Облачный покров

Облачный покров — это совокупность облаков, наблюдаемых в атмосфере Земли или другой планеты в данный момент времени или в среднем за определённый период. Облачный покров является одним из ключевых элементов климатической системы, оказывая существенное влияние на радиационный баланс, гидрологический цикл и погодные условия. Он представляет собой видимую скопление капель воды или кристаллов льда, взвешенных в атмосфере на различных высотах.

Классификация облачного покрова

Облачный покров классифицируется по нескольким признакам: высоте нижней границы, форме (морфологии) и фазовому состоянию частиц.

По высоте нижней границы

Международная классификация облаков (Всемирная метеорологическая организация) выделяет три основных яруса:

Верхний ярус (выше 6 км в умеренных широтах): перистые (Ci), перисто-кучевые (Cc), перисто-слоистые (Cs). Состоят преимущественно из ледяных кристаллов.
Средний ярус (от 2 до 6 км в умеренных широтах): высококучевые (Ac), высокослоистые (As). Могут состоять из смеси воды и льда.
Нижний ярус (ниже 2 км): слоистые (St), слоисто-кучевые (Sc), слоисто-дождевые (Ns). Состоят в основном из водяных капель.
Облака вертикального развития (кучевые (Cu) и кучево-дождевые (Cb)): их нижняя граница находится в нижнем ярусе, а верхняя может достигать верхнего яруса или тропопаузы.

По морфологии

Перистые — тонкие, волокнистые, белые облака, не дающие тени.
Кучевые — плотные, с ярко-белыми куполообразными вершинами и плоским основанием.
Слоистые — однородный серый слой, часто дающий морось или мелкий снег.
Смешанные формы (например, перисто-кучевые, слоисто-кучевые).

По фазовому состоянию

Водяные (капельные) — состоят из переохлаждённых или обычных капель воды.
Ледяные (кристаллические) — из ледяных кристаллов.
Смешанные — содержат и капли, и кристаллы.

Физические характеристики

Облачный покров характеризуется несколькими ключевыми параметрами:

Балльность — степень покрытия неба облаками, измеряемая в баллах от 0 (ясно) до 10 (полная облачность). В метеорологии часто используется 10-балльная шкала, хотя в некоторых странах применяется 8-балльная.
Вертикальная протяжённость — толщина облачного слоя, которая может варьироваться от нескольких десятков метров (туман) до 10–15 км (мощные кучево-дождевые облака).
Водность — масса воды в жидком или твёрдом состоянии в единице объёма облака (г/м³). Водность облаков нижнего яруса может достигать 1–3 г/м³, в то время как у перистых облаков она составляет доли грамма.
Альбедо — отражательная способность облачного покрова. Альбедо облаков варьируется от 0,2–0,3 (тонкие перистые) до 0,8–0,9 (мощные кучево-дождевые). Среднее планетарное альбедо Земли составляет около 0,3, причём значительный вклад в него вносит именно облачный покров.

Роль в климатической системе

Облачный покров выполняет две противоположные функции в радиационном балансе Земли:

Охлаждающий эффект (альбедный): облака отражают значительную часть солнечной радиации обратно в космос, уменьшая нагрев поверхности. Этот эффект преобладает для низких, плотных слоистых облаков.
Парниковый эффект (тепловой): облака поглощают длинноволновое излучение, исходящее от поверхности Земли, и частично переизлучают его обратно, что способствует удержанию тепла в нижних слоях атмосферы. Этот эффект особенно выражен для высоких перистых облаков, которые прозрачны для солнечного света, но хорошо задерживают тепловое излучение.

Результирующее влияние облачного покрова на климат определяется балансом этих двух эффектов. В среднем по Земле облачный покров оказывает чистое охлаждающее воздействие на климат, однако его величина и знак сильно зависят от типа облаков, широты, времени года и времени суток. Это делает облачный покров одним из наиболее сложных и неопределённых компонентов в моделях глобального климата.

Влияние на погоду

Облачный покров является важнейшим фактором, определяющим погоду:

Осадки: кучево-дождевые и слоисто-дождевые облака являются основными источниками дождя, снега, града.
Температура: плотная облачность ночью препятствует выхолаживанию поверхности, а днём — её нагреву. Суточные колебания температуры при сплошной облачности значительно меньше, чем при ясном небе.
Влажность: облачный покров тесно связан с влажностью воздуха. Образование облаков происходит при достижении точки росы.
Ветер: облака могут влиять на локальные ветры, создавая зоны восходящих и нисходящих потоков (например, в кучевых облаках).

Наблюдение и измерение

Наблюдение за облачным покровом ведётся с помощью:

Визуальных наблюдений на метеорологических станциях (определение формы, балльности, высоты нижней границы).
Спутниковых систем (геостационарные и полярно-орбитальные спутники). Спутники позволяют получать глобальные карты облачного покрова в видимом и инфракрасном диапазонах. В России активно используется система «Метеор-М».
Наземных лидаров и радиолокаторов (метеорологические радары) для определения высоты, плотности и фазового состава облаков.