. Altostratus (As) — высокослоистые, серовато-голубая или синеватая пелена, сквозь которую просвечивает солнце.
6. Nimbostratus (Ns) — слоисто-дождевые, тёмно-серые, однородные, дают обложные осадки.
7. Stratocumulus (Sc) — слоисто-кучевые, серые или белые гряды, валы, пластины, часто с просветами.
8. Stratus (St) — слоистые, однородная серая пелена, похожая на туман, не поднявшийся над землёй.
9. Cumulus (Cu) — кучевые, плотные, с плоским основанием и куполообразной вершиной.
10. Cumulonimbus (Cb) — кучево-дождевые, мощные, с наковальнеобразной вершиной, вызывают грозы, ливни, град.

Виды, разновидности и дополнительные признаки

Внутри каждого рода выделяются виды (species) по форме и внутренней структуре (например, Cumulus humilis — плоские кучевые, Cumulus congestus — мощные кучевые). Далее следуют разновидности (varieties) по прозрачности и расположению (например, Altocumulus translucidus — просвечивающие, Altocumulus opacus — непросвечивающие). Наконец, существуют дополнительные признаки (supplementary features) и дополнительные облака (accessory clouds), описывающие особые детали: incus (наковальня у Cb), mamma (вымеобразные выступы), virga (полосы падения осадков), pannus (рваные обрывки под основным облаком).

Типы облаков по происхождению

Помимо формальной классификации, облака делят по механизму образования:

• Конвективные — образуются при восходящих потоках тёплого воздуха (кучевые, кучево-дождевые).
• Восходящего скольжения — образуются при медленном подъёме воздуха вдоль фронтальной поверхности (слоистые, слоисто-дождевые, высокослоистые).
• Турбулентные — возникают при перемешивании воздуха в результате ветра (слоисто-кучевые, высококучевые).
• Волновые — образуются на границе двух слоёв воздуха с разной плотностью (перисто-кучевые, высококучевые в виде «чечевиц» — Altocumulus lenticularis).

Особые виды облаков

В «Международном атласе облаков» 2017 года выделены особые категории, не входящие в основную 10-родовую систему:

• Конденсационные следы (contrails) — полосы, образующиеся за самолётами при конденсации водяного пара из выхлопных газов.
• Вулканические облака — облака, содержащие пепел и газы, часто обозначаются как Cumulonimbus flammagenitus.
• Полярные стратосферные облака (перламутровые) — образуются в стратосфере на высоте 15–25 км, состоят из кристаллов льда и азотной кислоты, наблюдаются в полярных регионах.
• Серебристые облака (мезосферные) — самые высокие, образуются на высоте 75–85 км, видны в сумерках, состоят из мелких ледяных кристаллов.

Применение классификации

Международная классификация облаков используется в:

• Метеорологии — для составления прогнозов погоды, анализа фронтальных систем, оценки вертикальной устойчивости атмосферы.
• Авиации — для определения условий обледенения, турбулентности, грозовой активности, видимости.
• Климатологии — для изучения облачного покрова, его влияния на радиационный баланс Земли и климатические изменения.
• Спутниковом мониторинге — автоматическое распознавание типов облаков по снимкам из космоса.
• Образовании — в курсах метеорологии, географии, экологии.

Критика и ограничения

Несмотря на широкое распространение, классификация ВМО имеет ряд недостатков. Она основана на визуальном наблюдении, что делает её субъективной и зависимой от опыта наблюдателя. В эпоху спутниковых данных и численного моделирования погоды классификация по форме уступает место более точным физическим параметрам (водность, фазовое состояние, микрофизика). Кроме того, система не всегда адекватно описывает смешанные и переходные формы облаков, а также облака, образующиеся в результате антропогенной деятельности (например, от промышленных выбросов).

Интересные факты

• Латинские названия облаков были предложены Люком Говардом, который вдохновлялся системой Линнея для растений.
• Самое высокое облако — серебристое, его высота достигает 85 км, что почти в 10 раз выше, чем у обычных перистых облаков.
• Кучево-дождевые облака могут достигать высоты 20 км, а их вершина часто расплющивается в виде наковальни из-за встречи с тропопаузой.
• В 2017 году в классификацию впервые был включён новый вид — Asperitas (волнисто-бугристые облака), который ранее считался разновидностью Stratocumulus.
• В России классификация облаков полностью соответствует стандартам ВМО и используется в гидрометеорологической службе (Росгидромет).

Источники

• Международный атлас облаков Всемирной метеорологической организации (WMO-No. 407), 2017.
• Howard, L. (1803). On the Modification of Clouds.
• Хромов С. П., Петросянц М. А. «Метеорология и климатология», 2012.
• Матвеев Л. Т. «Облака и их классификация», 1984.
• Документация Росгидромета по наблюдениям за облачностью (РД 52.04.614-2000).