Снежная крупа. Её особенности и строение
© rmets.onlinelibrary.wiley.com
Наверняка в холодный период года вы иногда замечали выпадение из облаков крупинок белого матового цвета, которые отскакивают от наземных предметов и подоконника. Иногда они целым слоем могут покрывать земную поверхность, а многие СМИ ошибочно называют такие осадки градом. Речь пойдёт о снежной крупе.
Все атмосферные осадки, выпадающие на земную поверхность принято подразделять на жидкие и твёрдые в зависимости от их фазового состояния. В зимний период помимо снега и дождя часто наблюдается выпадение снежной крупы. Это твёрдые осадки, по форме схожие с градом и ледяной крупой, но отличаются своими размерами, структурой и условиями образования.
Снежной крупой в метеорологии называют белые непрозрачные снежные комочки округлой или конической формы, которые достаточно хрупкие и легко раздавливаются пальцами. Снежная крупа состоит из центрального ядра, покрытого замерзшими мельчайшими капельками воды. Они формируются, когда частица льда (так называемый, зародыш), обычно кристалл, собирает на себе переохлаждённые капельки облака, которые быстро замерзают. Снежная крупа имеет довольно низкую плотность, менее 0,8 г/см3, вследствие наличия воздушных зазоров между ядром и замерзшими капельками. Её консистенция относительно рыхлая, без различимых кристаллических граней. При ударе о твёрдые предметы, крупинки отскакивают со слышимым звуком, но не разламываются.
Читайте также
Размер снежной крупы колеблется в пределах от 3 мм до 15 мм, в исключительных случаях при высокой водности облака и мощных восходящих потоках даже до 20 – 25 мм. Выпадает она только из конвективных кучево-дождевых облаков вместе со снегом или дождём, либо отдельно и является ливневыми осадками; иногда может сопровождаться грозой и шквалистым усилением ветра. Как правило, в момент выпадения крупы приземная температура колеблется около 0 °С. Обычно, чем ниже температура воздуха, тем меньшего размера наблюдаются крупинки.
Образуется снежная крупа следующим образом. Восходящие потоки воздуха в конвективном облаке приводят к быстрому увеличению количества переохлаждённых капелек воды, способных оставаться в жидком состоянии при отрицательной температуре вплоть до -40 °С. В средней части облака получается смесь крупных капель воды и снежинок различных форм и размеров. Они взаимодействуют друг с другом, и кристалл снега (обычно звездчатой формы) быстро обрастает ледяными зёрнами. После достаточного утяжеления крупинка преодолевает сопротивление восходящего потока воздуха и выпадает из облака под действием гравитации.
На чёрно-белых фото, которые были получены в ходе одного из исследований, показан процесс формирования снежной крупы в ходе обмерзания снежного кристалла мелкими капельками воды. Иными словами, снежная крупа – это зернистое обледенение снежного кристалла и представляет собой подобие зернистой изморози, о которой недавно была у нас заметка.
Замёрзшие капельки воды на поверхности снежного кристалла и топографию частицы крупы сложно рассмотреть при помощи светового микроскопа из-за ограниченного разрешения и глубины резкости прибора. Но наблюдения при помощи низкотемпературного сканирующего электронного микроскопа (LT-SEM) чётко показывают нам облачные капли размером до 50 микрометров, образующиеся на поверхности кристаллов. Обмерзание происходит на снежных кристаллах любой формы (пластинки, столбики, иглы и т.д.). По мере того, как продолжается процесс намерзания капелек, постепенно скрывается форма зародышевой снежинки и возникает снежная крупинка. Ниже на нескольких кадрах, полученных с помощью микроскопа LT-SEM наглядно продемонстрирован процесс накопления переохлаждённых капелек на поверхности кристаллов и в конечном итоге возникает снежная крупинка, когда уже невозможно идентифицировать исходный зародышевый кристалл (см. кадр в правой нижней части).
Число замёрзших капель, входящих в состав крупинки среднего размера, составляет десятки тысяч. Наиболее крупные экземпляры заключают в себе сотни тысяч и даже миллионы зёрен.
В англоязычной терминологии снежная крупа называется Graupelили Snow Pellets, а в авиационной метеорологии используется сокращение «GS» для обозначения подобного рода осадков.
От града снежная крупа отличается прежде всего своей рыхлой снеговидной структурой, отсутствием прозрачных плёнок и слоёв плотного льда и выпадает при гораздо более низких температурах. Град в свою очередь, наблюдается при температурах воздуха у земли более +10 °С.
Подготовил Игорь Кибальчич, кандидат географических наук, синоптик.
