Fizică și climatologie

Fenomenul meteorologic (hidrometeorul) numit ceata este un produs al condensarii vaporilor de apa în straturile inferioare ale atmosferei, fiind alcatuita, ca si norii, din picaturi de apa, cristale de gheata, sau din amestecul acestora, si avand drept efect reducerea vizibilitatii orizontale sub 1 km.

• Ceata se formeaza si se dezvolta mai ales în masele de aer stabile, caracterizate prin inversiuni de temperatura, în straturile inferioare ale atmosferei. Ea se mentine atata timp cat lipseste miscarea turbulenta accentuata si convectia, cand ceata “se risipeste”.

• În afara de existenta unei turbulente slabe a straturilor inferioare ale atmosferei, pentru formarea cetii sunt necesare cele doua conditii fundamentale:

- realizarea starii de saturatie, prin racirea aerului, sau prin adausul de umezeala;

• - existenta unei concentratii suficiente a nucleelor de condensare.

Tipuri de ceata:

• Corespunzator conditiilor (generale) de formare si caracterului fundamental al genezei lor :

- ceata de radiatie;

- ceata de advectie;

- ceata de evaporare, în aceasta ultima grupa incluzandu-se si asa-numita ceata frontala.

Ceata de radiatie se formeaza în stratul de aer din imediata apropiere a suprafetei terestre care se raceste prin radiatie. În functie de extinderea pe verticala a procesului de racire radiativa, grosimea stratului de ceata se poate limita la 5-6 m în regiunile de ses si 50-60 m în vaile si depresiunile intramontane, purtand în aceste cazuri, denumirea de “ceata joasa”

Ceata radiativa - orografica de grosime mijlocie la Brasov -Tampa (150–160 m)

Uneori, iarna, cand racirea radiativa se propaga pana la altitudini mari, stratul de ceata radiativa se poate extinde pe grosimi apreciabile (900 -1000 m, fata de nivelul de baza), purtand denumirea de “ceata radiativa de grosime mare”

• Acest tip de ceata se formeaza, de regula, pe timp geros, stabil, în perioadele cu regim baric anticiclonic, cand si inversiunile de temperatura, de natura radiativa, se extind foarte mult în altitudine. În asemenea conditii, stratul de ceata persista cateva zile consecutiv, chiar saptamani întregi, si prezinta o densitate crescanda cu altitudinea.

• Privit de sus, de pe culmile montane superioare, acest strat dens de ceata care “îneaca” toate vaile si depresiunile intramontane din regiunea respectiva, pare o “mare de nori”, fiind deseori confundat cu norii de tip Stratus.

Ceata de evaporare („ceata de rau”) ia nastere deasupra unor cursuri de apa, canale, mlastini, lacuri, etc. cand aerul local, intens racit, în contact cu solul se deplaseaza de-a lungul acestor suprafete restranse de apa.

• Aerul se încalzeste de la suprafata subiacenta mai calda si se umezeste prin evaporarea apei, pana la saturare, dupa care apare stratul de ceata a carui grosime nu depaseste cateva zeci de metri, iar conturul urmeaza aproximativ limitele suprafetei acvatice.

• Fenomenul este mai frecvent în diminetile senine de toamna cand, un vant slab poate deplasa stratul de ceata fara a-i altera conturul.

Precipitatiile atmosferice. Geneza precipitatiilor

• În meteorologie, prin notiunea de precipitatii se întelege apa lichida si solida pe care o primeste suprafata terestra din atmosfera, prin cadere din nori.

• Cresterea particulelor noroase pana la realizarea greutatii necesare caderii lor spre sol se produce prin trei procese de baza:

- contopirea (unirea) particulelor prin ciocnire;

- coalescenta: ciocnirea a doua particule lichide (formarea picaturilor de burnita sau de ploaie)

- asociere: contopirea cristalelor de gheata (formarea fulgilor de zapada).

- givrajul: se realizeaza prin contactul cristalelor de gheata cu picaturile de apa supraracite. În contact cu suprafata cristalelor de gheata se produce înghetarea picaturilor de apa sub forma unor excrescente sau straturi continue de gheata. În acest mod se pot forma grauntii de gheata, mazarichea si grindina.

- condensarea, respectiv sublimarea directa a vaporilor de apa pe particulele noroase.

• Dupa teoria suedezului Bergeron, atat timp cat norul este format numai din picaturi de apa sau numai din cristale de gheata nu se produc precipitatii.

• Între vaporii de apa pe de o parte si picaturile de apa sau cristalele de gheata pe de alta parte se poate realiza echilibrul, astfel încat, la un moment dat, la suprafata picaturilor nu se mai depune apa prin condensare sau sublimare.

• Norul care este alcatuit din picaturi de apa de acelasi ordin de marime sau numai din cristale de gheata poate fi considerat un sistem coloidal stabil.

• Din acesti nori, cum sunt cei apartinand genurilor Altocumulus, Stratus, Stratocumulus si Cumulus, nu pot cadea decat foarte slabe precipitatii si numai în cazul unei puternice miscari turbulente care poate favoriza coalescenta. Norii Cirrus, ca si Cirrocumulus fac exceptie si de la acest caz particular, fiind caracterizati, datorita structurii lor fizice, printr-o stabilitate mai mare. De aceea, din acesti nori nu cad precipitatii.

• Daca într-o masa noroasa în care vaporii de apa sunt în echilibru cu picaturile supraracite se introduc cristale de gheata, aerul va fi suprasaturat în raport cu cristalele, conform inegalitatii Ea > Eg , iar vaporii de apa vor sublima pe cristale. În urma acestui proces de sublimare aerul va deveni nesaturat fata de picaturi. Atunci, picaturile încep sa se evapore, dar ele tot nu reusesc sa satureze aerul din jur în vapori de apa, deoarece sublimarea la suprafata cristalelor continua. Se produce astfel un transport continuu de apa de la picaturi la cristale, realizandu-se suprasaturatia în jurul cristalelor si cresterea lor pe seama picaturilor de apa.

Ea = tensiunea maxima a vaporilor de apa în raport cu suprafata apei lichide (picaturi)

Eg = tensiunea maxima în raport cu suprafata ghetii (cristale)

• Inegalitatea Ea > Eg arata ca aerul atmosferic saturat în raport cu picaturile de apa este suprasaturat în raport cu cristalele de gheata.

• Acest mecanism este fundamental în cresterea elementelor noroase si în producerea precipitatiilor. În cazul cristalelor hexagonale, procesul de crestere a cristalului de gheata se desfasoara conform schemelor prezentate in imagine:

• În urma sublimarii vaporilor de apa pe cristale, în jurul acestora se formeaza întotdeauna o zona de aer în care tensiunea scade spre suprafata cristalului unde, la un moment dat, s-ar putea realiza echilibrul între vapori si cristal, iar sublimarea ar înceta.

• Daca cristalul ar avea forma sferica, echilibrul s-ar mentine pe întreaga lui suprafata. Fiind însa hexagonal, varfurile sale sunt mai apropiate de zona ramasa suprasaturata si, prin urmare, pentru ele, echilibrul nu se mai realizeaza, deci vaporii de apa vor continua sa se depuna pe varfuri, iar acestea se lungesc, formand o stea cu sase brate.

• La randul lor, din aceeasi cauza, cele sase varfuri îsi dezvolta alte ramificatii laterale, pana cand stelutele ajung la dimensiuni apreciabile, care vor cadea spre sol.