O chmurach

Chmura, mówiąc najogólniej, to znajdujące się w powietrzu kropelki wody i/lub kryształki lodu – na tyle małe (lekkie), że są swobodnie unoszone przez powietrze.

Międzynarodowa Organizacja Meteorologiczna (WMO) definiuje chmurę jako: „hydrometeor składający się z drobnych cząstek ciekłej wody i/lub lodu, zawieszonych w atmosferze i zazwyczaj nie stykających się z powierzchnią ziemi.” Przez „meteor” WMO rozumie zjawisko obserwowane w atmosferze lub na powierzchni ziemi, w który ma miejsce unoszenie, opadanie lub osadzanie cząstek materii stałej lub ciekłej. „Hydro”-meteor to szczególny przypadek meteoru – taki, w którym udział biorą tylko cząstki wody. Pojęcie chmury zawęża pojęcie hydrometeoru wyłącznie do cząstek unoszących się w atmosferze, tym samym odróżniając chmury od opadu i osadu atmosferycznego.

Stopień, w jakim niebo w danej chwili jest przykryte chmurami, określa się mianem zachmurzenia. Parametr ten przyjmuje wartości z zakresu od 0% (niebo bezchmurne) do 100% (zachmurzenie całkowite). Zachmurzenie można określać w odniesieniu do wszystkich chmur występujących na niebie (zachmurzenie ogólne), lub do chmur poszczególnych pięter, czy rodzajów (zachmurzenie cząstkowe).

Dlaczego badamy chmury?

Są dwa zasadnicze powody, dla których meteorolodzy i klimatolodzy zajmują się chmurami:

• bilans energetyczny – ze względu na swoje albedo („jasność”) chmury odbijają bardzo dużo promieniowania słonecznego, które dociera do Błękitnej Planety. Jednocześnie chmury są zbudowane z wody, więc zachowują się tak samo, jak para wodna – zatrzymują ciepło w atmosferze (chmurowy efekt cieplarniany). Efekt albedo przeważa jednak nad efektem cieplarnianym i w skali całego globu chmury przyczyniają się do ochładzania atmosfery.
• bilans hydrologiczny – chmury są kluczowym elementem cyklu hydrologicznego w przyrodzie. Stanowią etap pośredni między parą wodną a deszczem/śniegiem; bywają nawet wprost nazywane „fabrykami deszczu”. Wyeliminowanie chmur z atmosfery doprowadziłoby do niewyobrażalnej degradacji życia na lądach i przekształciło powierzchnie kontynentów w pustynie.

Jak obserwujemy chmury?

Istnieje wiele technik obserwacji chmur i wyznaczania zachmurzenia. Dominują dwie: obserwacje satelitarne i wizualne obserwacje naziemne. Dane zbierane tymi metodami pozwalają na opracowywanie map zachmurzenia w skali całej planety (w terminologii angielskiej opracowania takie określa się mianem cloud climatology).

• Obserwacje wizualne – wykonywane są przez obserwatorów na stacjach meteorologicznych. Nie wymagają żadnego instrumentarium, dzięki czemu zyskały duża popularność. Choć cechują się dużym subiektywizmem (czynnik ludzki), to właśnie obserwatorom naziemnym zawdzięczamy najdłuższe klimatologiczne serie obserwacji chmur (ponad stuletnie).
• Obserwacje satelitarne – bazują na technikach teledetekcji i są wykonywane zdalnie, za pomocą różnego rodzaju radiometrów obrazujących i profilujących. Jako jedyne są w stanie objąć zasięgiem całą planetę i to w sposób stosunkowo jednorodny. Można je reinterpretować i korygować – w ślad za rozwojem technik analizy danych. Obejmują ostatnie 30-40 lat.