з водяної пари, хмарних крапель, дощових крапель, хмарних крижаних кристалів і крижаних часток опадів (градин) [23].
При описі микрофизических процесів прийняті наступні допущення:
. Зростання маси хмарних крапель відбувається за рахунок конденсації пари.
. Освіта дощових крапель відбувається в результаті взаємодії хмарних крапель (автоконверсія).
. Подальше зростання маси дощових крапель відбувається за рахунок їх коагуляції з хмарними.
. Освіта і подальше збільшення маси хмарних крижаних кристалів має місце внаслідок сублімації водяної пари на льдообразующих ядрах, а також, при досить низьких температурах, внаслідок замерзання хмарних крапель.
. Освіта градин відбувається в результаті сублимационного росту кристалів, замерзання дощових крапель, а також, переходу дощової вологи в лід при зіткненнях дощових крапель з крижаними частинками всіх фракцій.
. Зростання маси градин відбувається в результаті їх обзерненія при коагуляції з хмарними краплями.
. Вторинним чинником, що визначає зростання загальної маси дощових крапель, є танення кристалічних опадів.
На рис.4.1 показані можливі переходи між цими фракціями, враховані в моделі, в припущенні про відсутність аерозольних часток в хмарі.
Рис. 4.1 Схема микрофизических процесів в хмарі.
- конденсація водяної пари; 2a - автоконверсія; 2c - коагуляція; 3 - гетерогенне замерзання дощових крапель 4 - сублімація водяної пари на градини; 5 - танення градин; 6, 7, 8 - випаровування хмарних крапель, дощових крапель і градин відповідно; 9 - випаровування води з поверхні танучих градин; 10 - обзерненіе градин; 11 - гомогенне замерзання хмарних крапель; 12 - сублімація водяної пари на природних льдообразующих ядрах; 14 - інтенсивність викиду крижаних Сплінтера при обзерненіі градин; 15 - перехід хмарних крижаних кристалів в градини в результаті сублимационного зростання; 16 - коагуляція дощових крапель з градинами; 17ic - перехід хмарних крижаних кристалів в градини при зіткненні з дощовими краплями і заморожуванні останніх; 17r - заморожування дощових крапель при коагуляції з хмарними кристалами;
Відомо, що типові спектри хмарних частинок, як правило, вузькі в порівнянні зі спектрами частинок опадів [24], коефіцієнт коагуляції їх між собою малий у порівнянні з випадком міжфракційних взаємодій; звідси випливає, що число взаємодій між хмарними частками мало, хоча їх концентрації та великі. Швидкості падіння цих частинок (порядку) пренебрежимо малі в порівнянні з зазвичай спостерігаються в конвективної хмарі швидкостями повітряного потоку (порядку). Спектри частинок опадів досить широкі, проте, концентрація їх мала і, отже, число взаємодій між частинками цієї фракції також мало. Кінцеві швидкості падіння частинок опадів порівняти зі швидкостями конвективних потоків. Зважаючи сильного відмінності в розмірах між частинками цих фракцій (а значить, і в швидкостях падіння) число взаємодій між ними буде велике (в порівнянні з числом внутрішньофракційних взаємодій). Звідси випливає можливість розбиття як рідкої, так і твердої фази в хмарі на дві фракції: хмарних частинок і опадів [32].
Облік наявності в хмарі грубодисперсних аерозолів також може бути здійснений в рамках параметризованим підходу. У даній моделі передбачається [25], що аерозоль, присутній всередині хмари, представлений у вигляді двох фракцій: вільні частки, а також, аерозоль, укладений всередині частинок опадів (як рідких, так і кристалічних).
При описі микрофизических процесів за участю перерахованих фракцій прийняті наступні допущення:
. Вільні аерозольні частинки надходять в хмару тільки ззовні і не утворюються в результаті яких-небудь микрофизических процесів.
. Конденсація пари на поверхні аерозольних часток не відбувається.
. Поява аерозолю, що міститься в дощових краплях, відбувається в результаті коагуляції останніх з вільними аерозольними частками.
. Поява аерозолю, що міститься в градини, відбувається в результаті замерзання дощових крапель, що містять аерозоль.
. Вторинним чинником, що визначає зростання маси аерозолю, що міститься в дощових краплях, є танення градин, що містять аерозоль [33].
. Коагуляція аерозольних часток між собою, а також, з облачниміі краплями і кристалами не відбувається.
На схемі на рис.4.2 показані враховані в моделі можливі переходи вологи і аерозольного речовини між різними фракціями.
Рис. 4.2 Схема балансу субстанцій в хмарі з урахуванням аерозолю
- конденсація водяної пари; 2a - автоконверсія; 2c - коагуляція; 3 - гетерогенне замерзання дощових крапель 4 - сублімація водяної пари на градини; 5 - танення градин; 6, 7, 8 - випаровування хмарних крапель, дощових крапель і градин відповідно; 9 - випаровування води з поверхні танучих градин; 10 - обзерненіе градин; 11 - гомогенне замерзання хмарних...
