Гидравлика, гидрология и метеорология (стр. 54 )

IV – арктические (антарктические), формирующиеся в Арктике (Антарктиде) и затем перемещающиеся в более низкие широты.

В СНГ арктические воздушные массы могут проникать до Черного моря и Средней Азии, вызывая резкие похолодания, губительные для растений.

Оттепели связаны с вторжением тропического воздуха и морского воздуха умеренных широт.

В каждом типе воздушных масс выделяют морской или континентальный подтип в зависимости от того, над океаном или над сушей сформировалась данная масса. В средних широтах морские воздушные массы летом холоднее, а зимой теплее континентальных.

Перемещаясь из района формирования в другие районы, воздушная масса под влиянием подстилающей поверхности постепенно изменяет свои свойства, превращаясь в массу другого географического типа. Это изменение свойств воздушной массы называют  т р а н с ф о р м а - ц и е й.

19.3. Ветровые потоки у земной поверхности

Различают устойчивые (постоянные), сезонные устойчивые, переменные и местные ветры.

П а с с а т ы – это устойчивые (постоянные) ветры, дующие от субтропических максимумов давления (30є с. ш. и 30є ю. ш.) к экваториальной ложбине (0є), в северном полушарии северо-восточного и восточного направлений, в южном полушарии – юго-восточного и восточного направлений с умеренной скоростью (5…6 м/с) у земной поверхности.

М у с с о н ы (сезонные устойчивые ветры) летом дуют с океана, зимой – с суши, возникают из-за различий нагревания и охлаждения суши и моря. Летом суша нагревается сильнее, зимой суша охлаждается быстрее. Летом создается на море область повышенного давления и ветер дует с моря на сушу, а зимой над сушей антициклон и ветер дует с суши на море. В России муссоны наблюдаются на Дальнем Востоке с юга до г. Магадана.

Для умеренных широт характерна интенсивная  ц и к л о н и ч е с-  к а я  д е я т е л ь н о с т ь, т. е. постоянное развитие и перемещение циклонов и антициклонов, что вызывает частую смену направления и скорости ветра и погоды в целом при преобладании западного и северо-западного направления.

М е с т н ы м и  называют ветры, характерные для отдельных районов, образующиеся в нижнем слое атмосферы.

Б р и з ы  наблюдаются на побережьях морей и озер: ночью дуют с суши на море, днем с моря на сушу, так как днем суша нагревается сильнее моря и давление воздуха понижается по сравнению с давлением над морем, барический градиент направлен с моря на сушу, а но-чью – наоборот. Выше в атмосфере прослеживается антибриз, образуя с бризом замкнутую циркуляцию. Бризы распространяются на десятки километров в глубь суши при скорости ветра 3…5 м/с. В России бризы образуются летом на побережьях Черного, Азовского, Каспийского и Балтийского морей, а также на побережьях больших озер.

Б о р аґ – сильный холодный порывистый ветер, дующий из-за северных низких горных хребтов в сторону теплого моря, особенно когда к хребту подходит холодный фронт. Перед началом боры отчетливо виден синий язык плотного воздуха, переливающийся через хребет в его самой низкой (перевальной) точке. Низвергаясь вниз к морю под действием силы тяжести, ветер приобретает значительную скорость. В г. Новороссийске скорость ветра при боре в среднем более 20 м/с, достигая 38 м/с. Ветер переворачивает вагоны, машины, срывает крыши. Падая на поверхность моря, ветер вызывает сильный шторм. При этом резко понижается температура воздуха (в г. Новороссийске температура понижалась на 25єС и более). Высокие волны заливают палубы судов, на которых нарастает толстый слой льда. Затихает бора в нескольких километрах от побережья, поэтому суда еще до шторма выводят из бухты в море. За год в Новороссийске наблюдается в среднем 46 сут с борой, чаще всего с ноября по март. Продолжительность боры 1 –  3 сут, изредка неделя. Сильное сходство с борой имеют  м и с т р а л ь  на Средиземноморском побережье Франции, н о р с е р  в Мексиканском заливе (Мексика, Техас), «н о р д» на Адриатическом побережье.

Ш к в а л ы  возникают из-за сильного восходящего движения воздуха в передней части кучево-дождевого (грозового) облака, а в центральной и тыловой его частях наблюдается нисходящее движение воздуха. В облаке и под ним образуется сильное вихревое движение (внутримассовый шквал). Фронтальные шквалы отмечены вдоль холодного фронта одновременно в нескольких местах, создавая линии шквалов.

Г о р н о - д о л и н н ы е  в е т р ы  похожи на бризы: днем долинный ветер дует из устья вверх по долине и вверх по горным склонам, ночью горный ветер дует вниз по склонам и вниз по долине в сторону равнины. Горно-долинные ветры распространены в горных областях, главным образом в теплое полугодие.

Ф л н – теплый сухой ветер, дующий с гор в долину, образующийся при перетекании воздуха через горные хребты. Поднимаясь в горы, воздух охлаждается, влага в нем конденсируется и выпадает в виде дождя или снега. Перевалив через хребет, воздух нагревается, оставшийся водяной пар быстро уходит от стадии насыщения, относительная влажность резко снижается. Опустившись с большой скоростью в долину, воздух еще более нагревается и действует на растения как суховей, вызывая их обезвоживание и гибель.

19.4. Фронтальные разделы воздушных масс в атмосфере

В условиях атмосферы воздушные массы со значительно различающимися свойствами взаимодействуют между собой, так как из-за постоянного изменения давления и наличия барического градиента они перемещаются.

Зону взаимодействия различных воздушных масс в метеорологии принято называть фронтальными разделами или атмосферными фронтами. Изменение характеристик атмосферы в зоне фронтов чаще всего выражается в резкой смене погодных условий. Изменение погодных условий у земной поверхности во многом зависит от температуры воздушной массы, преобладающей в скорости перемещения, и от перемещения фронта – в сторону более холодного или в сторону более теплого воздуха. Поэтому в практике метеорологии обычно различают теплый, холодный и стационарный атмосферные фронты.

Т е п л ы й  ф р о н т  имеет место, когда масса теплого и, как правило, более влажного воздуха надвигается на более холодную и сухую воздушную массу и передвигается вверх по «клину» более холодного и соответственно более плотного (тяжелого) воздуха под очень небольшим углом. Тем не менее теплый и одновременно влажный воздух поднимается вверх. При этом он постепенно охлаждается и водяной пар в нем достигает точки росы (относительная влажность 100%), конденсируясь и скапливаясь вокруг ядер конденсации. Из образовавшейся таким образом облачности выпадают осадки, причем у земли эти осадки выпадают еще до прохождения фронтального раздела.

Приближению теплого фронта обязательно предшествует понижение давления. Обычно сначала последовательно появляются перистые и перисто-слоистые облака, сменяемые облаками среднего яруса, которые могут закрыть все небо. Температура несколько повышается. Перед самым фронтом появляются слоисто-кучевые и слоисто-дождевые облака с достаточно значительным вертикальным развитием. Выпадающие осадки, как правило, не очень интенсивные, но непрерывные. Однако при больших контрастах температур между воздушными массасми в теплом фронте можно наблюдать кучево-дождевые облака даже с грозовыми разрядами.

Итак, по основным предвестникам теплого фронта можно предсказывать соответствующие изменения в погоде: понижение давления, появление перистых облаков, а затем слоисто-дождевых, из которых выпадают осадки. Иногда теплому фронту предшествуют слоистые облака или туман.

После прохождения теплого фронта температура повышается, а облака размываются, иногда полностью до ясного небосвода.

Х о л о д н ы й  ф р о н т  образуется, когда холодные воздушные массы перемещаются на территорию, занятую ранее теплым воздухом. Холодный и соответственно более плотный воздух вклинивается под теплый воздух, заставляя последний подниматься вверх. Его вертикальное перемещение достаточно интенсивное (конвективное движение воздуха значительное), поэтому облака развиваются вертикально, образуя, в частности, кучево-дождевую облачность, из которой выпадают интенсивные осадки.

Погодные изменения метеорологических характеристик при прохождении отдельных холодных фронтов заметно различаются между собой. Особенно сильно различаются количество и интенсивность осадков, а также температура воздуха. Тем не менее можно выделить основные признаки прохождения холодного фронта. Перед его прохождением (как и в случае теплого фронта) понижается давление, которое затем постепенно растет. Ветер усиливается, меняет направление и дует примерно перпендикулярно к изобарам циклона и параллельно самой приближающейся линии фронта, а после нее ослабевает и дует как обычно, примерно параллельно изобарам циклона. Иногда вследствие быстрой конвекции воздуха непосредственно перед фронтом ветер усиливается до шквального, и это явление можно наблюдать за несколько десятков километров до линии фронта.

Основные предвестники холодного фронта для прогноза погоды следующие: понижение давления перед прохождением фронта, а также усиление ветра и изменение его направления примерно перпендикулярно изобарам, за несколько часов до фронта можно видеть вершины кучево-дождевых облаков, в частности так называемую «наковальню».

Обычно после прохождения холодного фронта примерно через  12 – 20 ч вследствие повышения давления облачность размывается вплоть до ясного небосвода. Иногда в очень мощных холодных воздушных массах могут образовываться вторичные холодные массы, которые следуют за основным холодным фронтом и вызывают аналогичные, но, как правило, менее ярко выраженные погодные явления.

С т а ц и о н а р н ы й  ф р о н т  образуется в том случае, когда барический градиент между двумя воздушными массами не существенен или холодный фронт застаивается. В пределе он может оставаться неподвижным в течение нескольких суток.

Встреча двух воздушных масс, как правило, приводит к развитию волнового циклона. Теплый воздух обычно образует длинный воздушный язык, вклинивающийся в холодный воздух. При этом в зоне фронта возникает возмущение в виде волны, в вершине которой образуется пониженное давление, а обе воздушные массы начинают вращаться вокруг центра с пониженным давлением под воздействием барического градиента и силы Кориолиса, образуя циклон.