Debesys – vandens garų kondensacijos produktas. Jie susidaro, kai vandens garų prisotintas šiltas oras kyla aukštyn ir ten atvėsta iki rasos taško temperatūros. Ore esantys vandens garai kondensuojasi į vandens lašelius ir ledo kristalėlius. Pačių didžiausių lašelių (kristalėlių) spindulys siekia 0,1 mm, o mažiausio – maždaug 0,001 mm. Dažniausiai debesyje esančių lašelių spindulys siekia nuo 0,005 iki 0,01 mm. Paprastai kiekvienu momentu debesyje yra įvairaus didumo lašelių. Vidutiniškai viename atmosferos oro kilograme yra apie 2,34 g vandens garų.
Kodėl jie nekrinta? Lašeliai ir ledo kristalėliai kybo ore dėl trinties ir keliamosios jėgos. Dalelės, palyginus su mase, turi gana didelį paviršių. Dėl to jų kritimą žemyn smarkiai stabdo oro pasipriešinimas. Lašeliai iš debesies iškrinta tik tada, kai jų kritimo greitis didesnis už vertikaliųjų srautų greitį.
Debesų susidarymui reikalingi kondensacijos branduoliai. Kai oras sausas, viename jo kubiniame centimetre susikaupia iki 100 000 dulkių dalelių ar kitų kondensacijos branduolių. Reikia, kad vandens lašeliai turėtų prie ko prisitvirtinti – mažų ore sklandančių dalelyčių, kurias gali sudaryti druskos kristalėliai, žiedadulkės, dulkių dalelės arba didelis kiekis Aitkeno branduolių. Prie tokių branduolių prikimba maži vandens lašeliai arba ledo kristalėliai ir pradeda formuoti debesis. Be šių branduolių visiškai švariame ore debesys negalėtų susidaryti.
Vidutinis Žemės rutulio debesuotumas lygus 5,5 balo, t. y. kiekvienu momentu truputį daugiau kaip pusė Žemės rutulio padengta debesimis. Virš žemynų debesuotumas būna šiek tiek mažesnis (apie 4,8-4,9 balo), o virš vandenynų – didesnis (apie 5,7-5,8 balo).
Debesuotumas
+
Debesuotumu vadinama matoma debesų visuma dangaus skliaute, išreiškiama balais (10 balų sistemoje) ar oktantais (vienas oktantas – aštuntoji dangaus skliauto dalis). Debesų kiekis nustatomas pagal debesimis užimto dangaus skliauto dalį (debesų kiekis įvairiose skliauto dalyse yra sumuojamas).
Debesuotumas matuojamas automatiniu lazeriniu debesomačiu (ceilometru) (1 pav.), kuris apskaičiuoja paskutinių 30 minučių debesuotumą, fiksuodamas debesų kiekį virš konkretaus taško (virš prietaiso) ir išreiškiamas oktais (8 oktų sistemoje). Debesų kiekis nustatomas pagal debesimis užimto dangaus skliauto dalį (debesų kiekis įvairiose skliauto dalyse yra sumuojamas), 0 oktų fiksuojama tuomet kai dangus yra giedras, 8 oktai – pilnai aptrauktas debesimis.
Lazerinis impulsas siunčiamas vertikaliai ir atspindėtas jo signalas aptinkamas imtuvo. Laiko skirtumas tarp išsiųsto lazerinio impulso ir aptikto grįžusio išsklaidyto signalo parodo apatinį debesų pagrindo aukštį. Vienu metu gali aptikti 3 debesų sluoksnius. Jeigu apatinė debesų riba dėl kritulių ar rūko išplaukusi, matuojamas vertikalus matomumas. Debesuotumas automatiniu matuokliu nustatomas 4 atskiruose lygiuose, duomenys į duomenų bazę perduodami kas 1 val.
1 pav. Automatinis debesomatis
Debesų forma (tipai)
+
Debesų formos, jų rūšys ir atmainos pradedamos nustatinėti, kai debesys dengia 0,5 oktanto ir daugiau dangaus.
Pirmiausia nustatoma danguje vyraujanti (gausiausia) debesų forma, po to mažėjančia išplitimo tvarka ir likusios rūšys.
1803 m. anglų chemikas L. Hovardas (Howard) pateikė aprašomojo pobūdžio debesų klasifikaciją (morfologinę), kurioje jis debesis suskirstė pagal aukštį į 4 grupes, o pagal pavidalą į 10 pagrindinių rūšių ir suteikė jiems lotyniškus vardus, kurie taikomi ir dabar. Skiriami trys pagrindiniai debesų tipai: plunksniniai (Cirrus – „garbana”, Ci), kamuoliniai (Cumulus – „krūva”, Cu) ir sluoksniniai (Stratus – „sluoksnis”, St). Greta šių pagrindinių debesims apibūdinti vartojami dar du terminai: lietaus (nimbus) ir aukštieji (altus). Jungiant šiuos 5 terminus įvardijamos įvairios debesų rūšys.
Pagal aukštį nuo žemės paviršiaus debesys skirstomi į tris aukštus (žr. pav.): viršutinio aukšto debesų pagrindas vidutinėse platumose yra 6000-13000 m; vidurinio – 2000-7000 m; žemutinio – iki 2000 m. Apatiniam aukštui priklauso ir vertikaliojo vystymosi debesys (Cu cong ir Cb), kurie kartais apima visus aukštus. Pastarieji debesys ir jų porūšiai priskirti specialiai vertikaliojo išsivystymo debesų grupei. Pagrindinių formų, rūšių ir atmainų klasifikacija pateikta WMO Tarptautiniame Debesų atlase ir Vadovą debesims pažinti Definitions of clouds | International Cloud Atlas
Nustatinėjant debesų formas, jų rūšis ir atmainas reikia vadovautis ne tik Debesų atlaso nuotraukomis, tačiau atkreipti dėmesį ir į kitus tam tikroms rūšims būdingus požymius, struktūrą, aukštį ir t. t. Debesų aukštų ribos yra orientacinės, nes faktinis vienų ir tų pačių formų debesų aukštis yra nepastovus ir priklauso nuo debesų susidarymo pobūdžio, vietinių sąlygų bei sezono (metų laikų), pietinėse platumose debesų aukštis yra didesnis negu šiaurinėse. Nustatant vieną ar kitą debesų rūšį svarbu atkreipti dėmesį į: debesų kilmę ir jų tolimesnį vystymąsi bei transformavimąsi į kitas rūšis ar formas; optinius reiškinius (švytinčius ratus aplink Saulę ar Mėnulį, prošvaistes ir pan.); iš debesų krintančių kritulių intensyvumą, jų pobūdį bei trukmę. Orlaivių pėdsakų kondensacijos juostų pėdsakų formos nustatomos pagal tuos pačius kriterijus, kaip ir įprastų debesų.
Balti ruožai, kuriuos lėktuvai palieka danguje, vadinami kondensaciniais pėdsakais (angl. contrails). Meteorologijoje jie žymimi kaip kondensaciniai pėdsakai (C). Jie susidaro, kai lėktuvo variklių išmetami vandens garai labai šaltame aukštutiniame ore kondensuojasi ir užšąla į smulkius ledo kristalus.
Jei pėdsakas greitai išnyksta, tai paprastai būna trumpalaikis kondensacinis pėdsakas. Jei išlieka ilgai ir plečiasi, jis gali palaipsniui išsisklaidyti į ploną debesuotumą, panašų į plunksninius debesis (Cirrus). Tokie debesys kartais vadinami Cirrus homogenitus – žmogaus veiklos suformuotais plunksniniais debesimis.
Stratus – žemi, pilki debesys, dažnai atnešantys dulksną
Cumulonimbus – aukšti, audrą sukeliantys debesys
Pagrindinis debesų dešimtukas
1. Plunksniniai (Cirrus, Ci 7-16 km) — viršutinio aukšto ploni, pavieniai, balti debesys. Gali turėti plunksnų išvaizdą.
2. Plunksniniai kamuoliniai (Cirrocumulus, Cc 7-13 km) — viršutinio aukšto debesys: ploni, balti garbanėlių ar dribsnių formos.
3. Plunksniniai sluoksniniai (Cirrostratus, Cs 7-13 km) — viršutinio aukšto permatomi balkšvo šydo debesys. Šviečiant Saulei arba Mėnuliui susidaro drignė arba halas.
4. Aukštieji kamuoliniai (Altocumulus, Ac 2-7 km) — vidutinio aukšto balti bei pilkšvi, panašūs į bangas, dribsnius, „avinukus“, vatos kamuoliukus debesys. Saulę ir Mėnulį gali juosti vainikas.
5. Aukštieji sluoksniniai (Altostratus, As 2-7 km) — vidutinio aukšto pilki vienodi (lyg skraistė) pluoštai dažniausiai dengia visą dangų. Pro jų šydą silpnai matosi Saulė.
6. Kamuoliniai (Cumulus, Cu 2-7 km) — vidutinio aukšto, vertikalaus išsivystymo balti debesų kamuoliai, primenantys supiltą medvilnę, vatą ar žiedinį kopūstą; ryškūs debesų kontūrai su tamsesniu pagrindu.
7. Sluoksniniai (Stratus, St iki 2 km) — apatinio aukšto debesys, pilki, žemi vienalyčiai debesys, kurie dengia visą dangų. Jie gali nusileisti net iki 60 metrų arba susidaryti yrant ir pakylant rūkui.
8. Sluoksniniai kamuoliniai (Stratocumulus, Sc 0-2 km) — apatinio aukšto debesys, stori pilki, po kuriais gali būti ir tamsesnių arba šviesesnių debesų lopų arba bangų.
9. Sluoksniniai lietaus (Nimbostratus, Ns iki 2 km) — apatinio aukšto debesys, kuriuos sudaro tankus, storas, pilkas debesų sluoksnis.
10. Liūtiniai kamuoliniai (Cumulonimbus, Cb) — labai ištęsti į aukštį, galingi „priekalo“ formos audros, „kalbantieji“ debesys — debesų karaliai, galintys pasiekti pačius aukščiausius troposferos sluoksnius.
Ką pranašauja debesys
Debesys — patikimiausi orų pranašai, todėl mokant skaityti jų „knygą” galima numatyti galimas orų permainas ir reiškinius.
Aukštieji debesys Ci, Cs, Cc bei vidurinio aukšto debesys Ac, As rodo oro permainas, kurios bus maždaug po poros dienų. Šių debesų kiekis didėja, juos ima keisti žemutinio sluoksnio, vandens pritvinkę debesys nuo Žemės pakilę vos iki 2 km, tai pilki sluoksniniai debesys, kurie atneša lengvą lietų arba sniegą.
Jei danguje susidaro kamuoliniai sluoksniniai debesys, dažniausiai nusistovi giedri orai.
Išskirtinę grupę sudaro vertikaliai išsidriekę debesys. Jie atrodo įspūdingai tarsi vatos kalnai, didžiuliai kamuoliai, o kai kada galima pamatyti įvairių figūrų, „drakonų” — tai kamuoliniai debesys giedrą žada, bet jei juos pakeičia pajuodęs „priekalas” — lauk liūties, perkūnijos ir krušos. Kai dangų padengia žemi švininiai ištisiniai lietaus debesys — lis arba snigs ilgai ir nuobodžiai.
Paslaptingi aukščiausiai esantys debesys (taurieji)
Tai retai pasitaikantys perlamutriniai (28—30 km aukštyje), matomi žiemą, ir sidabriniai (75—90 km aukštyje), matomi vasarą prieš saulėtekį arba saulėlydžio metu, kai Saulė 5—13° nusileidusi žemiau horizonto.
Debesų aukščiu vadinamas atstumas tarp apatinės debesų ribos ir žemės paviršiaus. Jeigu debesys būna nevienodame aukštyje, o pačių žemiausių plaukiančių debesų aukščio debesomatis neišmatuoja dėl gedimo, tai būtina nustatyti vizualiai.
Įvertinti debesų aukštį vizualiai įmanoma tik turint ilgalaikę stebėjimų praktiką, reikia žinoti debesų rūšių, atmainų ir aukščio tarpusavio priklausomybę. Vizualiai nustatinėti geriausia stebint 45 laipsnių kampu virš horizonto plaukiančių debesų aukštį, jį santykinai palyginant su žinomais aplinkinių objektų atstumais. Vizualinį debesų aukščio nustatymą palengvina aukšti objektai, tokie kaip televizijos, radijo bokštai. Jeigu debesys yra tokie žemi, kad beveik siekia medžių viršūnes, pastatus ir t. t.,reikia žymėti, kad jų aukštis yra mažiau kaip 50 m.
