Những đám mây Mammatus ở Nepal Himalayas

Mammatus ( mamma ^[1] hoặc mammatocumulus), là một mô hình tế bào của các túi treo bên dưới nền tảng của đám mây, điển hình là các cơn mưa cumulonimbus, mặc dù chúng có thể được gắn vào các lớp khác của đám mây mẹ. Tên mammatus có nguồn gốc từ tiếng Latin mamma (có nghĩa là "bầu vú" hoặc "vú"). Theo WMO International Cloud Atlas, mamma là một tính năng bổ sung cho đám mây hơn là một chi, loài hoặc nhiều loại đám mây. Chúng được hình thành do không khí lạnh chìm xuống tạo thành các túi trái ngược với những đám mây bốc lên qua sự đối lưu của không khí ấm áp. Những thành tạo này được mô tả lần đầu tiên vào năm 1894 bởi William Clement Ley. ^[1][2][3]

Đặc điểm [ chỉnh sửa ]

Mammatus thường liên quan nhất đến các đám mây đe và cũng có sấm sét. Chúng thường kéo dài từ gốc của một cumulonimbus, nhưng cũng có thể được tìm thấy dưới altocumulus, altostratus, stratocumulus, và các đám mây xơ xác, cũng như các đám mây tro núi lửa. ^[4] Khi xảy ra ở cumulonimbus, mammatus thường là một cơn bão mạnh. hoặc thậm chí có thể là một cơn bão lốc xoáy (ở Hoa Kỳ). Do môi trường bị cắt xén mạnh mẽ trong đó hình thành động vật có vú, các phi công được khuyến cáo mạnh mẽ để tránh cumulonimbus với mammatus vì chúng chỉ ra sự nhiễu loạn do đối lưu gây ra. ^[5] Động vật có thể tạo ra thùy nhưng chúng không được gọi là động vật có vú. thùy mịn, rách hoặc vón cục và có thể mờ đục hoặc mờ. Bởi vì động vật có vú xuất hiện dưới dạng một nhóm các thùy, nên cách chúng tụ lại với nhau có thể thay đổi từ một cụm bị cô lập đến một trường mammae trải dài hàng trăm km để được tổ chức dọc theo một đường và có thể bao gồm các thùy không bằng nhau hoặc có kích thước tương tự nhau. Đường kính trung bình thùy của động vật có vú là 1 đường3 km và chiều dài trung bình 0,5 km. Một thùy có thể kéo dài trung bình 10 phút, nhưng toàn bộ cụm mamma có thể dao động từ 15 phút đến vài giờ. Chúng thường bao gồm nước đá, nhưng cũng có thể là hỗn hợp nước đá và nước lỏng hoặc bao gồm nước gần như hoàn toàn lỏng.

Đúng như vẻ ngoài đáng ngại của chúng, các đám mây mammatus thường là điềm báo của một cơn bão sắp tới hoặc hệ thống thời tiết khắc nghiệt khác. Điển hình gồm chủ yếu là đá, họ có thể kéo dài hàng trăm dặm mỗi chiều và hình cá nhân có thể vẫn rõ ràng tĩnh cho mười đến mười lăm phút tại một thời điểm. Mặc dù chúng có thể xuất hiện báo trước, chúng chỉ đơn thuần là các sứ giả – xuất hiện xung quanh, trước hoặc thậm chí sau thời tiết khắc nghiệt.

Các cơ chế hình thành giả thuyết [ chỉnh sửa ]

Sự tồn tại của nhiều loại đám mây mammatus khác nhau, mỗi loại có tính chất riêng biệt và xuất hiện trong các môi trường riêng biệt, đã đưa ra nhiều giả thuyết về sự hình thành của chúng , cũng có liên quan đến các dạng đám mây khác. ^{[4] [6]}

Một xu hướng môi trường được chia sẻ bởi tất cả các cơ chế hình thành được giả thuyết cho các đám mây của động vật có vú nhiệt độ, độ ẩm và động lượng (cắt gió) trên ranh giới không khí của đám mây / đám mây phụ, ảnh hưởng mạnh đến các tương tác trong đó. Sau đây là các cơ chế được đề xuất, mỗi cơ chế được mô tả với những thiếu sót của nó:

• Cái đe của đám mây tích lũy dần dần lắng xuống khi nó lan ra khỏi đám mây nguồn của nó. Khi không khí hạ xuống, nó ấm lên. Tuy nhiên, không khí có mây sẽ ấm lên chậm hơn (ở tốc độ trôi đi của độ ẩm) so với không khí phụ, không khí khô (ở tốc độ trôi nhanh của ruột thừa). Do sự nóng lên khác biệt, tầng mây / đám mây phụ gây mất ổn định và đảo ngược đối lưu có thể xảy ra, tạo ra một nền tảng đám mây sần. Vấn đề với lý thuyết này là có những quan sát về thùy của động vật có vú không hỗ trợ sự hiện diện của sụt lún mạnh ở thùy, và rất khó để phân tách các quá trình của bụi sao băng và sụt lún nền tảng đám mây, do đó làm cho nó không rõ ràng cho dù một trong hai quá trình đang xảy ra.
• Làm mát do bụi sao băng là một cơ chế hình thành thứ hai được đề xuất. Khi hydromete rơi vào không khí đám mây phụ khô, không khí chứa lượng mưa nguội đi do bay hơi hoặc thăng hoa. Bây giờ mát hơn không khí môi trường và không ổn định, chúng hạ xuống cho đến khi ở trạng thái cân bằng tĩnh, tại thời điểm đó, một lực phục hồi làm cong các cạnh của bụi phóng ngược lên, tạo ra hình dạng thùy. Một vấn đề với lý thuyết này là các quan sát cho thấy sự bốc hơi của nền tảng đám mây không phải lúc nào cũng tạo ra động vật có vú. Cơ chế này có thể chịu trách nhiệm cho giai đoạn phát triển sớm nhất, nhưng các quá trình khác (cụ thể là quá trình 1, ở trên) có thể đi vào hoạt động khi các thùy được hình thành và trưởng thành.
• Cũng có thể có sự mất ổn định ở nền tảng đám mây do tan chảy. Nếu cơ sở đám mây tồn tại gần đường đóng băng, thì việc làm mát trong không khí tức thời do tan chảy có thể dẫn đến đảo lộn đối lưu, giống như trong các quy trình trên. Tuy nhiên, môi trường nhiệt độ nghiêm ngặt này không phải lúc nào cũng có mặt.
• Các quá trình trên đặc biệt dựa vào sự mất ổn định của tầng mây phụ do hiệu ứng gia nhiệt hoặc tiềm ẩn. Giảm các hiệu ứng nhiệt động của bụi phóng xạ thủy văn, một cơ chế khác đề xuất rằng động lực học của bụi phóng xạ là đủ để tạo ra các thùy. Sự không đồng nhất trong khối lượng của hydromete dọc theo nền tảng đám mây có thể gây ra sự không đồng nhất dọc theo cơ sở. Lực ma sát và các cấu trúc giống như xoáy tạo ra vẻ ngoài thùy của bụi phóng xạ. Thiếu sót chính của lý thuyết này là vận tốc dọc trong các thùy đã được quan sát là lớn hơn tốc độ rơi của hydrometeors trong chúng; do đó, cũng cần phải có một lực ép xuống động.
• Một phương pháp khác, lần đầu tiên được đề xuất bởi Kerry Emanuel, được gọi là mất ổn định ngăn chặn dựa trên nền tảng đám mây (CDI), hoạt động rất giống như sự ràng buộc trên đỉnh mây đối lưu. Trong CDI, không khí có mây được trộn vào không khí dưới đám mây khô thay vì kết tủa vào đó. Tầng mây gây mất ổn định do làm mát bay hơi và động vật có vú được hình thành.
• Mây trải qua quá trình tái tổ chức nhiệt do hiệu ứng bức xạ khi chúng phát triển. Có một vài ý tưởng về việc bức xạ có thể khiến động vật có vú hình thành như thế nào. Một là, bởi vì các đám mây làm mát bức xạ (định luật Stefan-Boltzmann) rất hiệu quả ở phần ngọn của chúng, toàn bộ các đám mây nổi, mát mẻ có thể xâm nhập xuống dưới toàn bộ lớp và nổi lên như một loài động vật có vú ở dưới nền tảng đám mây. Một ý tưởng khác là khi nền tảng đám mây ấm lên do sự gia nhiệt bức xạ từ phát xạ sóng dài của bề mặt đất, cơ sở gây bất ổn và đảo lộn. Phương pháp này chỉ hợp lệ cho các đám mây dày quang học. Tuy nhiên, bản chất của các đám mây đe là chúng phần lớn được tạo thành từ băng và do đó tương đối mỏng về mặt quang học.
• Sóng trọng lực được đề xuất là cơ chế hình thành của các đám mây có vú được tổ chức tuyến tính. Thật vậy, các dạng sóng đã được quan sát thấy trong môi trường động vật có vú, nhưng điều này chủ yếu là do tạo ra sóng trọng lực như là một phản ứng với một bản cập nhật đối lưu bắt nguồn từ vùng nhiệt đới và lan ra dưới dạng sóng trên toàn bộ đe. Do đó, phương pháp này không giải thích được sự phổ biến của các đám mây mammatus trong một phần của đe so với phần khác. Hơn nữa, quy mô thời gian và kích thước cho sóng trọng lực và mammatus không khớp hoàn toàn. Các tàu sóng trọng lực có thể chịu trách nhiệm tổ chức động vật có vú chứ không phải hình thành chúng. ^[7]
• Sự mất ổn định của Kelvin Muff Helmholtz (KH) phổ biến dọc theo ranh giới đám mây và dẫn đến sự hình thành các phần lồi giống như sóng ( được gọi là Kelvin – Helmholtz billows) từ một ranh giới đám mây. Mammatus không ở dạng phôi K-H, do đó, người ta đề xuất rằng sự không ổn định có thể kích hoạt sự hình thành của các phần nhô ra, nhưng một quá trình khác phải tạo thành các phần lồi thành thùy. Tuy nhiên, nhược điểm chính của lý thuyết này là sự mất ổn định KH xảy ra trong môi trường phân tầng ổn định và môi trường động vật có vú thường ít nhất là hơi hỗn loạn.
• Sự bất ổn của Rayleigh Muff Taylor là tên được đặt cho sự bất ổn tồn tại giữa hai chất lỏng. mật độ khác nhau, khi mật độ của cả hai trên đỉnh chất lỏng ít đậm đặc hơn. Cùng với giao diện đám mây cơ sở / đám mây phụ, không khí dày đặc hơn, khí tượng thủy văn có thể gây ra sự trộn lẫn với không khí đám mây phụ ít đậm đặc hơn. Sự pha trộn này sẽ có dạng các đám mây mammatus. Vấn đề vật lý với phương pháp được đề xuất này là sự không ổn định tồn tại dọc theo giao diện tĩnh không nhất thiết phải được áp dụng cho giao diện giữa hai luồng khí quyển bị cắt.
• Cơ chế hình thành được đề xuất cuối cùng là mammatus phát sinh từ sự đối lưu Rayleigh-Bénard, nơi gia nhiệt vi sai (làm mát ở phía trên và sưởi ở phía dưới) của một lớp gây ra sự đảo lộn đối lưu. Tuy nhiên, trong trường hợp này của mammatus, cơ sở được làm mát bằng các cơ chế nhiệt động lực học đã đề cập ở trên. Khi cơ sở đám mây hạ xuống, nó xảy ra trên quy mô của thùy mammatus, trong khi tiếp giáp với các thùy, có một sự đi lên bù. Phương pháp này đã không được chứng minh là âm thanh quan sát và được xem là không có căn cứ.

Mức độ lớn của các cơ chế hình thành được đề xuất cho thấy, nếu không có gì khác, đám mây mammatus thường được hiểu kém. ^[1][8]

Thư viện [ ] sửa ]

• 

  Mây Mammatus ở Milan, Ý, vào tháng 7 năm 2005 vào một ngày rất nóng và ẩm không có gió

• 

  Mây Mammatus trên dãy núi Sierras de Córdoba, Argentina

• 
• 

  Đám mây Mammatus trên Bingley, Vương quốc Anh, sau cơn giông bão vào ngày 2 tháng 11 năm 2013

• 

  Đám mây Mammatus trên Austin, Texas, sau trận lũ Ngày tưởng niệm xối xả năm 2015.

• 

  Đám mây Mammatus trên Hoshiarpur ngày 20 tháng 5 năm 2016, Punjab, Ấn Độ

• 

  Đám mây Mammatus quan sát được ở Norwich Norfolk, Vương quốc Anh, 2015/05/24 ngay trước khi mặt trời lặn ở phía tây di chuyển về phía đông. Thời lượng 17 phút. Bình tĩnh thời tiết. Không mưa, 19 độ C.

• 

  Những đám mây mammatus cực kỳ đều đặn vào ngày 26 tháng 6 năm 2012 tại Regina, Saskatchewan, sau một cảnh báo bão nghiêm trọng và đồng hồ lốc xoáy.

Tài liệu tham khảo [ chỉnh sửa ]

Liên kết ngoài [ chỉnh sửa ]