Вам знакомо такое понятие как суперячейка? Мне как то казалось, что это где то из сферы высшей математики или ядерной физики. Может и там такое есть, но мы сейчас поговорим о природном явлении.

Причиной таких явлений, как гроза, ливневой дождь, шквалистое усиление ветра, являются моноячейковые и мультиячейковые кучево-дождевые облака, которые довольно часто громоздятся на небосводе в летнее время года. Моноячейка – это одно единственное кучево-дождевое облако, существующее независимо от других.
Мультиячейка – это уже кластер (скопление) моноячеек, которые объединены одной наковальней. То есть когда одна ячейка затухает, то возле неё другая зарождается или же зарождение идёт одновременно. Эти комплексы могут занимать по площади от нескольких десятков до нескольких сотен тысяч км2.
Последние именуются Мезомасштабными конвективными кластерами (МКК).

Они способны вызывать мощные шквалы, крупный град и сильнейшие ливни. Однако ничего особенного они собой не представляют – просто скопление мощных кучево-дождевых облаков. Но есть атмосферное образование, которое продуцирует ещё более суровые погодные условия, в том числе и торнадо и называется оно суперячейка.
Условия их образования и структура кардинально отличаются от обычных кучево-дождевых облаков. И эта статья как раз посвящена этим удивительным, редким и захватывающим объектам атмосферы.

Моноячейки и мультиячейки.

Для начала рассмотрим процессы образования обычных моноячеек. В ясный летний день Солнце сильно нагревает подстилающую поверхность. В результате, возникает термическая конвекция, которая приводит к возникновению «зародышей» будущей грозы – плоских кучевых облаков (Cu hum.), высота которых не превышает 1 км. Они обычно порождаются хаотически всплывающими объёмами прогретого воздуха – термиками в виде пузырей. В этом случае возникшее облачко продержится некоторое время (десятки минут) и в итоге растворится не перейдя в другую стадию развития. Иное дело состоит, когда всплывающий термик приобретает форму не пузыря, а непрерывной струи воздуха. При этом в местах, откуда поднялся воздух, образуется разрежение. Оно заполняется воздухом с боков. Вверху, наоборот, избыток воздуха стремится распространиться в стороны. На некотором расстоянии воздушное движение замыкается. В результате образуется конвективная ячейка.
При этом Cu hum. переходит в кучевые средние или кучевые мощные облака (Cu med., Cu cong.), высота которых уже составляет до 4 км. Перейдёт кучевое плоское облако в среднее, а затем в мощное или же закончит свою эволюцию, оставшись на первой стадии зависит только от состояния атмосферы в данном месте и в данное время. Основными факторами, способствующими рост конвективных облаков являются резкое падение температуры с высотой в фоновой атмосфере, а также выделение тепла при фазовых переходах влаги (конденсация, замерзание, сублимация), для чего необходимо достаточно большое содержание водяного пара в воздухе. Сдерживающим фактором является наличие в атмосфере слоев, в которых температура слабо падает с высотой, вплоть до изотермии (температура с высотой не меняется) или инверсии (потепление с высотой). При благоприятных условиях Cu cong. превращается в кучево-дождевое Cb облако, которое и является причиной ливней, грозы и града. Но в любом случае кучево-дождевое облако возникает первоначально как Cu hum, а не спонтанно.

Отличительным признаком этого облака является обледеневшая вершина, которая достигла слоя инверсии (высота Cb определяется уровнем конденсации и уровнем конвекции – соответственно нижняя и верхняя границы облака. В тропических широтах высота этих облаков может достигать 20 км и пробивать тропопаузу). Она называется наковальня и представляет собой слой плотных перистых облаков, развитых в горизонтальной плоскости. В это время облако достигло максимального развития. При этом наряду с восходящими потоками в облаке, образовываются нисходящие в результате выпадения осадков. Выпадающие осадки охлаждают окружающий воздух, он становится плотнее и начинает опускаться к поверхности (этот процесс на земле мы наблюдает как шквал) всё больше и больше блокируя восходящие потоки, которые очень необходимы для существования облака. А любой нисходящий поток губительно действует на облакогенезис.
Таким образом, облако, доросшее до стадии Cb, сразу же само себе подписывает смертный приговор. Как показывают исследования, нисходящие потоки в нижней его части и в подоблачном слое вызывают особенно сильный эффект — из-под облака, образно говоря, выбивается фундамент. В результате наступает финальная стадия существования Cb – его диссипация. На этой стадии под облаком наблюдаются только нисходящие потоки, полностью заменив восходящие; осадки постепенно ослабевают и прекращаются, облако становится менее плотным, постепенно переходя в слой плотных перистых облаков. На этом его существование заканчивается. Таким образом, все стадии эволюции облако проходит примерно за час: рост облака происходит за 10 мин, стадия зрелости продолжается около 20 – 25 мин, а диссипация происходит примерно за 30 мин.
Моноячейкой называют облако, которое состоит из одной конвективной ячейки, но чаще всего (примерно в 80 % случаев) наблюдаются мультиячейки – группа конвективных ячеек в различных стадиях развития, объединённые одной наковальней. При мультиячейковой грозовой деятельности нисходящие потоки холодного воздуха «материнского» облака создают восходящие потоки, формирующие «дочерние» грозовые облака. Однако нужно помнить, что все ячейки никогда не могут находится одновременно на одной стадии развития! Время существования мультиячеек гораздо большее – порядка нескольких часов.