Кіріспе

Қатты жауын-шашынның түрі

Құршақ – қатты жауын-шашынның бір түрі. Ол мұз түйіршіктерінен (америкалық ағылшын тілінде "sleet") ерекшеленеді, дегенмен олар жиі шатастырылады. Ол мұздың шарларынан немесе дөңгелек емес кесектерінен тұрады, олардың әрқайсысы құршақ тасы деп аталады. Мұз түйіршіктері көбінесе суық ауа райында түседі, ал құршақ өсуі төмен температурада айтарлықтай тежеледі. Басқа да су мұзының жауын-шашын түрлерінен, мысалы, граупель (ол мұздан жасалған), мұз түйіршіктері (кішкентай және мөлдір) және қардан (ұсақ, нәзік кристалды қабыршақтардан немесе инелерден тұрады) өзгеше, құршақ тастардың диаметрі әдетте аралығында болады. Диаметрі > болатын мұз кристалдары құршақ тасы саналады. Құршақ тастар мұз түйіршіктерінен айырмашылығы, көбінесе қабатталған, дөңгелек емес және біріккен болуы мүмкін. Құршақ мөлдір мұздан немесе кемінде қалыңдығы бар мөлдір және мөлдір емес мұздың кезектесіп орналасқан қабаттарынан тұрады. Бұл қабаттар құршақ тас бұлт арқылы қозғалып, ауаның күшті жоғары бағытталған қозғалысымен ауада ұсталып тұрғанда пайда болады, оның салмағы жоғары қарай бағытталған күшті жеңіп, жерге түседі. Құршақтың диаметрі әртүрлі болғанымен, АҚШ-та зиян келтіретін құршақтың орташа мөлшері шамасында болады.

Диаметрі асатын тастар зиян келтіру үшін жеткілікті деп есептеледі. Канаданың метеорологиялық қызметі осындай немесе одан да үлкен құршақ күтілген жағдайда қатты дауыл туралы ескертулер шығарады. АҚШ Ұлттық метеорологиялық қызметі 2010 жылдың қаңтарынан бастап диаметрі шегін белгіледі, бұл бұрынғы шегінен жоғары. Басқа елдерде құршаққа сезімталдыққа байланысты әртүрлі шектер бар; мысалы, жүзім өсіретін аймақтарда кішкентай құршақтардың да зияны тиюі мүмкін. Құршақ тастардың мөлшері жоғары қарайғы ағынның күшіне байланысты өте үлкен немесе өте кішкентай болуы мүмкін: әлсіз құршақ дауылдары күшті құршақ дауылдарына (мысалы, суперұяларға) қарағанда кішкентай құршақтарды тудырады, себебі күшті дауылдағы күшті жоғары қарайғы ағын үлкен құршақ тастарды ұзақ уақыт бойы ауада ұстай алады.

Құрылу

Аязды бұршақ күшті найзағайлы бұлттарда пайда болады, әсіресе қарқынды көтерілу ағындары, жоғары сұйық су мөлшері, үлкен тік кеңдік, ірі су тамшылары және бұлт қабатының көп бөлігі қату температурасының төменінде болатын жерлерде. Аязды бұршақтың өсу жылдамдығына биіктік, төменгі қату белдемі және желдің бағытын өзгерткіш әсері сияқты факторлар ықпал етеді.

Құм шаштары қабаттарының сипаты

Құмулонимбус бұлттарындағы басқа жауын-шашын сияқты, бұршақ та су тамшыларынан басталады. Тамшылар көтеріліп, температура нөлден төмен түскенде, олар қатты суыған суға айналады және конденсация ядроларымен жанасқанда қатып қалады. Ірі бұршақ тастың қимасы пияз тәрізді құрылымды көрсетеді. Яғни, бұршақ қалың және мөлдір қабаттардан, сондай-ақ жұқа, ақ және мөлдір емес қабаттармен кезектесетін қабаттардан тұрады. Бұрынғы теориялар бұршақ тастардың бірнеше рет төмен түсіп, көтеріліп, ылғалды аймаққа түсіп, қайтадан қатып қалу арқылы пайда болады деп болжаған. Осы жоғары-төмен қозғалыс бұршақ тастың қабат-қабат қалыптасуына себеп болады деп есептелген. Жаңа зерттеулер, теориялық және тәжірибелік зерттеулерге негізделген, бұл міндетті түрде дұрыс емес екенін көрсетті. Дауылдың жоғары қарай бағытталған жел жылдамдығы шамамен 40 км/с-қа жетеді, бұл бұлт ішінде бұршақтардың қалыптасуына жағдай жасайды. Бұршақ көтерілген сайын, бұлттың ылғалдылығы мен қатты су тамшыларының концентрациясы әртүрлі болатын аймақтарынан өтеді. Бұршақтың өсу қарқыны ылғалдылық пен су тамшыларының өзгеруіне байланысты өзгеріп отырады. Бұл су тамшыларының жиналу жылдамдығы да бұршақтың өсуіне әсер етеді. Бұршақ су тамшыларының көп шоғырланған аймағына жеткенде, оларды ұстап алып, мөлдір қабатты қалыптастырады. Егер бұршақ көбінесе су буы бар аймаққа түссе, ол мөлдір емес, ақ мұз қабатын қалыптастырады. Бұршақтың жылдамдығы оның бұлттың жоғары ағынындағы орнына және массасына байланысты. Бұл бұршақ қабаттарының қалыңдығын анықтайды. Су тамшыларының бұршаққа жиналу жылдамдығы осы су тамшылары мен бұршақтың арасындағы салыстырмалы жылдамдыққа байланысты. Демек, әдетте үлкен бұршақ тастар күшті жоғары ағымнан біршама қашықтықта қалыптасады, онда олар өсу үшін көбірек уақыт алады. Бұршақ "құрғақ өсуге" де ұшырауы мүмкін, онда қату кезінде бөлінетін жасырын жылу сыртқы қабатын сұйық күйде ұстауға жеткіліксіз. Осылайша қалыптасқан бұршақ тез қату кезінде тасқа түскен шағын ауа көпіршіктерінің арқасында мөлдір емес болып көрінеді. Бұл көпіршіктер "ылғалды өсу" кезінде бірігіп, шығып кетеді, ал бұршақ көбірек мөлдір болады. Бұршақтың өсу режимі оның даму барысында өзгеруі мүмкін, бұл бұршақтың қимасындағы ерекше қабаттарға әкелуі мүмкін. Бұршақ найзағайда көтеріліп, оның массасын жоғары ағын ұстай алмайтын болғанша көтеріле береді. Бұл кем дегенде 30 минутқа созылуы мүмкін, бұл бұршақ тудыратын найзағайдың жоғары ағынының күшіне байланысты, оның жоғарғы бөлігі әдетте 10 км-ден жоғары болады. Содан кейін ол бұлттан шыққанша, сол процестерге негізделген өсіп-өнуді жалғастыра отырып, жерге қарай құлайды. Кейіннен нөлден жоғары температураға өткен ауаға түскенде еру бастайды. Осылайша, найзағайдың бірегей траекториясы бұршақтың қабат тәрізді құрылымын түсіндіруге жеткілікті. Бірнеше траекторияны талқылауға болатын жалғыз жағдай – көп жасушалы найзағай, онда бұршақ "аналық" жасушаның жоғарғы жағынан шығарылып, одан да қарқынды "қызыл" жасушаның жоғары ағынында тұтқындалуы мүмкін. Алайда, бұл ерекше жағдай.

Құм-шаңды пайда болатын факторлар

Аяз континенттік ішкі аймақтарда ең көп кездеседі, себебі мұз қабатының деңгейі 3352,80 метрден төмен болғанда аяздың пайда болуы әлдеқайда мүмкін. Құрлық үстіндегі құрғақ ауаның күшті дауылдарға енуі булану салдарынан салқындауға ықпал ете отырып, дауылдардың жиілігін арттыра алады, бұл дауыл бұлттарының мұз қабаты деңгейін төмендетіп, аяздың өсуіне үлкен көлем береді. Сәйкесінше, тропиктерде аяз сирек кездеседі, тіпті дауылдардың жиілігі орташа ендіктерге қарағанда әлдеқайда жоғары болғанына қарамастан, себебі тропиктердегі атмосфера әлдеқайда биікке дейін жылырақ болады. Тропиктерде аяз көбінесе жоғары биіктіктерде пайда болады. Ауа температурасы төмендегенде аяздың өсуі ең азға жетеді, себебі осы температурада судың қатты суытылған тамшылары сирек кездеседі.

Климатология

Құрғай көбінесе континенттік ішкі аймақтарда орта ендікте жиі кездеседі, ал тропиктерде сирек болады, тіпті орта ендіктерге қарағанда нөсердің жиілігі әлдеқайда жоғары болса да. Құрғай таулар бойында да жиі болады, себебі таулар көлденең желдерді жоғары қарай итеруге мәжбүр етеді (бұл орографиялық көтерілу деп аталады), соның салдарынан нөсерлердегі көтерілетін ауа ағындары күшейеді және құрғай түсу ықтималдығы артады. Таудың биіктігі жоғары болғандықтан, құрғай жерге жеткенше еруға уақыт аз болады. Ірі құрғай жиі жауатын аймақтардың бірі – таулы Солтүстік Үндістан, онда 1888 жылы құрғайға байланысты қаза болғандардың ең көп саны тіркелген. Қытайда да маңызды құрғай болады. Орталық Еуропа мен Оңтүстік Австралияда да құрғай жиі кездеседі. Құрғай жиі болатын аймақтар: Оңтүстік және Батыс Германия, Солтүстік және Шығыс Франция, Оңтүстік және Шығыс Бенилюкс және Солтүстік Италия. Оңтүстік-Шығыс Еуропада Хорватия мен Сербияда құрғай жиі болады. Кейбір Жерорта теңізі елдерінде күз мезгілінде құрғайдың жиілігі ең жоғары болады. Бұл аймақта құрғай наурыз және қазан айлары аралығында, күндіздің екінші жартысында және кешкі уақытта болады, ал мамыр мен қыркүйек айларында ең көп жауады. Шайен, Вайоминг – Солтүстік Америкадағы құрғайға ең бейім қала, бір маусымда орташа есеппен тоғыз-он құрғай болады. Дәстүрлі түрде, осы зерттеулерге негізделген алгоритмдерді пайдалана отырып, компьютер арқылы радар деректерінен құрғайдың мөлшері мен түсу ықтималдығын бағалауға болады. Кейбір алгоритмдерде құрғайдың еруін және жерде қандай қалдықтар қалады екенін бағалау үшін мұздың қату деңгейінің биіктігі ескеріледі. Кейбір шағылыстыру үлгілері метеорологтар үшін де маңызды. Мысалы, үш денеге шашырау тікенектері. Бұл радардан шыққан энергияның құрғайға тиюі және жерге бұрылуының нәтижесі, онда олар құрғайға қайта бұрылып, содан кейін радарға жетеді. Энергияның құрғайдан жерге және кері қайтуына, құрғайдан радарға тікелей кеткен энергияға қарағанда көбірек уақыт керек болады, ал эхо радардан құрғайдың радиалды жолындағы нақты орналасқан жерінен алыс орналасқан, әлсіз шағылыстыратын конус құрайды. Соңғы кезде ауа райы радарының поляризациялық қасиеттері құрғай мен қатты жаңбырды ажырату үшін талданады. Дифференциалдық шағылыстыруды көлденең шағылыстырумен біріктіру әртүрлі құрғай жіктеу алгоритмдеріне әкелді. Жасанды сигналдардың жиілігі жоғары болғанымен, осы әдісті қолдану үшін спутниктен алынған суреттер қолданыла бастады.

Өлшемі және соңғы жылдамдығы

Аяздың мөлшерін оның диаметрін сызғышпен өлшеу арқылы ең жақсы анықтауға болады. Егер сызғыш болмаса, аяздың мөлшері көбінесе оның мөлшерін тиын сияқты белгілі заттармен салыстыру арқылы көзбен бағаланады. Тауық жұмыртқалары, бұршақ және шыны теңдес сияқты заттарды аяздың мөлшерін салыстыру үшін пайдалану олардың әртүрлі өлшемдеріне байланысты дәл емес. Ұлыбританиядағы TORRO ұйымы да аяз бен аязды дауылдарды бағалау шкаласын қолданады. Әуежайда байқалған жағдайда, аяздың мөлшеріне қатысты жер бетіндегі ауа райы бақылауында METAR коды қолданылады. METAR кодында GR ірі аязды білдіреді, оның диаметрі кем дегенде GR француз тіліндегі grêle сөзінен шыққан. Кішкентай аяз бен қар бөлшектерін белгілеу үшін GS коды қолданылады, ол француз тіліндегі grésil сөзінің қысқартылған түрі. Аяздың соңғы жылдамдығы, яғни жерге түскендегі жылдамдығы өзгеріп отырады. Диаметрі шамамен 2 см аяздың жылдамдығы секундына 9 м/с, ал диаметрі 5 см аяздың жылдамдығы секундына 18 м/с болады деп есептеледі. Аяздың жылдамдығы оның мөлшеріне, соқтығысу коэффициентіне, онымен бірге соққан желдің күшіне, жаңбыр тамшыларымен немесе басқа аязбен соқтығысуына және аяздың жылы ауа қабатынан өтетін кезінде еруіне байланысты. Аяз шар тәрізді болмағандықтан, оның соқтығысу коэффициентін және жылдамдығын дәл есептеу қиын.

Объектілердің өлшемдерін салыстыру

АҚШ-та Ұлттық ауа райы қызметі шеге мөлшерін күнделікті қолданыстағы заттармен салыстырады. Диаметрі 1 дюймнен асатын шегелер "қауіпті" деп белгіленеді. +NWS Шеге өлшемдерінің кестесі Диаметр (дюйм) Күнделікті зат 0.25 0.375 Бұршақ 0.50 Кішкентай шыны шар 0.75 1 теңге 0.88 5 теңге 1.00 (15/16") 25 теңге 1.25 Жарты доллар 1.50 Жаңғақ/Пинг-понг допшесі 1.75 Гольф допшесі 2.00 Лайм 2.50 Теннис допшесі 2.75 Бейсбол допшесі 3.00 Үлкен алма 4.00 Софтбол допшесі 4.50 Грейпфрут 4.75 5.00 Компьютерлік CD/DVD

Жаңбырлы дыбыстар жазбалары

Мегакриометеорлар – найзағаймен байланысты емес мұздың ірі кесектері, Дүниежүзілік метеорологиялық ұйым тарапынан ресми түрде "ауа шегі" деп танылмайды. Ауа шегі – найзағаймен байланысты мұздың жиынтығы. Сондықтан мегакриометеорлардың ерекше сипаттамалары туралы мәліметтер ауа шегінің рекордтары ретінде келтірілмейді. Ең ауырсы: Бангладеш, Гопалгандж ауданы, 1986 жылғы 14 сәуір. Ресми өлшенген ең үлкен диаметрі: диаметр, шеңбері; АҚШ, Оңтүстік Дакота штаты, Вивиан қаласы, 2010 жылғы 23 шілде. Ресми өлшенген ең үлкен шеңбері: шеңбері, диаметрі; АҚШ, Небраска штаты, Аврора қаласы, 2003 жылғы 22 маусым. Ең көп орташа жауын-шашын мөлшері: Кенияның Керичо қаласында жылына орта есеппен 50 күнге жуық ауа шегі жауады. Керичо экваторға жақын орналасқан және 2195 метр биіктікте жатуы, оның ауа шегі жиі жауатын аймақ болуына себеп болады. Керичо бір жыл ішінде 132 күн ауа шегін тіркеген рекордты иеленеді.

Қауіптер

Аяз шегі үлкен зиян келтіруі мүмкін, әсіресе автомобильдерге, ұшақтарға, люктерге, шыныдан жасалған шатырлы ғимараттарға, малға және көбінесе егінге. Аяздың шатырға келтірген зақымы көбінесе одан әрі құрылымдық зақымдар байқалғанға дейін, мысалы, жарықтар немесе сызақтар пайда болғанға дейін көрінбейді. Аяздың келтірген зақымын анықтау тік шатырларда және жалпақ шатырларда ең қиын, бірақ барлық шатырлардың өзіндік аяз зақымын анықтау мәселелері бар. Металл шатырлар аязға біршама төзімді, бірақ олар майда сызаттар және зақымдалған жабындар түрінде косметикалық зақымдар жинауы мүмкін. Аяз – ұшақтар үшін ең қауіпті дауыл құбылысының бірі. Аяздың диаметрі артқанда, ұшақтар бірнеше секунд ішінде қатты зақымдануы мүмкін. Жерде жиналған аяз да ұшақтардың қонуына қауіпті болуы мүмкін. Аяз автомобиль жүргізушілері үшін жиі мазасыздық тудырады, көлік құралын қатты бүлдіріп, гаражда немесе қорғау материалымен жабылмаған жағдайда, желдеткіштерді және терезелерді жарып немесе тіпті сындырып жіберуі мүмкін. Бидай, жүгері, соя және темекі аяздың зиянына ең сезімтал дақылдар болып табылады. Сирек жағдайларда, ірі аяз адамға мидың шайқалуына немесе өлімге әкелетін бас жарақатына себеп болуы мүмкін. Тарих бойы аяз шашырауы қымбатқа түсетін және өлімге әкелетін оқиғалардың себебі болды. Ең ерте белгілі оқиғалардың бірі 9 ғасырда Үндістанның Уттаракханд штатындағы Рупкундта болды, онда 200-ден 600-ға дейін көшпенділердің аяздың крикет добының мөлшеріндегі зақымдарынан қайтыс болғандары айтылады.

Жинақталу

Құрқылдаған дауылмен байланысты жерде жиналатын тар аймақтар шек жолақтары немесе шек тасқындары деп аталады, олар дауыл өткеннен кейін спутник арқылы анықталуы мүмкін. Шек қаһары әдетте бірнеше минуттан 15 минутқа дейін созады. Тереңдігі туралы мәліметтер келтірілген. Шекпен қабатпен жабылған ландшафт көбінесе жиналған қармен жабылған ландшафтқа ұқсайды және шекпенің кез келген маңызды жиналуы көлік және инфрақұрылымға қар жиналуы сияқты, бірақ кішірек аумақта шектеу әсерін тигізеді. Жиналған шек су бұрқақтарын бітеп, су тасқынына себеп болуы мүмкін, ал шек су тасқынымен бірге тасылып, төменгі биіктіктерде қарға ұқсас лайлы қоспаға айналады. Сирек жағдайларда, дауыл тұрақтап немесе дерлік тұрақтап, көп мөлшерде шек жауып, маңызды жиналу тереңдігі пайда болады; мұндай жағдайлар көбінесе таулы аймақтарда болады, мысалы, 2010 жылдың 29 шілдесінде Колорадо штатының Боулдер округінде бір фут шек жиналған жағдай. 2015 жылдың 5 маусымында Колорадо штатының Денвер қаласындағы бір блокқа төрт футқа дейін шек жауды. Бал арасы мен пинг-понг доптарының мөлшеріндегі шектер, жаңбыр мен күшті желмен бірге жауды. Шек тек бір ғана аймаққа жауды, ал қоршаған аумақ зардап шекпеді. Ол кешкі сағат 22:00-ден 23:30-ға дейін бір жарым сағат бойы жауды. Боулдердегі Ұлттық ауа райы қызметінің метеорологы: "Бұл өте қызықты құбылыс. Біз дауылдың тоқтағанын көрдік. Ол бір кішкентай аумақта көп мөлшерде шек жаудырды. Бұл метеорологиялық нәрсе". Аймақты тазалауға пайдаланылған тракторлар 30-дан астам жүк көлігін шекпенің көмегімен толтырды. Колорадоның алдыңғы беткейінде 30 минут ішінде 200 мм-ден астам шек жиналған төрт күнге қатысты зерттеулер осы оқиғалардың синоптикалық ауа райы, радар және молния сипаттамаларында ұқсас үлгілерді бөлісетінін көрсетті, бұл осы оқиғаларды олардың пайда болуына дейін болжау мүмкіндігін көрсетеді. Бұл саладағы зерттеулерді жалғастырудағы негізгі мәселе - шек диаметрінен айырмашылығы, шек тереңдігі туралы жиі хабарланбайды. Деректердің жетіспеушілігі зерттеушілер мен болжаушыларды операциялық әдістерді тексеру кезінде қараңғыда қалдырады. Колорадо университеті мен Ұлттық ауа райы қызметі арасындағы ынтымақтастық жалғасуда. Бірлескен жобаның мақсаты - халықтың көмегін сұрап, шек жиналу тереңдігінің деректер базасын құру.

Басу және алдын алу

Орта ғасырларда Еуропалықтар ақ жаңбырдан және оның егістерге келтіретін зиянынан сақтану үшін шіркеу қоңырауларын соғып, зеңбіректерден оқ атқан. Осы тәсілдің жаңартылған түрлері бүгінде жаңбыр шақырушы машиналар түрінде қолжетімді. Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін бұлттарды тұқымдау арқылы ақ жаңбырдың қаупін азайтуға тырысты, бірақ бұл нәтижелер Батыста жүргізілген рандомизацияланған сынақтарда қайталанбады. 1965-2005 жылдар аралығында 15 ел ақ жаңбырдың алдын алу бағдарламаларын іске асырды.