Ледяной дождь

Ледяной дождь — это дождь, поддерживаемый при температуре ниже нуля за счет массы окружающего воздуха , вызывающий замерзание при контакте с поверхностями. В отличие от смеси дождя, снега или ледяной крупы , ледяной дождь полностью состоит из капель жидкости . Капли дождя переохлаждаются , проходя через ниже замерзающий слой воздуха на высоте сотен метров над землей, а затем замерзают при ударе о любую поверхность, с которой они сталкиваются, включая землю, деревья, электрические провода, самолеты и автомобили. ^[1] Образующийся лед, называемый глазурью , может накапливаться до толщины в несколько сантиметров и покрывать все открытые поверхности. Код METAR для ледяного дождя — FZRA .

Шторм, в результате которого в результате ледяного дождя образуется значительная толщина гололеда, часто называют ледяным штормом . Хотя эти штормы не особенно жестоки, ледяной дождь печально известен тем, что создает проблемы при движении по дорогам, ломает ветки деревьев и обрушивает линии электропередач из-за веса накапливающегося льда. Обрушенные линии электропередачи вызывают отключения электроэнергии в пострадавших районах, а скопившийся лед также может представлять собой серьезную опасность над головой. Он также известен тем, что чрезвычайно опасен для самолетов, поскольку лед может эффективно «изменить» форму крыла и поверхностей управления полетом . (См. атмосферное обледенение .) ^[2]

Механизм

Ледяной дождь часто связан с приближением теплого фронта , когда воздух ниже точки замерзания (с температурой около нуля или ниже) задерживается в самых нижних слоях атмосферы, а теплый воздух поднимается вверх. ^[3] Это происходит, например, когда в холодное время года система низкого давления перемещается из долины реки Миссисипи в сторону Аппалачей и долины реки Святого Лаврентия в Северной Америке , а система сильного высокого давления располагается восточнее. Эта установка известна как плотина холодного воздуха и характеризуется очень холодным и сухим воздухом на поверхности в области высокого давления. Теплый воздух Мексиканского залива часто является топливом для замерзающих осадков. ^[4]

Ледяной дождь возникает, когда падающий снег сталкивается со слоем теплого воздуха наверху, обычно с давлением около 800 мбар (800 гПа ; 80 кПа ), в результате чего снег тает и превращается в дождь. По мере того, как дождь продолжает идти, он проходит через слой ниже нуля воздуха чуть выше поверхности и охлаждается до температуры ниже точки замерзания (0 °C или 32 °F или 273 К). Если этот слой замерзшего воздуха достаточно глубок, капли дождя могут успеть замерзнуть в ледяные крупинки (мокрый снег), прежде чем достигнут земли. Однако если подмерзший слой воздуха у поверхности очень неглубокий, то падающие через него капли дождя не успеют замерзнуть и попадут на землю в виде переохлажденного дождя. Когда эти переохлажденные капли соприкасаются с землей, линиями электропередач, ветвями деревьев, самолетами или чем-либо еще при температуре ниже 0 °C, часть капель мгновенно замерзает, образуя тонкую пленку льда и, следовательно, ледяной дождь. ^[5]^[6] Конкретный физический процесс, посредством которого это происходит, называется нуклеацией . ^[7]

Наблюдения

Эхо на высоте 1,5 км (1500 м; 0,93 мили; 4900 футов) наверху с сильным загрязнением от яркой полосы (желтого). Вертикальный разрез внизу показывает, что такой сильный доход наблюдается только над землей (Источник: Environment Canada ).

Приземные наблюдения штатными или автоматическими станциями являются единственным прямым подтверждением ледяного дождя. Никогда нельзя увидеть непосредственно ледяной дождь, дождь или снег ни на каком типе метеорадиолокатора , будь то доплеровский или обычный. Однако косвенно оценить площадь, охваченную ледяным дождем, можно с помощью радара . ^[8]^[9]

Интенсивность радиолокационного отражения ( отражательная способность ) пропорциональна форме (вода или лед) осадков и их диаметру. На самом деле, дождь обладает гораздо большей отражательной способностью, чем снег, но его диаметр намного меньше. Так, отражательная способность дождя, исходящего от растаявшего снега, лишь немного выше. Однако в слое, где тает снег, влажные хлопья все еще имеют большой диаметр и покрыты водой, поэтому отраженные сигналы радара намного сильнее. ^[8]^[9]

Наличие этой яркой полосы указывает на наличие теплого слоя над землей, где может таять снег. Это может быть вызвано дождем на земле или возможностью ледяного дождя, если температура ниже нуля. На сопроводительном изображении показано, как такой артефакт с помощью данных радара. можно обнаружить ^[8]^[9] Высота и наклон яркой полосы дадут представление о размерах региона, где происходит таяние. Затем можно связать эту подсказку с наземными наблюдениями и моделями численного прогнозирования для получения результатов, подобных тем, которые можно увидеть в телевизионных программах погоды, где радиолокационные эхосигналы отчетливо отображаются в виде дождя, смешанных осадков и снега.

Эффекты

На уровне земли

Ледяной дождь часто приводит к серьезным отключениям электроэнергии из-за образования гололеда. Когда ледяной дождь или морось легкие и непродолжительные, образующийся лед тонкий и обычно причиняет лишь незначительный ущерб (освобождение деревьев от мертвых ветвей и т. д.). ^[10] Однако когда накапливаются большие количества, это один из самых опасных видов зимней опасности. ^[11] Когда слой льда превышает примерно 6,4 мм (0,25 дюйма) ^{[ нужна ссылка ]}, ветки деревьев с ветвями, сильно покрытыми льдом, могут сломаться под огромной тяжестью и упасть на линии электропередачи. Ветреная погода и молния , если они присутствуют, усугубят ущерб. Покрытые льдом линии электропередачи становятся чрезвычайно тяжелыми, что приводит к разрушению опор, изоляторов и линий. Лед, образующийся на дорогах, делает движение транспорта опасным. В отличие от снега, мокрый лед практически не обеспечивает сцепления с дорогой, и транспортные средства будут скользить даже на пологих склонах. Поскольку ледяной дождь падает на землю не в виде ледяной крупы (называемой «мокрым снегом»), а в виде капли, он принимает форму земли или объекта, например ветки дерева или автомобиля. В результате образуется один толстый слой льда , который часто называют «глазурью».

Замерзающий дождь и гололед в больших масштабах называют ледяной бурей . Воздействие на растения может быть серьезным, поскольку они не могут выдержать вес льда. Деревья могут сломаться, поскольку в зимнюю погоду они находятся в состоянии покоя и хрупкости. Сосны также становятся жертвами ледяных бурь, поскольку их иглы цепляются за лед, но не выдерживают его веса. В феврале 1994 года сильная ледяная буря нанесла ущерб на сумму более 1 миллиарда долларов на юге Соединенных Штатов, в первую очередь в Миссисипи, Теннесси, Алабаме и западной части Северной Каролины, особенно в Аппалачах. Одна особенно сильная ледяная буря обрушилась на восточную Канаду и северные районы Нью-Йорка и Новой Англии во время ледяной бури в Северной Америке в 1998 году . ^[12]^[10]

Дерево повалено толстым слоем глазури в центре Любляны , Словения.
Глазурь на дереве в Ла-Мальбе, Квебек.
Лед на хвойном дереве в Томашуве-Мазовецком , Польша
Береза сильно согнута под толстым слоем гололеда в Целье , Словения.
Последствия ледяного дождя в Московской области , Россия , декабрь 2010 г.
Отключения электроэнергии из-за веса льда на линиях или нависающих ветвей деревьев.

Самолет

Ледяной дождь считается чрезвычайно опасным для самолетов, поскольку он вызывает очень быстрое структурное обледенение , замораживая необходимые компоненты. Большинству вертолетов и небольших самолетов не хватает необходимого противообледенительного оборудования для полетов под ледяным дождем любой интенсивности, а сильный ледяной дождь может вывести из строя даже самые сложные противообледенительные системы на больших самолетах. Обледенение может увеличить вес самолета, но обычно этого недостаточно, чтобы создать опасность. Основная опасность исходит от того, что лед меняет форму аэродинамических профилей . Это уменьшит подъемную силу и увеличит сопротивление . Все три фактора увеличивают скорость сваливания и снижают летно-технические характеристики самолета, что затрудняет набор высоты или даже поддержание высоты.

Самолету легче всего избежать ледяного дождя, выйдя в более теплый воздух. В большинстве случаев для этого потребуется снижение самолета, что обычно можно сделать безопасно и легко даже при умеренном скоплении структурного льда. Однако ледяной дождь сопровождается температурной инверсией на высоте, а это означает, что самолету приходится набирать высоту, чтобы перейти в более теплый воздух, что является потенциально сложной и опасной задачей даже при небольшом скоплении льда.

Например, в 1994 году рейс 4184 компании American Eagle столкнулся с интенсивным воздушным движением и плохой погодой, что отложило прибытие этого рейса в Чикаго в международный аэропорт О'Хара , где он должен был приземлиться по пути из Индианаполиса, штат Индиана . ATR-72, двухмоторный турбовинтовой самолет, на борту которого находились 68 человек, вошел в зону ожидания в 105 км или 65 милях к юго-востоку от О'Хара. Когда самолет кружил, капли переохлажденных облаков, ледяной дождь или ледяная морось образовывали ледяную гряду на верхней поверхности его крыльев, что в конечном итоге привело к внезапному отключению автопилота самолета и потере пилотами контроля. ATR распался при ударе о поле внизу; все пассажиры и экипаж погибли.

Яблоки-призраки

Однажды было замечено, что ледяной дождь осел на висящие гниющие яблоки и сразу же покрыл их льдом, образовав глазурь . яблок Из-за более низкой температуры замерзания , чем у воды, при более высокой температуре яблоки размораживались раньше, чем лед, а затем гниющая яблочная каша выскальзывала со дна, оставляя ледяную оболочку. ^[13] Эти ледяные оболочки в форме яблок были названы яблоками-призраками и наблюдались в Мичигане , США. ^[13] в феврале 2019 года. Аналогичное явление наблюдалось в феврале 2015 года в Гринвилле, штат Северная Каролина , когда джип выехавший задним ходом со стоянки оставил после себя ледяной панцирь своей нижней передней части (с решеткой радиатора и бампером ), стоящий на сосульках . ^[14]

См. также

Ссылки

^ «Ледяной дождь» . Словарь метеорологии . Архивировано из оригинала 18 марта 2019 г. Проверено 21 декабря 2019 г.
^ Бюро прогнозов Национальной метеорологической службы, Ла-Кросс, Висконсин. Матрица существенных погодных явлений. Проверено 8 декабря 2006 г.
^ «Циклоны и фронты: развитие ледяных дождей» . WW2010: Проект «Мир погоды 2010» . Университет Иллинойса. 04.10.1999 . Проверено 21 февраля 2022 г.
^ Дэвид Филлипс (18 декабря 2002 г.). «Ледяной шторм 1998 года» . Архивировано из оригинала 26 июня 2006 года . Проверено 21 февраля 2022 г.
^ «Циклоны и фронты: определение ледяного дождя» . WW2010: Проект «Мир погоды 2010» . Университет Иллинойса. 04.10.1999 . Проверено 21 февраля 2022 г.
^ Джефф Хэби (15 февраля 2014 г.). «Скорость замерзания дождя во время ледяного дождя» . Проверено 21 февраля 2022 г.
^ «Нуклеация» . Словарь метеорологии . Американское метеорологическое общество . Проверено 21 февраля 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Довиак, Р.Дж. ; Зрнич, Д.С. (1993). Доплеровский радар и метеорологические наблюдения (2-е изд.). Сан-Диего, Калифорния: Академическая пресса. ISBN 978-0-12-221420-2 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с «Яркая группа» . Словарь метеорологии . Американское метеорологическое общество . Проверено 21 февраля 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Глазурь ледяная» . Архивировано из оригинала 15 июля 2009 г. Проверено 18 июля 2009 г.
^ Облэк, Рашель. «Определение глазури» . Архивировано из оригинала 22 августа 2008 г. Проверено 18 июля 2009 г.
^ Манро, Сьюзен. «Канадская ледяная буря 1998 года» . Архивировано из оригинала 3 марта 2009 г. Проверено 18 июля 2009 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Яблоко-призрак: как полярный вихрь создает иллюзию» . Би-би-си . 14 февраля 2019 года . Проверено 21 января 2024 г.
^ «Припаркованный джип оставляет позади ледяную скульптуру» . Новости Эн-Би-Си . 19 февраля 2015 года . Проверено 21 января 2024 г.

Внешние ссылки

Графическое объяснение

[1] «Ледяной дождь» . Словарь метеорологии . Архивировано из оригинала 18 марта 2019 г. Проверено 21 декабря 2019 г.

[2] Бюро прогнозов Национальной метеорологической службы, Ла-Кросс, Висконсин. Матрица существенных погодных явлений. Проверено 8 декабря 2006 г.

[U-Ill-3] «Циклоны и фронты: развитие ледяных дождей» . WW2010: Проект «Мир погоды 2010» . Университет Иллинойса. 04.10.1999 . Проверено 21 февраля 2022 г.

[DP-4] Дэвид Филлипс (18 декабря 2002 г.). «Ледяной шторм 1998 года» . Архивировано из оригинала 26 июня 2006 года . Проверено 21 февраля 2022 г.

[5] «Циклоны и фронты: определение ледяного дождя» . WW2010: Проект «Мир погоды 2010» . Университет Иллинойса. 04.10.1999 . Проверено 21 февраля 2022 г.

[6] Джефф Хэби (15 февраля 2014 г.). «Скорость замерзания дождя во время ледяного дождя» . Проверено 21 февраля 2022 г.

[7] «Нуклеация» . Словарь метеорологии . Американское метеорологическое общество . Проверено 21 февраля 2022 г.

[Doviak-8] Jump up to: ^а ^б ^с Довиак, Р.Дж. ; Зрнич, Д.С. (1993). Доплеровский радар и метеорологические наблюдения (2-е изд.). Сан-Диего, Калифорния: Академическая пресса. ISBN 978-0-12-221420-2 .

[AMS-BB-9] Jump up to: ^а ^б ^с «Яркая группа» . Словарь метеорологии . Американское метеорологическое общество . Проверено 21 февраля 2022 г.

[Glaze_Ice-10] Jump up to: ^а ^б «Глазурь ледяная» . Архивировано из оригинала 15 июля 2009 г. Проверено 18 июля 2009 г.

[11] Облэк, Рашель. «Определение глазури» . Архивировано из оригинала 22 августа 2008 г. Проверено 18 июля 2009 г.

[12] Манро, Сьюзен. «Канадская ледяная буря 1998 года» . Архивировано из оригинала 3 марта 2009 г. Проверено 18 июля 2009 г.

[bbc-13] Jump up to: ^а ^б «Яблоко-призрак: как полярный вихрь создает иллюзию» . Би-би-си . 14 февраля 2019 года . Проверено 21 января 2024 г.

[14] «Припаркованный джип оставляет позади ледяную скульптуру» . Новости Эн-Би-Си . 19 февраля 2015 года . Проверено 21 января 2024 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]