Cúmulus

Cúmulus

Abreviatura	Cu
Subtipus de	núvols baixos
Altura	per sota de 2 km
Precipitació	Depèn: Els cúmuls humulis i medicris generalment no, però cúmuls congestus de vegades sí.

El cúmulus o cúmul (Cu) (del llatí, «acumulació») és un núvol que s'assembla a una massa feta de cotó fluix, amb túmuls i/o torres, de base aplanada i amb una part superior semblant a la d'una coliflor. Els cúmuls es formen a la troposfera, a altituds que van des de 500 a 6.000 m, i sovint s'escampen en denses formacions de paquets apilats, per convecció. Els corrents d'aire amb força ascendent, coneguts com a termals, pugen a una alçada on la humitat de l'aire pot començar a condensar-se. Degut a això, els cúmuls creixen verticalment en lloc d'horitzontalment. Són, per aquesta raó, aprofitats pels pilots d'aparells de vol sense motor per a mantenir-se en aquests corrents convectius (les termals) durant llargues estones.

Tot i que molt més comuns en dates caloroses, es poden formar a qualsevol període de l'any, sempre que les condicions siguin les necessàries, de manera que puguin créixer i passar a ser cumulonimbes, els quals portaran tempestes i pluges. Els cúmuls sovint es formen en temps d'anticicló, tot i que de vegades l'aire descendent anticiclònic produeix una capa d'inversió que impedeix l'ascens de l'aire a altures on la seva humitat podria condensar-se. En aquestes condicions, els cúmuls no es formen i el cel continua clar. En molts casos, aquest procés dura uns tres quarts d'hora.

Descripció

Cúmuls vists des de dalt

S'ha comprovat que la densitat de l'aigua líquida dins d'un cúmul canvia amb l'altura sobre la base del núvol en lloc de ser aproximadament constant en tot el núvol. En un estudi concret, es va descobrir que la concentració era zero en la base del núvol. A mesura que augmentava l'altitud, la concentració augmentava ràpidament fins a aconseguir la concentració màxima prop del centre del núvol. Es va trobar que la concentració màxima era de fins a 1,25 grams d'aigua per quilogram d'aire. La concentració disminuïa lentament a mesura que augmentava l'altitud fins a l'altura de la part superior del núvol, on tornava a caure immediatament a zero.

Línies de núvols Cúmul sobre Bretanya

Els núvols cúmuls poden formar-se en línies que s'estenen al llarg de 480 quilòmetres anomenades carrers de núvols. Aquests carrers de núvols cobreixen vastes àrees i poden ser discontínues o contínues. Es formen quan el cisallament del vent provoca una circulació horitzontal en l'atmosfera, produint les llargues i tubulars carrers de núvols. Generalment es formen durant sistemes d'alta pressió, com per exemple després d'un front fred.

L'altura a la qual es forma el núvol depèn de la quantitat d'humitat en la tèrmica que la forma. L'aire humit generalment donarà lloc a una base de núvols més baixa. En les zones temperades, la base dels cúmuls sol estar per sota de 550 metres sobre el nivell del sòl, però pot arribar fins a 2.400 metres d'altura. En zones àrides i muntanyenques, la base del núvol pot superar els 6.100 metres.

Alguns núvols cumulus mediocris

Els cúmuls poden estar composts per cristalls de gels, gotes d'aigua, gotes d'aigua sobrerefredada o una mescla d'ells. Les gotes d'aigua es formen quan el vapor d'aigua es condensa en els nuclis, i després poden fusionar-se en gotes cada vegada més grans.

Un estudi va descobrir que a les regions temperades, les bases dels núvols estudiats oscil·laven entre 500 a 1.500 metres per sobre del nivell del sòl. Aquests núvols estaven normalment per sobre de 25 graus Celsius, i la concentració de gotes oscil·lava entre 23 a 1.300 gotes/cm³. Aquestes dades es van prendre de cúmuls aïllats en creixement que no precipitaven. Les gotetes eren molt petites, de fins a uns 5 micròmetres de diàmetre. Encara que va poder haver-hi gotes més petites, els mesuraments no van ser prou sensibles per a detectar-les. Les gotes més petites es van trobar en les parts inferiors dels núvols, i el percentatge de gotes grans (d'uns 20 a 30 micròmetres) va augmentar dràsticament a les regions superiors del núvol. La distribució de la grandària de les gotes era lleugerament bimodal, amb pics en les grandàries petites i gran de les gotes i una lleugera depressió en el rang de grandària intermèdia. El biaix era aproximadament neutre. A més, la grandària de les gotes grans és aproximadament inversament proporcional a la concentració de gotes per unitat de volum d'aire.

En alguns llocs, els cúmuls poden tenir "forats" on no hi ha gotes d'aigua. Aquests poden ocórrer quan els vents estripen el núvol i incorporen l'aire de l'entorn o quan els forts corrents descendents evaporen l'aigua.

Subformes

Els cúmuls es presenten en quatre espècies distintes, cumulus humilis, mediocris, congestus i fractus. Aquestes espècies poden organitzar-se en la varietat, cumulus radiatus; i poden anar acompanyades de fins a set característiques suplementàries, cumulus pileus, velum, virga, praecipitatio, arcus, pannus, i tuba.

L'espècie Cumulus fractus té un aspecte irregular i pot formar-se en l'aire clar com a precursor del cumulus humilis i d'espècies de cumulus més grans; o pot formar-se en les precipitacions com la característica suplementària pannus (també dita scud) que també pot incloure el stratus fractus del mal temps. Els núvols Cumulus humilis tenen un aspecte inflat i aplanat. Els núvols Cumulus mediocris tenen un aspecte similar, excepte que tenen cert desenvolupament vertical. Els núvols Cumulus congestus tenen una estructura semblant a la d'una coliflor i s'eleven a gran altura en l'atmosfera, d'aquí el seu nom alternatiu de "cúmuls elevats". La varietat Cumulus radiatus es forma en bandes radials anomenades carrers de núvols i pot comprendre qualsevol de les quatre espècies de cúmuls.

Les característiques suplementàries dels cúmuls s'observen més comunament amb l'espècie congestus. Els cumulus virga són cúmuls que produeixen virga (precipitació que s'evapora mentre està en l'aire), i els cumulus praecipitatio produeixen precipitació que arriba a la superfície de la Terra. Els Cumulus pannus comprenen núvols esmicolats que normalment apareixen sota el cúmul pare durant la precipitació. Els núvols Cumulus arcus tenen un front de ràfega, i els núvols cumulus tuba tenen núvols embut o tornado. Els núvols cumulus pileus es refereixen als cúmuls que han crescut tan ràpidament com per a forçar la formació de píleus sobre la part superior del núvol. Els núvols Cumulus velum tenen un vel de cristalls de gel sobre la part superior del núvol que està creixent. També hi ha cúmuls cataractògens. Aquests es formen per cascades.

Formació

Cúmuls

Els cúmuls són núvols de desenvolupament vertical que tenen la seva base en el nivell dels núvols baixos, però que es poden estendre (no és imprescindible) pels tres pisos que defineixen els núvols. Són núvols espessos, separats, de contorns ben definits i retallats, que es desenvolupen verticalment en forma de protuberàncies, cúpules o torres. Estan constituïts principalment per gotes d'aigua i sovint a la part alta, allà on la temperatura és inferior als 0°, per cristalls de glaç.

Meteorologia

Es formen a altituds des de 500 a 6.000 m i sovint estan escampades en denses formacions de paquets amuntegats per convecció. Amb força ascensorial, els corrents d'aire conegudes com termals ascendeixen a una altura on la humitat de l'aire pot començar a condensar. A causa d'això, els cúmuls creixen verticalment en comptes d'horitzontalment. Per aquesta raó, els cúmuls són "usats" pels pilots de planador aconseguint estar en aquests corrents convectives (les termals) per llargs períodes. Quan els corrents convectives són prou forts i l'aire està prou humit, un cúmulus pot continuar el seu desenvolupament vertical més enllà dels 6.000 m i convertir-se en un cumulonimbus.

Encara que molt més comuns en èpoques caloroses (estiu), els cúmuls es poden formar en qualsevol període de l'any; sempre que les condicions siguin les necessàries, i els cúmuls poden créixer i passar a ser cumulonimbus, que portaran tempestes - pluges.

Els cúmuls sovint es formen en temps d'anticicló, encara que a vegades l'aire descendent anticiclònic produeix una capa d'inversió que impedeix l'ascens de l'aire a altituds on la seva humitat podria condensar. En aquestes condicions, els cúmuls no es formen, i el cel segueix buidat. En molts casos, aquest procés dura 45 minuts.

Observació

Les parts il·luminades pel sol adquireixen sovint un color blanc immaculat i lluent, mentre que la base, molt més fosca, és sensiblement horitzontal. Hi ha molta varietat de gruix i extensió. Els més petits i agrupats indiquen temps estable, i es formen i creixen durant la primera part del dia. Quan el sol comença a baixar a l'horitzó, eixamplen la seva base, minven l'altura i esdevenen estratocúmuls. Aquests núvols no es desplacen en horitzontal pràcticament i neixen i desapareixen a la mateixa zona. Quan són grossos i es desplacen horitzontalment associats amb altoestrats o en un cel caòtic, poden produir precipitacions febles i alguns xàfecs, en aquest últim cas més habituals en latituds tropicals que a la zona mideterrània.

Tipus de cúmuls

• Cumulus castellanus
• Cumulus congestus
• Cumulus fractus
• Cumulus humilis
• Cumulus mediocris
• Cumulonimbe

Galeria

• 
  Cúmuls sobre unes runes a Mèxic, mostrant formes pomposes i denses
• 
  La Lluna i cúmuls
• 
  Cúmuls

Bibliografia

• Bougher, Stephen Wesley; Phillips, Roger. Venus II: Geology, Geophysics, Atmosphere, and Solar Wind Environment. University of Arizona Press, 1997. ISBN 978-0-8165-1830-2. 
• «The Vertical Profile of Liquid and Ice Water Content in Midlatitude Mixed-Phase Altocumulus Clouds». Journal of Applied Meteorology and Climatology, vol. 47, 9, 9-2008, p. 2487–2495. Bibcode: 2008JApMC..47.2487C. DOI: 10.1175/2008JAMC1885.1.
• Cho, H. R.; Iribarne, J. V.; Niewiadomski, M.; Melo, O. «A Model of the Effect of Cumulus Clouds on the Redistribution and Transformation of Pollutants». Journal of Geophysical Research, vol. 94, 20-09-1989, p. 12,895–12,910. Bibcode: 1989JGR....9412895C. DOI: 10.1029/jd094id10p12895.
• Del Genfo, Anthony D.; Lacis, Andrew A.; Ruedy, Reto A. «Simulations of the effect of a warmer climate on atmospheric humidity». Nature, vol. 351, 6325, 30-05-1991, p. 382–385. Bibcode: 1991Natur.351..382G. DOI: 10.1038/351382a0.
• Dunlop, Storm. The Weather Identification Handbook. Lyons Press, Juny 2003. ISBN 978-1-58574-857-0. 
• «Convective formation of pileus cloud near the tropopause». Atmospheric Chemistry and Physics, vol. 6, 5, 19-04-2006, p. 1185–1200. Bibcode: 2006ACP.....6.1185G. DOI: 10.5194/acp-6-1185-2006.
• Hubbard, Richard; Hubbard, Richard Keith. «Glossary». A: Boater's Bowditch: The Small Craft American Practical Navigator. 2nd. International Marine/Ragged Mountain Press, 2000. ISBN 978-0-07-136136-1. 
• Irwin, Patrick. Giant Planets of Our Solar System: Atmospheres, Composition, and Structure. 1st. Springer, Juliol 2003, p. 115. ISBN 978-3-540-00681-7. 
• Junge, C. E. «Sulfur in the Atmosphere». Journal of Geophysical Research, vol. 65, 1960, p. 227–237. Bibcode: 1960JGR....65..227J. DOI: 10.1029/JZ065i001p00227.
• Langmuir, Irving «The Production of Rain by a Chain Reaction in Cumulus Clouds at Temperatures Above Freezing». Journal of Meteorology, vol. 5, 5, 10-1948, p. 175–192. Bibcode: 1948JAtS....5..175L. DOI: 10.1175/1520-0469(1948)005<0175:TPORBA>2.0.CO;2.
• Ludlum, David McWilliams. National Audubon Society Field Guide to Weather. Alfred A. Knopf, 2000. ISBN 978-0-679-40851-2. OCLC 56559729. 
• Miyazaki, Ryo; Yoshida, Satoru; Dobashi, Yoshinori [et al.].. «A method for modeling clouds based on atmospheric fluid dynamics». A: Proceedings Ninth Pacific Conference on Computer Graphics and Applications. Pacific Graphics 2001, 2001, p. 363. DOI 10.1109/PCCGA.2001.962893. ISBN 978-0-7695-1227-3. 
• Mossop, S. C.; Hallett, J. «Ice Crystal Concentration in Cumulus Clouds: Influence of the Drop Spectrum». Science Magazine, vol. 186, 4164, 11-1974, p. 632–634. Bibcode: 1974Sci...186..632M. DOI: 10.1126/science.186.4164.632. PMID: 17833720.
• Pagen, Dennis. The Art of Paragliding. Black Mountain Books, 2001, p. 105–108. ISBN 978-0-936310-14-5. 
• Parungo, F. «Ice Crystals in High Clouds and Contrails». Atmospheric Research, vol. 38, 1, 5-1995, p. 249–262. Bibcode: 1995AtmRe..38..249P. DOI: 10.1016/0169-8095(94)00096-V. OCLC: 90987092.
• Pretor-Pinney, Gavin. The Cloudspotter's Guide: The Science, History, and Culture of Clouds. Penguin Group, Juny 2007. ISBN 978-1-101-20331-6. 
• Stommel, Harry «Entrainment of Air Into a Cumulus Cloud». Journal of Meteorology, vol. 4, 3, Juny 1947, p. 91–94. Bibcode: 1947JAtS....4...91S. DOI: 10.1175/1520-0469(1947)004<0091:EOAIAC>2.0.CO;2.
• Warner, J. «The Micro structure of Cumulus Cloud. Part I. General Features of the Droplet Spectrum». Journal of the Atmospheric Sciences, vol. 26, 5, Setembre 1969, p. 1049–1059. Bibcode: 1969JAtS...26.1049W. DOI: 10.1175/1520-0469(1969)026<1049:TMOCCP>2.0.CO;2.
• Weston, K. J. «An Observational Study of Convective Cloud Streets». Tell Us, vol. 32, 35, Octubre 1980, p. 433–438. Bibcode: 1980Tell...32..433W. DOI: 10.1111/j.2153-3490.1980.tb00970.x.
• Wood, Robert «Stratocumulus Clouds». Monthly Weather Review, vol. 140, 8, Agost 2012, p. 2373–2423. Bibcode: 2012MWRv..140.2373W. DOI: 10.1175/MWR-D-11-00121.1.