ЛЕКЦИЯ 15 Местные ветры

 

Под местными ветрами понимают ветры, характерные только для определенных географических районов. Происхождение их различно.

Бризы

Во-первых, местные ветры могут быть проявлением местных циркуляций, независимых от общей циркуляции атмосферы, налагающихся на нее. Таковы, например, бризы по берегам морей и больших озер. Различия в нагревании берега и воды днем и ночью создают вдоль береговой линии местную циркуляцию. При этом в приземных слоях атмосферы ветер дует днем с моря на более нагретую сушу, а ночью, наоборот, с охлажденной суши на море.

Скорость бризов 3-5 м/сек, в тропиках больше. Бризы выражены отчетливо в тех случаях, когда погода ясная и общий перенос воздуха слаб, как это бывает во внутренних частях антициклонов. Особенно хорошо выраженная бризовая циркуляция наблюдается в субтропических антициклонах, например, на побережьях пустынь, где суточные смены температуры над сушей велики, а общие барические градиенты малы.

Хорошо развитые бризы наблюдаются также в теплое время года на таких морях средних широт, как Черное, Азовское, Каспийское.

Бризы захватывают слой атмосферы в несколько сотен метров, до 1-2 км. Дневной бриз наблюдается в более мощном слое, чем ночной. Обратный перенос над бризом также имеет мощность 1, 5-2 км. В тропиках мощность бризов больше, чем в высоких широтах. От береговой линии бризы распространяются вглубь суши на десятки км.

Вторжение морского бриза на сушу имеет общие черты с вторжением холодного фронта. Дневной бриз несколько понижает температуру над сушей и увеличивает относительную влажность. Например, в Мадрасе (Индия) морской бриз понижает температуру на 2-3 градуса и повышает влажность на 10-20%. В Западной Африке эффект значительно больше (снижение до! 0° С, повышение до 40%).

Очень сильный климатический эффект производит бриз Сан-францисского залива. Так как морской воздух приходит с вод холодного Калифорнийского течения, то средние температуры летних месяцев в Сан-Франциско оказываются на 5-7°. ниже, чем в Лос-Анджелесе, расположенном всего на 4° широты южнее.

Бризы наблюдаются также на побережьях крупных озер, таких, например, как Севан, Иссык-Куль, Ладожское, Онежское, и даже на больших реках, как Волга. Но здесь явления бризов имеют уже микроклиматический масштаб: скорость ветра, его вертикальная мощность и горизонтальное распространение значительно меньше, чем при бризах на берегах морей.

Характер местной циркуляции имеют также горно-долинные ветры. В горных системах дуют ветры с суточной периодичностью, схожие с бризами. Днем долинный ветер дует из горла долины вверх по долине, а также вверх по горным склонам. Ночью горный ветер дует вниз по склонам и вниз по долине, в сторону равнины. Такие ветры хорошо выражены во многих долинах и котловинах Альп, Кавказа, Памира и в других горных странах, главным образом в теплое полугодие. Вертикальная их мощность незначительна, ветры заполняют все поперечное сечение долин, вплоть до гребней и ее боковых хребтов. Как правило, они не сильны, но иногда достигают 10 м/сек и более.

Можно выделить две причины возникновения горно-долинных ветров. Одна из них создает дневной подъем или ночное опускание воздуха по горным склонам – ветры склонов; другая создает общий перенос воздуха вверх по долине днем и вниз ночью.

Днем склоны гор нагреты сильнее воздуха, поэтому воздух в непосредственной близости к склону нагревается сильнее, чем воздух, расположенный дальше от склона, и в атмосфере устанавливается горизонтальный градиент температуры, направленный от склона в свободную атмосферу. Более теплый воздух у склона начинает подниматься по склону вверх, как при конвекции. Такой подъем приводит к усилению образования на склонах облаков. Ночью, при охлаждении склонов, условия меняются на обратные.

К этим ветрам склонов присоединяются перенос воздуха в более крупном масштабе между долиной в целом и прилегающей равниной со сменой суточных направлений.

В горах также наблюдаются ледниковые ветры, дующие вниз по леднику. Этот ветер не имеет суточной периодичности, так как температура поверхности ледника круглые сутки производит на воздух охлаждающее действие. Надо льдом господствуют инверсии температуры, и холодный воздух стекает вниз. Над некоторыми ледниками Кавказа скорость ледникового ветра порядка 3-7 м/сек.

Вертикальная мощность потока ледникового ветра несколько десятков, в особых случаях – сотен метров.

Ледниковые ветры в громадных размерах особенно выражены в Антарктиде. Здесь над постоянным ледяным покровом, на периферии материка возникают стоковые ветры (чаще всего – юго-восточные) – перенос выхоложенного воздуха к береговой линии по наклону в сторону океана. Так как, кроме барического градиента, на этот перенос воздуха влияет сила тяжести, то по мере приближения воздуха к береговой черте в нижних 100-200 м могут развиваться очень большие скорости ветра, до 20 м/сек и более, с резкой порывистостью. Вместе с сильными ветрами, вызванными постоянным прохождением глубоких циклонов вокруг Антарктиды, стоковые ветры делают многие районы ее побережья самыми ветровыми местами на Земном шаре.

Фен

Во-вторых, местные ветры могут представлять собой местные возмущения течений общей циркуляции атмосферы под воздействием орографии или топографии местности. Таков, например, фен – теплый ветер, дующий по горным склонам в долины, когда течение общей циркуляции переваливает горный хребет.

Нисходящие течения фена, связанные с повышением температур воздуха, являются следствием именно влияния хребта на течение общей циркуляции. Температура фена значительно и иногда резко повышается, относительная влажность воздуха также резко падает, иногда до очень малых значений.

В начале фена могут наблюдаться резкие и быстрые колебания температуры и влажности вследствие встречи теплого воздуха фена с холодным воздухом долины. Порывистость фена указывает на сильную турбулентность. Продолжительность фена может быть от нескольких часов до нескольких суток, иногда с паузами.

Фены с давних времен известны в Альпах. Они также часты на Западном Кавказе. Они наблюдаются и под обрывистой стеной Яйлы на Южном берегу Крыма, в горах Средней Азии и Алтая, в Якутии, Западной Гренландии, на восточных склонах Скалистых гор и во многих других горных системах.

О повторяемости фенов можно судить по следующим средним годовым числам дней с этим ветром: в Кутаиси - 114, в Тбилиси – 45, на Телецком - озере до 150, в Инсбруке (Австрия) – 75.

При сильном развитии фена на подветренной стороне хребта нередко на наветренной стороне наблюдается восходящее движение воздуха по горному склону. Если хребет достаточно высок, то восходящий воздух, достигнув уровня конденсации, будет охлаждаться по влажноадиабатическому закону и на наветренной стороне произойдет образование облаков и выделение тепла конденсации.

При опускании фенового воздуха по подветренному склону содержащиеся в нем облака будут испаряться; на наветренном склоне они, напротив, все время образуются заново. В результате облачная масса в феновом потоке - феновая стена - кажется неподвижно прикрепленной к гребню хребта.

Продолжительный и интенсивный фен может привести к бурному таянию снега в горах, к повышению уровня и разливам горных рек и т.п. Летом фен вследствие высокой температуры может губительно действовать на растительность. В Кутаиси, например, случается, что при летних фенах листва деревьев высыхает и опадает.

Но фен может наблюдаться и в арктическом воздухе, когда он перетекает, скажем, через Альпы или Кавказ и опускается по южным склонам. Даже в Гренландии стекание воздуха с трехкилометровой высоты ледяного плато на фиорды создает очень сильные повышения температуры. В Исландии наблюдались повышения температуры на 30°. на несколько часов.

Бора

Влиянием орографии объясняется и бора с различными ее разновидностями. Это сильный холодный и порывистый ветер, дующий с низких горных хребтов в сторону достаточно теплого моря. Бора с давних пор известна в районе Новороссийской бухты на Черном море и на Адриатическом побережье Югославии, в районе Триеста. Сходные явления обнаружены на Новой Земле.

К типу бор относятся и САРМА близ Ольхонских ворот на Байкале.

Достаточное сходство с борой имеют НОРД в районе Баку, МИСТРАЛЬ на Средиземноморском побережье Франции, НОРТСЕР в Мексиканском заливе…

Бора возникает в тех случаях, когда холодный фронт подходит к прибрежному хребту с северо-востока, и холодный воздух сразу же переваливает невысокий хребет. Низвергаясь вниз по горному склону под действием силы тяжести, воздух приобретает значительную скорость: в Новороссийске в январе скорость боры достигает в среднем более 20 м/сек. Падая на поверхность воды, этот нисходящий ветер создает сильное волнение. При этом резко понижается температура воздуха, которая до боры была над теплым морем достаточно высокой.

Шквалы. Иногда на ограниченных территориях наблюдаются резкие кратковременные усиления ветра, называемые шквалами. Скорость ветра внезапным порывом усиливается до 20 м/сек и более, на несколько минут, повторяясь иногда на протяжении короткого времени.

Более или менее резко меняется и направление существовавшего ветра. Несмотря на кратковременность, шквалы могут приводить к катастрофическим последствиям.

Шквалы в большинстве случаев связаны с кучево-дождевыми (грозовыми) облаками либо местной конвекции, либо холодного фронта. В первом случае они называются внутримассовыми, во втором – фронтальными.

Внутримассовый шквал обусловлен тем, что в передней части кучево-дождевых облаков возникает сильное восходящее движение воздуха, а в центральной и тыловой части – нисходящее, создаваемое, в частности, ливневыми осадками, увлекающими с собой воздух.

Сходные условия будут и при фронтальном шквале, но с резкой формой обрушивания воздуха. Фронтальные шквалы наблюдались вдоль фронта одновременно в ряде мест, поэтому в ХIХ веке, когда было установлено существование холодных фронтов, их называли линиями шквалов.

Смерчи и тромбы возникают, кроме шквалов, в условиях большой неустойчивости атмосферной стратификации в виде особых вихрей с вертикальной осью. Они напоминают циклоны миниатюрных масштабов. Это совсем малые пыльные вихри, во множестве возникающие над перегретой почвой в пустынях и на их границах, где резко меняются свойства подстилающей поверхности. В Сахаре на площади 10² км таких вихрей наблюдается иногда до 100 в день. Часты они летом на восточном Памире…

Поперечник смерчей от 1 до 100 м, высота до 1 км, скорость перемещения 20-30 км/час. В таком вихре наблюдается быстрое вращение воздуха с одновременным его подъемом, так что попавшие в вихрь пыль, листья и другие предметы увлекаются по спиральным путям.

Большое значение имеют более крупные вихри, называемые над морем смерчами, а над сушей – тромбами. В Северной Америке именно тромб вызывают ТОРНАДО – ураганные вихри огромной опустошающей силы. Вихрь возникает обычно в передней части грозового облака и проникает сверху до самой земной поверхности. У смерчей диаметр вихря порядка десятков метров, а у тромбов – 100-200 м., а в американских торнадо и больше (это устанавливается по ширине полосы разрушений).

Тромб виден как огромный темный столб между облаками и землей, расширяющийся кверху и книзу, или как хобот, свисающий из облака. Это объясняется тем, что вихрь втягивает сверху облако, а снизу пыль или воду, кроме того, при сильном падении давлении внутри вихря происходит конденсация водяного пара.

Вихрь перемещается вместе с облаком чаще всего со скоростью 30-40 км/час.

Время существования смерчей измеряется минутами, тромбов – десятками минут, иногда несколькими часами. Скорости ветра в тромбах достигают 50-100 м/сек.

Тромбы проходят поодиночке, хотя торнадо изредка наблюдаются по два или по нескольку. Смерчи часто возникают сериями.

Атмосферное давление при шквалах резко повышается в связи с бурным выпадением осадков, а затем снова падает (грозовой нос).

Тромб сопровождается грозой, ливневым дождем, градом. Водяные смерчи реже связаны с грозами.

В Европе тромбы сравнительно редки и наблюдаются преимущественно в жаркую летнюю погоду в послеполуденные часы в воздушных массах тропического происхождения с большими вертикальными градиентами температуры. В направлении к северу они отмечались до Северной Шотландии, Южной Норвегии, Швеции (до 60 гр. с.ш.), Соловецких островов, в Сибири до низовьев Оби. На европейской территории СНГ каждое лето в разных местах отмечается несколько тромбов. Были случаи, когда они достигали здесь катастрофической силы, например, московский тромб 29 июня 1904 г., сравнимый по интенсивности с американскими торнадо. По видимому, на Азиатской территории СНГ тромбы возникают чаще, но, проходя в малонаселенных районах, замечаются реже.

В США наблюдается в среднем 200 торнадо в год, преимущественно в теплое время. Интенсивность их разна, но и скорости (до 125 м/сек) и диаметры их гораздо больше, чем у европейских.

Случалось, что торнадо поднимали в воздух дома вместе с жителями. В среднем за год от них гибнет 200 человек, а в одном случае (18 марта 1925 г.) торнадо унес почти 700 человеческих жизней. Одно единственное торнадо в Северной Дакоте разрушило 500 домов в 1957 г. на площади в одну квадратную милю, причинив ущерб на 15 млн долларов.

Преобладание тромбов США можно объяснить тем, что здесь летом часто господствует очень теплый, влажный и неустойчиво стратифицированный воздух с Мексиканского залива, благоприятный для образования гроз и торнадо. В Европу же тропический воздух попадает реже.

 

В-третьих, местными ветрами называют и такие сильные ветры в некоторых районах, которые являются, по существу, течениями общей циркуляции. Интенсивность их проявления и их характерность для данного географического района являются следствием самого механизма общей циркуляции, самого географического распределения синоптических процессов. В этом значении называют местным ветром, например,

Сирокко на Средиземном море.

 

Суховей – ветер при высокой температуре и низкой относительной влажности воздуха. Температура при суховеях всегда высокая и часто достигает 35-40 ° С. Относительная влажность воздуха составляет до 30%, скорость ветра всегда больше 5 м/сек и часто достигает 20 м/сек.

Суховеи наблюдаются летом в степной и лесостепной зонах Европейской территории РФ, в Казахстане и Средней Азии, когда над этими районами расположена южная или юго-западная периферия антициклона, а над западной частью РФ давление понижено. При таком распределении давления воздушный поток суховея направлен на запад.

Суховеи образуются в результате трансформации воздушных масс, чаще всего арктического происхождения. Перемещаясь над континентом в низкие широты, воздух сильно нагревается и становится еще более сухим. Этот ветер – метеорологическое явление, неблагоприятное для сельскохозяйственного производства.

Известны также многочисленные местные ветры в различных районах Земли, носящие особые названия, такие, как САМУМ, ХАМСИН, АФГАНЕЦ и пр. Упоминание о таких ветрах можно найти в физико-географических или климатических характеристиках отдельных местностей. Например, на Алтае ветер северного направления, поднимающий на водной глади мелкую рябь, называют СИВЕРОМ.

Над высокими горными грядами, такими, как, например, Анды, возникают так называемые струйные ветры со скоростями выше 150 км/час.

Примерно, такой же по происхождению ветер часто наблюдается над горой Вашингтон в Северной Америке, его скорость достигла однажды 371 км/час, и данный показатель внесен в Книгу рекордов Гиннеса.

К местным относится и ветер ураганной силы, сопровождающий на Дальнем Востоке циклон, который здесь называют тайфуном. Он часто дует с июля по октябрь, принося населению дальневосточного побережья немалые проблемы.

Известно что в основном волны на поверхности водоемов создаются ветрами. Иное дело – цунами, представляющая из себя волну необычайно высоких размеров, которая инициируется вулканами.

С развитием космической техники обнаружилось, что по морям-океанам гуляют так называемые «бродячие валы», высота которых доходит до 50 метров. Они возникают внезапно, причем ветер нередко особой роли в их возникновении и развитии не играет.

Среди ученых существует две гипотезы возникновения данных волн. Первая – это временная задержка какого-то значительного морского или океанического течения ветром, дующим против этого течения. Когда ветер вдруг ослабевает, течение освобождается от противника и идет, как говорят, валом.

Но, например, в Северном море нет таких течений, а бродячие волны нередко встречаются и здесь. Это может быть объяснено, в свою очередь, тем, что в морях и океанах существуют некие глубокие впадины, видные из космоса. Вероятно, действие факторов обеих гипотез и является источником этих чудовищных валов, погубивших не одну сотню кораблей.

 

Контрольные вопросы к разделу о ветре:

1. Какие местные ветры вы знаете?

2. Что такое бриз?

3. Куда дует бора?

4. Через что переваливает фен?

5. Характеристика смерчей и тромбов.

6. Что и где сушит суховей?