Kastellanus - Castellanus

Ein castellanus (oder castellatus ) (von lateinisch castellanus , Burg) ist eine Wolke, die zumindest in ihrem oberen Teil kumuliförmige Ausstülpungen in Form von Türmchen aufweist, die ein zinnenartiges Aussehen verleihen . Einige dieser Türme sind höher als breit; sie haben eine gemeinsame Basis und scheinen in einer Linie angeordnet zu sein. Das Castellanus-Merkmal wird besonders deutlich, wenn die Wolken von der Seite betrachtet werden (dh von einem Aussichtspunkt auf einer Linie senkrecht zur Orientierungslinie).

Es ist eine Wolkenart, die zu den Wolkengattungen Cirrus , Cirrocumulus , Altocumulus und Stratocumulus gehört . Zu den Arten der Wolken gehören Cirrus castellanus , Cirrocumulus castellanus , Altocumulus castellanus und Stratocumulus castellanus . Manchmal wird von Cumulus castellanus gesprochen , aber der Typ wird nicht vom französischen nationalen meteorologischen Dienst Météo-France oder von der American Meteorological Society und der World Meteorological Organization anerkannt. Diese Wolken, die einige als Cumulus castellanus klassifizieren würden, haben typischerweise keine gemeinsame Basis und sind nicht in einer Linie angeordnet, wodurch sie sich in gewissem Maße von den allgemein anerkannten castellanus-Typen unterscheiden. Einige Wissenschaftler sind auch der Meinung, dass der Castellanus eine vollständige Wolkengattung sein sollte und nicht nur eine Wolkenart . Die Federal Aviation Administration betrachtet einen Castellanus implizit als eine vollständige Wolkengattung.

Physik

Image
Abbildung 1: Einzelliger Cumulonimbus, der aus einem Castellanus stammt

Alle Castellanus-Wolken zeigen, dass in ihrer Höhe eine instabile (oder bedingt instabile) Schicht existiert, aber nicht unbedingt unter der Wolke. Einige Wissenschaftler (Scorer, Corfidi) definieren einen Castellanus als eine Wolke, die durch die Freisetzung latenter Wärme während des Aufstiegs einer gesättigten thermischen Säule in einer instabilen (oder bedingt instabilen) Schicht in der Höhe entsteht. Die Wolke wird das Aussehen eines Truthahnturms haben. Diese instabile (oder bedingt instabile) Schicht kann auf unterschiedliche Weise erzeugt werden: (1) eine großräumige Anhebung ( synoptische Skala ), die die Luft unter Umständen instabil macht, da die Temperatur an der Basis der Schicht langsamer absinkt als die Temperatur bei die Spitze der Wolke durch adiabatische Dekompression , (2) eine Abkühlung des Wolkenobergrenze , die das gleiche differential, und (3) eine instabile (oder bedingt instabil) erzeugt airmass Advektion über einen stabilen airmass usw.

Castellanus kann aus Wolken entstehen, die entweder durch oberflächenbasierte Konvektion (zB Kumulus) oder erhöhte Konvektion (zB Altocumulus) gebildet werden. Der größte Teil der Konvektion in den Türmen ist jedoch auf Instabilität (oder bedingte Instabilität) in Wolkenhöhe zurückzuführen – nicht auf Konvektion unter der Wolke. Die die Wolke umgebende Luft wird schnell in die Türme mitgerissen. Die Wolkenphysik zeigt, dass, wenn eine Wolke nicht genügend Feuchtigkeit enthält, der in der Wolke enthaltene Wasserdampf nur auf einem höheren Niveau kondensiert, wo die Temperatur des aufsteigenden Pakets ihren Sättigungspunkt erreicht . Dies trocknet folglich die Wolke von der Basis her aus und führt schließlich zu ihrem Verschwinden, wenn diese trockene Luft nicht unter der Wolkendecke kondensiert. Umgekehrt, wenn die Luft um die Wolke fast gesättigt ist und eine dicke, instabile (oder bedingt instabile) Schicht über der anfänglichen Wolke existiert, kann die Konvektion fortgesetzt werden. Dann entsteht ein immer breiter werdender Turm, der in manchen Fällen zu einem Cumulonimbus wird .

Die Entwicklung eines Castellanus hängt somit von der Feuchtigkeitsmenge und den Eigenschaften der instabilen (oder bedingt instabilen) Schicht ab. Vereinzelte Wolken am Himmel findet man im Allgemeinen in relativ trockener Luft mit einer feuchteren „Tasche“. Wenn sie einen so hohen und schmalen Wuchs aufweisen, wird die sie umgebende trockene Luft die Konvektion nicht aufrechterhalten, die zur Auflösung der Wolken führt. Eine ausgedehntere Wolkenschicht zeigt jedoch eine höhere relative Luftfeuchtigkeit in der Schicht; ein Szenario, das eher mit einer Überentwicklung der Türme verbunden ist.

Nomenklatur

Die Art castellanus ist im Internationalen Wolkenatlas definiert , der 1975 seine letzte offizielle Veröffentlichung hatte. Er basiert auf der visuellen Bodenbeobachtung der Wolkenform. In der Praxis hängt die Form eines Castellanus mit dem physikalischen Prozess seiner Entstehung zusammen: lokale Instabilität (oder bedingte Instabilität) an der Spitze der Wolke, die die Temperaturinversion durchbricht und die Ursache für die Bildung von Türmen ist, was durch vertikale . bestätigt wird töne .

Obwohl die Art castellanus für verschiedene Gattungen konvektiver Wolken auf verschiedenen Ebenen gilt, ist der aktuellste Wolkentyp der Altocumulus castellanus , dessen Basis in der mittleren Ebene liegt. Dies wird durch die Tatsache verstärkt, dass die Handbücher des Piloten austauschbar entweder von Castellanus oder Altocumulus castellanus sprechen , was die Bedeutung des Wortes Catellanus einschränkt .

Um diese Verwirrung zu lindern, Wissenschaftler Richard S. Stand und Corfidi schlagen eine Klassifizierung Wolke nur basierend auf physikalische Kriterien aus vertikalen Sondierungen und Beobachtungen aus erhaltenen meteorologischen Satelliten die umgliedern castellanus als Wolke Gattung auf der gleichen Ebene wie ein Cumulus oder Cirrus . Corfidi kritisiert seit langem den Widerstand offizieller Stellen gegen diese Änderung. Die Version 2016 des Internationalen Wolkenatlas wird jedoch den Status des Castellanus nicht ändern. Dieselben Wissenschaftler haben eine ähnliche Meinung über linsenförmige Wolken , die auf verschiedenen Ebenen existieren können, die nicht als vollständige Wolkengattung, sondern nur als Art anerkannt werden.

Kritik Besonderheiten

Image
Abbildung 2: Konvektive Wolken über einer Wolkenschicht, die durch einen expandierenden Abfluss eines Downbursts erzeugt wird . Blick nach Süden.

Wissenschaftler stellen eine häufige Verwechslung zwischen konvektiven Wolken fest, die ausschließlich (oder zumindest hauptsächlich) durch die tägliche Erwärmung des Bodens erzeugt werden, und dem Castellanus , der hauptsächlich ein Produkt der Instabilität (oder bedingten Instabilität) an der Spitze einer Wolke wie einem Kumulus, Stratocumulus, ist , oder ein Altocumulus, wobei die letzten beiden Gattungen leicht verwechselt werden können.

Darüber hinaus ist der International Cloud Atlas (ICA) nicht ganz genau, wie man die Gattung einer konvektiven Wolke bestimmen kann. Laut ICA (1975, S. 15-16) liegt die Basis einer Kumuluswolke normalerweise zwischen der Oberfläche und 2 Kilometern (6.600 ft). Diese Höhengrenze stammt aus Beobachtungen in gemäßigten Klimazonen, in denen die Oberflächentemperatur und die Luftfeuchtigkeit ungefähr durchschnittlich sind. Dabei wird nicht berücksichtigt, wie die Cloud gebildet wird. Im amerikanischen Westen kann die Basis von Kumuluswolken 4.000 Meter (13.000 ft) erreichen, da die Kombination aus einem niedrigen Taupunkt (10 °C (50 °F)) und einer hohen Temperatur (bis zu 45 °C (113 °F .) )) führt zu einem sehr hohen konvektiven Kondensationsgrad . Während die ICA zulässt, dass eine Kumuluswolke eine Basis von mehr als 2 Kilometern (6.600 ft) haben kann (indem sie sagt, dass Kumuluswolken normalerweise ihre Basis auf oder unter dieser Höhe haben), können die auf Seite 16 der ICA gegebenen Leitlinien zu einer Fehlklassifizierung von eine hohe Cumuluswolke. Diese Anleitung besagt, dass die Gattung einer Wolke bestimmt werden kann, "indem eine Auswahl unter den Gattungen getroffen wird, die normalerweise in der Etage (Höhenbereich) entsprechend ihrer Höhe anzutreffen sind". Dies könnte den Beobachter dazu bringen, Kumulus als mögliche Gattung für eine Wolke auszuschließen, die alle ICA-beschriebenen Eigenschaften eines Kumulus aufweist, außer dass ihre Basis über der "Low"-Etage liegt (Oberfläche bis 2 Kilometer (6.600 ft)). Der Beobachter, der gewissenhaft versucht, die ICA-Klassifizierungsrichtlinien einzuhalten, könnte diese Wolke dann fälschlicherweise als Altocumulus (vielleicht Altocumulus floccus ) identifizieren , obwohl die Instabilität, die sie erzeugt, auf einem anderen Niveau liegt als bei einem Altocumulus.

Um die Sache noch komplizierter zu machen, können Konvektionswolken vom Typ Castellanus durch Aufwinde erzeugt werden, die aus mittleren Höhen in Bezug auf die im Atlas definierten Ebenen stammen; es bildet ein Kontinuum möglicher Höhen. Diese konvektiven Wolken mittlerer Höhe haben flache Basen, außer wenn Niederschlag erzeugt wird. Außerdem kann die Höhe ihrer Basen höher sein als das Niveau der Kondensation durch Konvektion oder sogar höher als das Niveau der freien Konvektion ; es hängt von der Höhe ab, in der der Antrieb auftritt. Dieses Phänomen kann auftreten, wenn sich ein Cumulonimbus in der Nähe befindet. Letzteres erzeugt einen Abfluss stromabwärts des Cumulonimbus. Der Abfluss Grenze verhält sich wie ein Pseudo- Kaltfront dass eine mechanische erzeugt zwingt , wo der Abfluss der Umgebungsluft entspricht. Das Anheben ermöglicht die Bildung von Konvektionstürmen in Höhe der Oberkante des Abflusses in bereits bestehenden Wolken, wenn die Luft bedingt instabil ist.

Ein Beispiel für dieses Phänomen ist in der nebenstehenden Abbildung dargestellt und entspricht Abbildung 2 einer von Corfidi verfassten Arbeit; das Gewitter befindet sich östlich des Bildes. Die Bildunterschrift in Corfidis Papier bezieht sich auf die Wolke als Castellanus und nicht als Cumulus mediocris altocumulogenitus, wie der Entwurf des Internationalen Wolkenatlas vermuten lässt.

Segelfliegen

Image
Abbildung 3: Cumulus castellanus .Diese Wolken können manchmal von Segelfliegern genutzt werden

Castellanus (Wolken aus sehr schmalen Säulen) sind berüchtigt dafür, dass sie für Segelflieger unbrauchbar sind . Damit eine Wolke eine nutzbare Thermik hat, muss die Aufwindsäule unter der Wolke existieren. In diesem Fall hat die Wolke eine flache Basis. Ein Altocumulus castellanus hingegen kann durch das Fehlen einer gut definierten Basis identifiziert werden. Wie oben erwähnt, kann eine Hybridwolke zwischen Cumulus und Castellanus von einem Segelflieger verwendet werden.

Castellanus, die für das Aufsteigen ungünstig sind, können leicht identifiziert werden und werden " Raketenwolken" genannt . Der visuelle Unterschied zwischen einem Kumulus und einem Castellanus besteht darin, dass ersterer eine flache Basis hat, während letzterer im Allgemeinen keine klar definierte Basis hat. Eine visuelle Beobachtung der Wolke kann jedoch nicht ausreichen, da in einigen Fällen die Hybride castellanus (Pseudo cumulus) eine flache Basis haben kann. Die einzige sichere Möglichkeit, zwischen diesen beiden Wolkentypen zu unterscheiden, ist eine atmosphärische Sondierung vor dem Flug. Wenn die Basis dieses falschen Cumulus höher als das konvektive Kondensationsniveau ist , befindet sich der Pilot wahrscheinlich in der Nähe eines unerwünschten Cumulonimbus . Wenn ein Cumulus zusammenbricht, kann es außerdem noch eine Aufwindsäule unter der Wolkenbasis geben, die nicht vom Boden stammt. Insbesondere am Ende des Tages kann die Luftmasse bis zu 2000 Fuß stabil und oberhalb dieser stabilen Schicht instabil sein. Die Cumulus verwandeln sich je nach ihrer Höhe in Stratocumulus oder Altocumulus . Vor der 1956er Version des Internationalen Wolkenatlas wurden diese Wolken Stratocumulus oder Altocumulus "vesperalis" genannt. Direkt unter diesen Wolken sind noch Aufwinde vorhanden. Der Meteorologe Corfidi erklärt, dass diese scheinbar harmlosen Wolken, die sich schnell auflösen, Vorboten nächtlicher Gewitter sein können.

Um eine nicht erdgebundene Konvektion zu erkennen, ist es möglich, die Höhe der Basis des "Cumulus" c mit dem konvektiven Kondensationsniveau h zu vergleichen . Diese Höhe h ist durch die folgende Formel gegeben:

wobei a = 0,125 km / C;

T ist die Oberflächentemperatur und D ist der Taupunkt. Auf die Variablen c , T und D kann von einem benachbarten METAR leicht zugegriffen werden .

Die Berechnung dieser Höhe h basiert auf ersten Prinzipien und ist daher ziemlich genau. Folglich sind die beobachteten Kumulus mit ziemlicher Sicherheit Castellanus im Sinne von Corfidi. Dann ist es ratsam, auf das Vorhandensein einer flankierenden Linie oder von Downbursts in der Nähe zu achten . Abbildung 2 zeigt ein solches Muster.

Hinweise und Referenzen

Anmerkungen

Verweise

Siehe auch

Literaturverzeichnis