Cumulonimbus Cloud over Africa (color).jpg
NASA/ISS 16
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Cumulonimbus Cloud over Africa (color), Aerial photographs of clouds, ISS Expedition 16 Crew Earth Observations, Cumulonimbus incus, Retouched pictures
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Cumulonimbus Cloud over Africa (color), Perhaps the most impressive of cloud formations, cumulonimbus (from the Latin for “pile” and “rain cloud”) clouds form due to vigorous convection (rising and overturning) of warm, moist, and unstable air. Surface air is warmed by the Sun-heated ground surface and rises; if sufficient atmospheric moisture is present, water droplets will condense as the air mass encounters cooler air at higher altitudes. The air mass itself also expands and cools as it rises due to decreasing atmospheric pressure, a process known as adiabatic cooling. This type of convection is common in tropical latitudes year-round and during the summer season at higher latitudes.

As water in the rising air mass condenses and changes from a gas to a liquid state, it releases energy to its surroundings, further heating the surrounding air and leading to more convection and rising of the cloud mass to higher altitudes. This leads to the characteristic vertical “towers” associated with cumulonimbus clouds, an excellent example of which is visible in this astronaut photograph. If enough moisture is present to condense and heat the cloud mass through several convective cycles, a tower can rise to altitudes of approximately 10 kilometers at high latitudes and to 20 kilometers in the tropics before encountering a region of the atmosphere known as the tropopause—the boundary between the troposphere and the stratosphere.

The tropopause is characterized by a strong temperature inversion. Beyond the tropopause, the air no longer gets colder as altitude increases. The tropopause halts further upward motion of the cloud mass. The cloud tops flatten and spread into an anvil shape, as illustrated by this astronaut photograph. The photo was taken from a viewpoint that was at an angle from the vertical, rather than looking straight down towards the Earth’s surface. The image, taken while the International Space Station was located over western Africa near the Senegal-Mali border, shows a fully formed anvil cloud with numerous smaller cumulonimbus towers rising near it. The high energy levels of these storm systems typically make them hazardous due to associated heavy precipitation, lightning, high wind speeds and possible tornadoes.
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クムロニンバス アフリカの雲(色)、雲の空中写真、ISS 第16次長期滞在 乗組員の地球観測、クムロニンバスのインクス、リタッチされた写真
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クムロニンブス アフリカの雲(色)、おそらく最も印象的な雲形成、クムロニンブス(ラテン語から「丸く」および「雨の雲」)、 活発に対流(暖かく湿気が多く不安定な空気。地表の空気は、日熱の地上面によって温められ上昇し、十分な大気水分が存在すると、気団がより高い高度でより冷たい空気に遭遇すると、水滴が凝縮する。気団自体も、大気圧が低下して上昇するにつれて膨張して冷却する。このタイプの対流は、年間を通じて、夏の間は高緯度で一般的にみられる。上昇気団の水が凝縮してガスから液体の状態に変化すると、エネルギーが周囲に放出され、周囲の空気がさらに加熱され、対流が増加し、雲塊が高度に上昇する。これにより、クムロニンバス雲に関連する特徴的な垂直の「塔」が作成され、この宇宙飛行士の写真に見ることができる優れた例です。複数の対流サイクルを通じて雲の質量を凝縮・加熱するのに十分な水分が存在する場合、塔は高緯度で約10キロメートル、熱帯で20キロメートルの高度まで上昇し、対流圏と成層圏の境界であるトロポコースと呼ばれる大気の領域に遭遇する。対流性は強い温度反転によって特徴づけられる。対流圏を超えて、高度が上がるにつれて空気は冷えなくなる。対流性は、雲質量のさらに上向きの運動を停止する。この宇宙飛行士の写真に示されているように、雲は平らになり、悪の形で広がっている。写真は、地球の表面に向かってまっすぐ下がるのではなく、垂直方向から角度のある視点から撮影された。国際宇宙ステーションがセネガルとマリの国境近くの西アフリカ上空にあったときに撮影された画像は、その近くに多数の小さなクムロニンバス塔が立ち上った完全に形成された悪雲を示している。これらの嵐システムでは、エネルギーレベルが高いため、通常、関連する激しい降水、稲妻、高風速、竜巻により危険になる。
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