Πώς σχηματίζεται το χαλάζι στα καταιγιδοφόρα νέφη

Tο χαλάζι είναι τύπος υετού σε στερεά κατάσταση που εκδηλώνεται υπό την παρουσία καταιγιδοφόρων νεφών κατακόρυφης ανάπτυξης (cumulonimbus).

Χαλαζόκοκκοι στην Αδελαϊδα της Αυστραλίας - πηγή: http://www.abc.net.au/

Απαραίτητη προϋπόθεση για να σχηματιστεί το χαλάζι είναι το νέφος να έχει αποκτήσει τόση κατακόρυφη ανάπτυξη ώστε το κατώτερο τμήμα του να εμφανίζει θετικές τιμές θερμοκρασίας, ενώ το υπόλοιπο αρνητικές. Παράλληλα, είναι αναγκαία η παρουσία πυρήνων συμπύκνωσης, είτε υγρών (σταγόνες νερού), είτε στερεών (παγοκρύσταλλοι), πάνω στους οποίους συμπυκώνονται οι υδρατμοί της ατμόσφαιρας. Η συμπύκνωση σε παγοκρύσταλλο είναι πιο έντονη, καθώς η τάση των υδρατμών πάνω από τον πάγο είναι μεγαλύτερη από την αντίστοιχη πάνω από το νερό.

Στην τελική του μορφή, όταν δηλαδή πέσει στο έδαφος, το χαλάζι δεν είναι ούτε υγρό, ούτε στερεό, αλλά αποτελείται από διαδοχικά στρώματα πάγου και νερού. Καθώς οι υδροσταγόνες παρασύρονται από το ανοδικό ρεύμα στο εσωτερικό του νέφους, φτάνουν κάποια στιγμή σε επίπεδο όπου εντοπίζονται αρνητικές θερμοκρασίες και σταδιακά η εξωτερική τους επιφάνεια στερεοποιείται. Στη συνέχεια περισσότεροι υδρατμοί συμπυκνώνονται πάνω στη στερεή επιφάνεια κι έτσι ο σχηματισμός που έχει προκύψει βαραίνει, ξεκινώντας μια καθοδική κίνηση έως την περιοχή του νέφους όπου επικρατούν θετικές θερμοκρασίες. Η κίνηση αυτή είναι αργή, καθώς το ανοδικό ρεύμα αντιστέκεται στην πτώση. Σταδιακά γύρω από το στρώμα πάγου σχηματίζεται ένα νέα υγρό περίβλημα σαν φιλμ. Το ίδιο συμβαίνει και σε ένα παγοκρύσταλλο ο οποίος από το ανώτερο τμήμα του νέφους έχει κατέλθει στην περιοχή θετικών θερμοκρασιών. Με τον τρόπο αυτό και στις δυο περιπτώσεις έχει προκύψει ένας χαλαζόκοκκος αποτελούμενος από ένα στρώμα πάγου κι ένα στρώμα νερού. Στην συνέχεια ο χαλαζόκοκκος παρασύρεται και πάλι από το ανοδικό ρεύμα και ανεβαίνει πάνω από το επίπεδο παγοποίησης. Tότε σχηματίζεται ένα νέο στρώμα πάγου μέχρι να αρχίσει και πάλι η καθοδική κίνηση, που θα οδηγήσει εκ νέου στο σχηματισμό ενός ακόμα υγρού στρώματος. Αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται μέχρι το βάρος του χαλαζόκοκκου να υπερνικήσει οριστικά το ανοδικό ρεύμα του νέφους και να πέσει στο έδαφος.

Ο μηχανισμός σχηματισμού του χαλαζιού μέσα σε ένα καταιγιδοφόρο νέφος - πηγή: https://www.nasa.gov/

Γενικά οι κόκκοι του χαλαζιού μπορεί να έχουν διαστάσεις που κυμαίνονται από μερικά χιλιοστά μέχρι μερικά εκατοστά. Κάποιες φορές όμως μέσα στο τμήμα του νέφους όπου εντοπίζονται αρνητικές θερμοκρασίες ενδέχεται να πραγματοποιηθεί συννένωση xαλαζόκοκκων, οπότε προκύπτουν σχηματισμοί αρκετά μεγάλου μεγέθους, έως και διαμέτρου 15εκ.

Χαλαζόκοκκος πολύ μεγάλου μεγέθους - πηγή: http://www.noaa.gov/

Χαλαζόπτωση εκδηλώνεται κυρίως κατά τους θερμότερους μήνες του έτους και ιδιαίτερα σε ηπειρωτικές περιοχές. Καθώς το έδαφος θερμαίνεται έντονα, προκαλούνται πολύ ισχυρά ανοδικά ρεύματα τα οποία με τη σειρά τους οδηγούν στο σχηματισμό μεγάλων καταιγιδοφόρων νεφών. Κατά τη χειμερινή περίοδο, χαλαζόπτωση μπορεί να εκδηλωθεί κατά τη διέλευση καλά οργανωμένων ψυχρών μετώπων, πάνω από περιοχές σχετικά θερμές ή πάνω από θερμές υδάτινες επιφάνειες.

 Στο Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών ερευνούμε τόσο την πρόγνωση εκδήλωσης χαλαζιού, όσο και και την ανίχνευσή του με δορυφορικά μέσα. Προγνωστικούς χάρτες με την πιθανότητα εκδήλωσης χαλαζόπτωσης στην Ελλάδα μπορείτε να δείτε κάνοντας κλικ εδώ. Η έρευνα για την παρατήρηση των καταιγίδων που παράγουν χαλάζι χρησιμοποιώντας δορυφόρους πολικής τροχιάς βρίσκεται σε τελικό στάδιο και σύντομα θα δημοσιεύσουμε τα σχετικά αποτελέσματα. Η έγκαιρη προειδοποίηση εκδήλωσης χαλαζιού μπορεί να σώσει περιουσίες και να μειώσει το κόστος ασφαλιστικών αποζημιώσεων. Τέλος, η αναφορά χαλαζοπτώσεων όπου και αν συμβαίνουν, μπορούν να βοηθήσουν σημαντικά την έρευνά μας, γι' αυτό σας παροτρύνουμε να μας στέλνετε τις αναφορές σας είτε μέσω μηνύματος, είτε στα κοινωνικά δίκτυα του Meteo Gr, είτε μέσω της εφαρμογής για κινητά τηλέφωνα.

Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών - Πεντέλη - 21/05/2018

Επιμέλεια: Στρατής Βουγιούκας

Σταύρος Ντάφης