Cirrus

Cirrus
	; Chmury rodzaju Cirrus. Cirrus fibratus intortus i Cirrus spissatus
Skrót nazwy	Ci
Symbol
Piętro	wysokie
Gatunki	Cirrus fibratus, Cirrus uncinus, Cirrus castellanus, Cirrus spissatus
Odmiany	radiatus, intortus, vertebratus, duplicatus
Wysokość podstawy	6000–12000 m
Skład	kryształki lodu
	Multimedia w Wikimedia Commons

Cirrus (Ci) – chmura pierzasta. Należy do chmur wysokich, zbudowanych z kryształków lodu. Chmury piętra wysokiego występują w górnej troposferze. Podstawa chmur pierzastych może wystąpić powyżej wysokości o temperaturze powietrza 0 °C, wyżej w atmosferze tropikalnej, niżej w obszarach polarnych. W Europie, chmura cirrus może występować na wysokości od 6000 do 12 000 m. Temperatury w chmurach cirrus wynoszą zwykle od −10 °C do −40 °C. Tropopauza jest naturalną barierą dla wierzchołków chmur pierzastych. Typowa chmura cirrus wyglądem przypomina nici pajęcze, delikatne włókna, „włosy anielskie”, pierze, nierzadko też kłaczki lub loczki.

Morfologia (kształt)

Poza mniej lub bardziej zdefiniowanym wyglądem pierzastym, często obserwowaną i łatwo rozpoznawalnym gatunkiem chmury pierzastej jest Cirrus uncinus – ‘chmury pierzaste haczykowate’ lub cirrus przecinkowaty. Kształt haczykowaty (przecinkowaty) wynika z różnic w prędkości wiatru na różnych poziomach. Opadające kryształki lodu znajdują się w powietrzu o coraz mniejszej lub coraz większej prędkości, co powoduje charakterystyczny, wyciągnięty, haczykowaty wygląd. Natomiast zaczątek chmur Cirrus uncinus jest powodowany przypuszczalnie konwekcją.

Gatunki chmur pierzastych (Cirrus)

Rodzaj Cirrus obejmuje kilka gatunków chmur lodowych w troposferze. Chmury Cirrus fibratus niekiedy są tak jednorodne, że przy dużym kącie wysokości Słońca niezauważalne gołym okiem.

Cirrus fibratus (Ci fib) ‘pierzaste włókniste’;
Cirrus uncinus (Ci unc) ‘pierzaste haczykowate’;
Cirrus castellanus (Ci cas) ‘pierzaste wieżyczkowate’;
Cirrus spissatus (Ci spi) ‘pierzaste gęste’;
Cirrus floccus (Ci flo) ‘pierzaste kłaczkowate’.

Odmiany chmur pierzastych

Wśród gatunków cirrusów można wyróżnić następujące odmiany:

intortus (in) ‘potargane’;
radiatus (ra) ‘promieniste’, włókna ułożone prostoliniowo;
vertebratus (ve) ‘ościste’, w kształcie szkieletu ryby;
duplicatus (du) ‘rozdwojone’, wielowarstwowe.

Mikrofizyka

Chmury Cirrus fibratus vertebratus

Mikrofizyka chmur pierzastych jest stosunkowo prosta. Cirrusy zbudowane są wyłącznie z kryształków lodu głównie w kształcie heksagonalnych (sześciokątnych) płytek lub heksagonalnych kolumn. Nukleacja (początek krystalizacji) kryształów lodu w troposferze jest przypuszczalnie heterogeniczna, co oznacza, że jej zarodkami są zanieczyszczenia. Koncentracja kryształów lodu w górnej troposferze jest trudna do przewidzenia i istnieje szereg hipotez wyjaśniających, dlaczego jest ona często wyższa niż można by to ocenić na podstawie ilości lodowych jąder nukleacji. Kryształy tworzące chmury cirrus są dość jednorodne i nie wykazują ogromnej zmienności obserwowanej w kryształach lodu na powierzchni Ziemi. Masa kryształów lodu wydaje się być skorelowana ze zmniejszającą się temperaturą otoczenia, aczkolwiek korelacja ta nie jest bardzo wyraźna. Chmury lodowe rodzaju Cirrus występują także w atmosferze polarnej i w stratosferze, chociaż ich nazewnictwo jest mniej ustalone. W atmosferze polarnej chmury lodowe nazywane są polarnymi chmurami stratosferycznymi (PSC) i są w dużym stopniu odpowiedzialne za dziurę ozonową. Temperatury są wtedy niższe od –40 °C, a nukleacja kryształów lodu może przybierać inne formy, np. kryształy sześcienne.

Powiązane zjawiska meteorologiczne

W szerokościach umiarkowanych chmury cirrus są zwykle jednym z pierwszych zwiastunów nadchodzącego ciepłego frontu atmosferycznego, a zatem pogorszenia pogody. Dzieje się tak dlatego, że ciepłe, wilgotne powietrze wślizguje się nad powietrze zimne, podobnie jak to ma miejsce w (nachylonym) pasie transmisyjnym, dostarczając wilgotności do wysokich warstw atmosfery. Para wodna, krystalizując się na lodowych jądrach nukleacji, tworzy chmury lodowe.

Cirrusy pojawiają się najczęściej na bezchmurnym niebie. Czasem występują razem z chmurami cirrostratus (łac. ‘warstwowopierzaste’) i cirrocumulus (łac. ‘kłębiastopierzaste’) – taka sytuacja oznacza, że przełom pogody jest już bardzo posunięty.

Wyróżnić można tutaj kilka odmiennych sytuacji:

gdy cirrusy przekształcają się w warstwę chmur cirrostratus, oznacza to zbliżanie się frontu ciepłego;
szybkie pojawienie się cirrusów razem z poziomymi chmurami cumulus oznacza nadciąganie chłodnego powietrza z północy lub północnego zachodu,
wolno przesuwające się ze wschodu na zachód czasem występują podczas ustalonej pięknej pogody.

W atmosferze w strefie międzyzwrotnikowej, częste są cirrusy, których grubość optyczna jest bardzo mała, tak że nie są dostrzegalne gołym okiem.

Odmianą chmur lodowych w atmosferze tropikalnej są cirrusy związane z intensywną konwekcją – kowadłem chmur konwekcyjnych.

Cirrusy powstają także z rozpadu smug kondensacyjnych samolotów lecących na wysokości tropopauzy.

Chmury pierzaste można również obserwować pod koniec dnia, w którym powstawały bardzo mocno rozbudowane chmury konwekcyjne pompujące parę wodną z warstwy granicznej do górnych warstw atmosfery.

Powiązane zjawiska optyczne

Fragment łuku okołozenitalnego na cirrusie powstałym ze wstęgi kondensacyjnej

Obecność sześciokątnych (heksagonalnych) kryształków lodu związana jest z fascynującymi zjawiskami optycznymi typu halo takie jak: łuk okołozenitalny, słońca poboczne oraz kilkoma innymi. Na podstawie obserwacji fotometeorów takich jak halo, można określić wielkość sześciokątnych kryształków lodu, ich ułożenie w atmosferze, a nawet to czy zawierają niedoskonałości. Dla przykładu zjawisko pełnego halo występuje tylko wtedy, kiedy kryształy lodu ułożone są losowo w atmosferze lub kiedy kilka kryształów jest złączonych ze sobą.

Na podstawie analizy zdjęć satelitarnych chmur wysokich, można określić prędkość wiatru na poziomie występowania chmur.

Klimat i chmury pierzaste

Jedną z hipotez ogólnych zmian klimatu jest oddziaływanie chmur lodowych rodzaju cirrus poprzez sprzężenie zwrotne z parą wodną transportowaną do górnych warstw atmosfery.

Innym czynnikiem powodującym zwiększone stężenie pary wodnej może być transport samolotowy i zwiększona nukleacja kryształów lodu.

Cirrusy związane z intensywną konwekcją w atmosferze tropikalnej mogą, poprzez zmniejszenie stopnia nasłonecznienia, ograniczać temperaturę powierzchni oceanu (tzw. hipoteza termostatu w tropikach).

Chmury lodowe mają różny wpływ na temperaturę Ziemi w atmosferze tropikalnej i w atmosferze polarnej. Dzieje się tak dlatego, że chmury (a) odbijają przychodzące promieniowanie słoneczne; (b) oddziaływają z wychodzącym od Ziemi promieniowaniem podczerwonym (tzw. efekt cieplarniany). Niezależnie od wysokości i szerokości geograficznej, chmury cirrus odbijają promieniowanie słoneczne, zmniejszając w ten sposób jego ilość dochodzącą do powierzchni Ziemi. Albedo słoneczne chmur cirrus może się zmieniać od znikomego do nawet 50–70% w atmosferze tropikalnej. Natomiast efekt cieplarniany chmur cirrus zależy od szerokości geograficznej ze względu na ilość pary wodnej przy powierzchni Ziemi.

Symbol, którym oznacza się chmury rodzaju Cirrus: