آنچه که ما به عنوان ابر می‌شناسیم در واقع تجمع ذرات بخار آب موجود در جو به دور هسته‌های تراکم و سرد شدن آنهاست.
از آنجا که با مشاهده نوع و نحوه تغییرات ابرها می‌توان اطلاعات قابل ملاحظه‌ای درباره وضعیت جو بدست آورد، مطالعه و بررسی ابرها دارای اهمیت ویژه‌ای است. عامل اصلی تشکیل ابر صعود هوای گرم و مرطوب به سطح فوقانی جو و سرد شدن آن است و در صعود به ارتفاعات بالاتر جو تحت تأثیر فشار کم آن سطوح قرار گرفته و همگام با انبساط سرد می‌شود.
در داخل اين ذرات ريز ميكروسكوپي آب يا يخ ممكن است ذرات ريز ، خاكستر ، نمك يا دود باشد كه به نام هسته هاي تراكم ذرات خوانده ميشود .قطر هسته هاي تراكم بين 002 /0 تا 12% ميليمتر است اين ذرات بوسيله جريانات هوا به آرامي از يك نقطه به نقطه ديگر و باسرعت حدود 15 /0 كيلومتر در ساعت منتقل ميشوند.
«مطابق باتعريف سازمان هوا شناسي جهاني WMO تعريف ابر چنين است : توده انبوهي از اجزا بسيار كوچك و قابل رؤيت از آب يا يخ ؛ و يا آب و يخ معلق در هوا را ابر ميگويند. ابر در واقع نشانگاه آسمان براي مشاهده عيني از نحوه تغييرات جو و آب موجود در آن است .»
شناخت ابر و تغيرات آن كمكي است فراوان در شناخت جو و تغييرات مربوط به آن و اغلب مباحث انجام شده در مورد آب و هوا يعني WEATHER مترادف است با بحث درمورد تشكيل ابر كه همواره باتغييرات جو همراه است.
قبل از توضيح بيشتر بايستي خاطر نشان كرد كه اختلاف ابر بامه در ارتفاع كف آن است. بدين قرار كه كف مه ميباستي كمتر از 50 پا يا 16 متر از زمين باشد . اگر ابري كوهستان را پوشانده باشد براي ناظري كه در پايين كوهستان قرار دارد آنجا را پوشيده از ابر ميبيند ولي براي ناظري كه داخل منطقه باشد خود را داخل مه مي بيند دراين صورت ميتوان گفت كه مه ابري است كه در نزديك زمين يا چسبيده به زمين تشكيل ميشود.
ابرها ممكن است از بخار آب و كريستالهاي يخ و يا فقط از كريستالهاي يخ تشكيل شده باشد . شناخت انواع ابرها، طبقه بندي ، نام ، نحوه تشكيل و علائم مشخصه آنها براي خلبانان به منظور طرح پرواز و هدايت به ايمني پرواز داراي اهميت زيادي است . آگاهي به اين نوع اطلاعات اساس استفاده از نقشه هاي سينوپتيكي سطح زمين و نقشه هاي پيش بيني هوا شناسي ميباشد . خلبانان باداشتن معلومات لازم درباره ابر ميتوانند ابرهائيكه هنگام پرواز در مقابل خود مشاهده مينمايند را شناسايي و پيش بيني لازم در مورد وضيعت آينده پرواز خود رابنمايند . همچنين خلبانان بانظاره وديده باني بر حركت ابرها ميتوانند اطلاعاتي درمورد جهت و سرعت باد در ارتفاعات را استنتاج نمايد. مضافاً بر آنكه اگر يك خلبان بتواند مشاهدات انجام شده در هنگام پرواز يا پس از فرود را به مراكز هوا شناسي گزارش نمايد، اين گزارشات اطلاعات ارزشمندي براي خلبانهاي ديگر در پرواز هاي آينده نزديك خواهد بود.
نحوه تشكيل ابر:
هوا نميتواند تمامي بخار آب موجود در خود را نگهداري كند لذا باحركت هوا به سمت بالا ، متراكم شده و ذرات ريز و غير مرئي آن به قطرات بسيار ريز و قابل رويت آب يا ذرات ريز برف و يخ تبديل ميشود ، سه شرط اساسي براي تشكيل ابر در اين مورد وجود دارد:
1-بخار آب موجود بايستي به مقدار كافي باشد.
2- بايستي حتماً عمل برودت هوا انجام شود . COOLING PROCESS
3-بايستي حتماً هسته هاي تراكم يا هسته هايي كه قطرات آب بتوانند در اطراف آن هسته ها شكل گيرند وجود داشته باشند.
براي سرد شدن هوا و تشكيل ابر چندين فرايند وجود دارد :
الف : سرد شدن بخار آب بر اثر فرايند جابجايي عمودي CONVECTIVE COOLING : صعود يك بسته هوا در اتمسفر به سبب گرماي ايجاد شده در سطح زمين را عمل جابجايي حرارتي THERMAL CONVECTION مي گويند . يعنياگر يك بسته هوا گرم شود ، دانسيته آن نسبت به محيط كمتر شده و در نتيجه بسته هوا به سمت بالا صعود مينمايد . پس از صعود دماي آن كاهش يافته و اين عمل تا آنجا ادامه ميابد كه دماي بسته هوا و محيط باهم برابر شود و يا آنكه دماي محيط بيشتر از دماي بسته هوا باشد در اين موقع است كه عمل CONVECTION ( صعود هوا به سمت بالا ) متوقف شده و ابرهاي كومولوفرم CUMOLUFORM يا ابرهاي جوششي تشكيل مي شود كف اين ابرها برابر با ارتفاعي است كه عمل اشباع بسته هوايي شروع شده و سقف يا TOP ابر برابر با ارتفاعي است كه دماي بسته هوا برابر يا كمتر از دماي اطراف مي باشد.
ب : برودت مكانيكي يا سرد شدن بخار آب د ر اثر گسترش هوا به قسمتهاي فوقاني MECHANICAL COOLING
برودت مكانيكی بر دو نوع مي باشد :
- اوروگرافيك
- جبهه اي
برودت مكانيكي اورو گرافيك :
اگر هواي مرطوب در اثر جريان باد به سمت بالاي كوهها و تپه ها حركت كند ابر تشكيل مي شود نوع ابر تشكيل شده بستگي به افت درجه حرارت باارتفاع يا LA PS – RAIE =L.R دارد. اگر ميزان L.R محيط يعني ميزان افت درجه حرارت با ارتفاع محيط كم باشد نوع ابرهاي تشكيل شده بصورت ابرهاي پوششي يا STRATOFORM خواهد بود . اگر ميزان L .R يا افت درجه حرارت باميزان محيط شديد باشد يعني اينكه ميزان افت درجه حرارت با ارتفاع در محيط اطراف زياد باشد نوع ابرهاي تشكيل شده بصورت ابرهاي جوششي يا CUMULOFORM خواهد بود.
برودت جبهه اي :
برودت جبهه اي در اثر شيب جبهه اي ايجاد شده بين دو توده هوا تشكيل ميشود فرض ميشود دو توده هوا كه هر يك داراي مشخصات ويژه خود هستند نزديك هم قرار گيرند.
باتوجه به اختلاف دانسيته موجود ،اين دو توده ، هواي گرم را كه داراي دانسيته كمتري است به سمت بالاي توده هواي سرد حركت ميدهد .
وجه مشترك اين دو توده هوا را سطح جبهه اي باجبهه دو توده هوا گويند (در مبحث جبهه ها مفصلاً در اين مورد بحث خواهد شد ) حال اگر توده هواي گرم به آرامي بالاي توده هواي سرد بلغزد دراين صورت توده هوا به صورت آدياباتيكي يعني بدون انتقال دما به محيط خارج سرد مي شود تا آنكه به درجه يا نقطه شبنم خود برسد ؛ در اين صورت ابرهاي پوششي يا STRATIFORM تشكيل ميشود از طرف ديگر هنگامي كه هواي سرد ، هواي گرم را از پايين به سمت بالا سريعاً حركت دهد در اين صورت ابرهاي جوششي يا CUMULUFORM در اثر تراكم شديد هواي گرم هنگام صعود سريع آن تشكيل ميشود.
ج: برودت تشعشعي يا سرد شدن در اثر تشعشعات موجود RADIATION –COOLING : زمين هنگام شب باطول موج بلند تشعشعات شبانه انجام ميدهد در اين صورت برودت زميني به سرعت انجام ميشود . توده هواي مجاور زمين در اثر تشعشعات زميني نه تنها گرم نشده بلكه در اثر مجاورت باسطح زمين دماي خود را از دست داده و سرد مي شود . اين ارتباط هوا بازمين باعث كاهش دماي آن مي شود و در نتيجه يك سطح وارونگيINVERSION حرارتي ايجاد ميشود ، اگر دماي هواي فوق الذكر در نزديكي نقطه شبنم خود سرد شود مه يا ابر سطح پايين ايجاد مي شود اين نوع مه را مه تشعشعي گويند.
ابرهائيكه بدين ترتيب تشكيل ميشوند هنگام تشعشعات روزانه از بين ميروند . اثر بارندگي از ابرهاي سطوح فوقاني و ايجاد رطوبت كافي در نزديكي زمين و انجام تشعشعات زميني دلايل تشكيل ابر موجود مي باشد.
هسته هاي تراكم : Nucleus
همانطوريكه گفته شد سه عامل يعني بخار آب – عمل برودت (سرد شدن هوا ) و هسته هاي تراكم لازم است كه توأماً موجود باشند تا ابر تشكيل شود. هسته هاي تراكم در اتمسفر از اجزاء بسيار ريز نمكهاي دريايي كه بصورت افشان SPRAY و معلق به مقدار زياد در اتمسفر موجود مي باشند بوجود آمده اند، همچنين عناصر بسيار زياد دود كه در اثر سوختن ناقص زوائد صنعتي يا از اگزوز اتوموبيلها حاصل شده وخاك و خاكستر حاصل از كوههاي آتشفشان فعال و خاكستر و دود حاصل از آتش سوزي جنگلها تشكيل شده اند ، كه كليه اين عناصر ريز را هسته هاي تراكم براي تشكيل ابر گويند.