Norii

Formare și surse

Norii apar atunci când aerul care conține vapori de apă se răcește până la punctul de rouă și se produce condensarea pe particule de aerosoli precum praful, sarea de mare sau polenul.

Umiditatea care alimentează norii provine din evaporarea la suprafață și din transpirația plantelor; împreună, aceste procese sunt adesea denumite evapotranspirație.

Aerul este ridicat și răcit printr-o varietate de mecanisme - convecție din încălzirea suprafeței, ridicare frontală atunci când masele de aer se ciocnesc, ridicare orografică deasupra terenului și convergență la scară largă în sistemele meteorologice - și fiecare mecanism tinde să producă diferite forme de nori și structuri verticale.

Răcirea radiativă a suprafeței pe timp de noapte poate duce, de asemenea, la formarea norilor joși, în timp ce sursele locale de umiditate, cum ar fi lacurile sau câmpurile irigate, pot favoriza apariția norilor în apropiere.

Clasificarea și aspectul norilor

Meteorologii clasifică norii în principal după altitudinea și forma lor de bază. Grupele mari de altitudine sunt norii înalți, mijlocii și joși, plus o categorie separată pentru norii cu dezvoltare verticală puternică:

• Nori înalți: cirrus, cirrostratus și cirrocumulus; aceștia sunt compuși în principal din cristale de gheață și par subțiri sau pufoși.
• Nori medii: altostratus și altocumulus; aceștia se află între straturile înalte și joase și semnalează adesea schimbarea vremii.
• Nori joși: stratus, stratocumulus și nimbostratus; aceștia sunt dominați de picături de apă și produc de obicei cer acoperit și precipitații ușoare până la moderate.
• Nori cu dezvoltare verticală: cumulus și cumulonimbus; aceștia variază de la umflături de vreme bună la nicovale furtunoase care produc ploi abundente, fulgere și vânturi puternice.

Denumirile norilor pot fi combinate pentru a descrie caracteristici mixte (de exemplu, nimbostratus pentru norii stratiformi groși, purtători de ploaie), iar aspectul variază în funcție de iluminare, cerul de fundal și conținutul de umiditate.

Microfizica norilor și procesele de precipitații

În cadrul unui nor, picăturile mici și cristalele de gheață interacționează constant. Picăturile cresc prin condensare și prin ciocnirea și coalescența cu alte picături; în norii calzi, acest proces de ciocnire-coalescență poate produce picături de ploaie.

În norii cu fază mixtă, în care coexistă gheață și apă supraînghețată, procesul Bergeron determină creșterea cristalelor de gheață în detrimentul picăturilor de apă, ceea ce duce adesea la apariția zăpezii sau a gheții care se topește apoi în ploaie sub straturile mai calde.

Concentrația de aerosoli, distribuția dimensiunii picăturilor și prezența nucleelor de gheață influențează dacă un nor produce burniță, ploaie constantă, zăpadă sau nu produce deloc precipitații. Profilul de temperatură, mișcările verticale și grosimea norului determină calea microfizică dominantă.

Ciclul de viață și dinamica

Norii au un ciclu de viață: inițiere, creștere, maturitate și disipare. Norii convectivi depind de curenții ascendenți plutitori; dacă curenții ascendenți sunt puternici și susținuți, norii se formează pe verticală și pot dezvolta precipitații și turbulențe.

Antrenarea, amestecarea aerului mai uscat din jur într-un nor, poate limita creșterea și încuraja evaporarea și descompunerea.

Acoperișurile de nori frontali și stratiformi depind mai mult de ascensiunea la scară largă și de convergența umidității și persistă adesea mai mult timp într-o regiune. Factorii locali, cum ar fi încălzirea suprafeței, topografia și umiditatea, determină durata de viață a norilor și modul în care aceștia evoluează.

Rolul în vreme și climă

Norii sunt esențiali atât pentru vremea pe termen scurt, cât și pentru climatul pe termen lung.

Prin reflectarea luminii solare, norii cresc albedo-ul planetar și exercită o influență de răcire; prin absorbția și re-radiarea energiei infraroșii de la suprafață, aceștia exercită o influență de încălzire.

Dacă un anumit strat de nori are un efect net de încălzire sau de răcire depinde de altitudinea, grosimea, faza particulelor și momentul zilei. Norii joși și groși tind să răcească suprafața prin reflectarea luminii solare, în timp ce norii înalți și subțiri tind să încălzească prin captarea radiațiilor de ieșire.

Deoarece reacțiile norilor amplifică sau atenuează schimbările de temperatură, acestea sunt o sursă majoră de incertitudine în proiecțiile climatice.

Observarea și măsurarea

Norii sunt observați la multe scări și cu multe instrumente.

Observatorii instruiți descriu tipul și acoperirea norilor de la sol; ceilometrele estimează înălțimea bazei norilor; radiosondele măsoară profilurile verticale ale temperaturii și umidității care indică unde se pot forma norii; radarul meteorologic detectează hidrometeorii și structura precipitațiilor; iar sateliții oferă o acoperire largă cu canale vizibile, infraroșii și cu microunde care dezvăluie înălțimea, faza și mișcarea vârfului norilor.

Lidar și senzorii avansați de la distanță pot face profilul norilor subțiri și al straturilor de aerosoli care sunt greu de observat cu instrumentele convenționale.

Modelele meteorologice numerice utilizează aceste observații pentru a inițializa prognozele și pentru a reprezenta procesele norilor, deși parametrizarea norilor la scara rețelei modelului rămâne o provocare.

Impactul și aplicațiile practice

Norii afectează multe activități umane și industrii.

În aviație, norii influențează vizibilitatea, turbulența și riscul de givraj; pentru energia solară, ei modulează producția fotovoltaică și incertitudinea prognozelor; în agricultură, norii modifică evapotranspirația, umbrirea, precum și momentul și cantitatea precipitațiilor; pentru gestionarea resurselor de apă, tiparele de precipitații determinate de nori determină debitele rezervoarelor și riscul de inundații.

De asemenea, observațiile privind norii sunt esențiale pentru evaluarea calității aerului, planificarea evenimentelor în aer liber și intervenția de urgență în timpul furtunilor puternice.