О причинах образования и выпадения крупного града заведующий кафедрой метеорологии и физики околоземного космического пространства ИГУ Инна Латышева.
В июне 2024 года погодные аномалии все больше удивляют жителей Иркутской области, причем твердыми фазами выпадения осадков летом, когда, казалось бы, все больше солнечной энергии прогревает Землю. Согласно определению Всемирной метеорологической организации от 1956 года град это осадки в виде сферических частиц или кусочков льда (градины) диаметром от 5 до 50 мм, иногда больше, выпадающие изолированно или же в виде неправильных комплексов. К крупному относят град˃ 2 см, очень крупному ˃5 см, гигантскому ˃10 см и колоссальный размер града ˃15 см. К счастью, подавляющее число случаев выпадения града на земле (˃70%) приходятся на град размером <4 см, а вероятность выпадения града размером ≥8 см составляет менее 1%.
Градины состоят только из прозрачного льда или ряда его слоёв толщиной не менее 1 мм, чередующихся с полупрозрачными слоями. Нередко град путают с ледяной крупой, которая в отличие от града имеет диаметр <5 мм и выпадает при невысокой положительной температуре воздуха (обычно несколько градусов выше 0°), чаще всего в переходные сезоны. Выпадение града очень быстро может создать на земной поверхности покров высотой до 20-30 см. В районе Кисловодска в 1965 году выпал град, покрывший землю слоем в 75 см.
Для образования градины размером с шар для гольфа потребуется более 10 миллиардов переохлажденных капель воды, а сама градина должна оставаться в облаке как минимум 5-10 минут. Иногда складываются уникальные условия для образования крупного и катастрофического града. В Индии и Китае было обнаружено падение с небес ледяных глыб весом 2-3 кг. Метеорологи часто цитируют случай 1961 года, когда в Северной Индии тяжелая градина убила слона. В апреле1984 года в Бангладеш градины массой в 1 кг привели к гибели 92 человек и несколько десятков слонов. В 1939 году была обнаружена градина с весом 3,5 кг, а рекордсменом является градина весом до 7 кг, выпавшая в Китае в 1981 году. В одной из огромных градин, упавших на землю, американцы обнаружили черепаху длиною 20 сантиметров. В России 9 июня 1984 года град, выпавший в Ярославской области, имел диаметр градин 15 см, масса которых доходила до 1 кг. По наблюдениям форма градин в большинстве случаев представляет собой сплюснутый сфероид.
Град считается сравнительно редким погодным явлением в наших широтах по сравнению с экваториальными широтами, где над сушей при более мощных восходящих потоках число случаев выпадения града достигает 160 раз в год. В Иркутске град отмечается не ежегодно, за период с 1936 года было отмечено 55 случаев с градом, наибольшее число случаев было зафиксировано в 1961 году, один в июне и сентябре, 2 случая в июле.
С чем связано выпадение крупного града? Остановимся на гипотезах, объясняющих образование града. Автором первой гипотезы в первой половине XVII века был Декарт, но, до сих пор выдвигаются новые теории. Ведь атмосфера – удивительно сложная среда, где даже при очень низких температурах (ниже минус 40ºС) на высотах порядка 8-10 км капли могут не замерзать, а оставаться в переохлажденном состоянии и такие капли очень нестабильны. Так как в атмосфере содержится много ядер конденсации (частицы пыли, песка и др.), соединяясь с ними переохлажденные капли превращаются в ледяной зародыш градины.
Что отличается градовое облако от обычного грозового? В градовом облаке более мощные восходящие и нисходящие потоки ≥ 40 км/ч, которые легко поднимают и опускают градины из теплых в холодные слои и обратно. Кроме того, в зависимости от числа переохлажденных капель в облаке, размера града, температуры поверхности града и окружающего воздуха происходит либо «сухой рост» градин, когда поверхность града очень холодная и на ней сублимирует водяной пар, формируя белесый слой льда. Более активно происходит «влажный рост», когда поверхность града в более теплых слоях облака присоединяет переохлажденные капли, формируя прозрачный слой льда. Поэтому градины не только очень быстро растут в диаметре, но, и имеют слоистую структуру, напоминающую луковицу, когда белоснежная текстура чередуется с прозрачным льдом.
Интересно, что град выпадает чаще всего летом в дневные часы и обычно приходится на то место, где происходит сильный разряд молнии. Поэтому сейчас выдвигаются теории, где образование града связывают с генерацией высокой температуры при разряде молнии. Резкое испарение воды по разрядному каналу и вокруг его приводит к ее резкому замерзанию с появлением града разных размеров. Таким образом, величина градины зависит от мощности и интенсивности молнии. Чем мощнее и интенсивнее молнии, тем крупнее получаются градины. Потенциальная энергия грозового облака в Джоулях сопоставима с энергией взрыва термоядерной мегатонной бомбы. Электрические заряды падающей молнии разнесены на расстояния до 10 км, а напряжённость электрического поля внутри грозового облака равна (1-3)·105 Вт. Поэтому полеты в грозовых облаках категорически запрещены!
Градины диаметром более 5 см встречаются в суперъячейковых кучево-дождевых облаках, в которых наблюдаются очень мощные восходящие воздушные потоки, а на высотах 3-5 км образуется мезоциклон или циклонический вихрь, который вращаясь, втягивает в облако теплый потенциально богатый влагой воздух с земной поверхности. Именно суперъячейковые облака порождают не только выпадение крупного града, но и смерчи, торнадо, сильные ливни и шквалы. И чем выше скорость восходящих потоков в таком облаке, тем крупнее град.
Управление информационной политики ИГУ
Телефон: 521-971