ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.09.2020
Просмотров: 4682
Скачиваний: 7
воздушных потоков к северу и северо-западу. С циклонами на континенты приходят массы морского
тропического или полярного (в зависимости от широты места) воздуха, насыщенного влагой, которая
изливается в виде обильных муссонных дождей, особенно на восточных склонах гор и их предгорьях.
Зимой в этих районах циркуляция воздушных масс определяется сезонными континентальными
Канадским и Азиатским максимумами и ярко выраженными Исландским и Алеутским минимумами
над океанами. Устойчивые северо-западные ветры приносят с материков на их восточные побережья
сухой и холодный континентальный полярный воздух, снижая температуру зимой нередко до
отрицательных
значений даже на Великой Китайской равнине. Китайские метеорологи установили, что между
зонами экваториально-тропических муссонов (с повторяемостью более 60%) и вне-тропических
муссонов (с повторяемостью менее 40%) существует узкая полоса без муссонов. Это свидетельствует
о различной природе этих муссонных полей.
В Северной Америке на восточных побережьях внетропических широт муссонная циркуляция
ослаблена и муссонность климата почти не выражена.
Своеобразна атмосферная циркуляция в высоких широтах. Здесь проявляется ее термическая
составляющая, которая выражается в преобладании ветров восточных направлений. Особенно
хорошо выражены
юго-восточные
ветры по окраинам Антарктиды; там они усиливаются стоковым
эффектом (стеканием холодного воздуха вниз с высокого ледникового щита) и устойчиво дуют со
скоростью до 20 м/с. В северном полушарии устойчивые
северо-восточные
ветры отмечаются лишь
по южной окраине Гренландии, где они дуют из Гренландского максимума в Исландский минимум. В
высоких широтах Азии и Северной Америки в циркуляции атмосферы отмечена муссонная
тенденция (повторяемость ветров – менее 40%). Зимой там дуют холодные и сухие южные ветры из
Азиатского и Канадского максимумов. Летом направление ветров меняется на обратное – они дуют с
холодного Северного Ледовитого океана на прогретую сушу в направлении термических депрессий
над Сибирью и Северной Канадой. Однако эти ветры не дают муссонного климатического эффекта, в
частности обилия и сезонности в количестве осадков.
Внетропические муссоны занимают важное место в системе обшей циркуляции атмосферы и в
районах их устойчивого развития оказывают большое влияние на климат.
11.4. Местные ветры
Местными ветрами
называют ветры, имеющие локальное распространение. Они возникают в
связи с географическими особенностями территории: наличием больших водоемов, специфической
орографией региона и др.
К местным ветрам различного происхождения относят бризы, горно-долинные ветры, ветры
склонов, ледниковые ветры, фен, бору.
Бризы
(фр.
brise
–
легкий ветер) – ветры по берегам морей, крупных озер и рек, дважды в сутки
меняющие направление на противоположное: дневной бриз дует с водоема на берег, ночной бриз – с
берега на водоем. Бризы обусловлены суточным ходом температуры и соответственно давления над
сушей и водой. Они захватывают слой воздуха 1–2 км. Скорость их невелика – 3 – 5 м/с. Очень
сильный дневной морской бриз наблюдается на западных пустынных побережьях материков в
тропических широтах, омываемых холодными течениями и холодной водой, поднимающейся у
берега в зоне апвеллинга. Там он вторгается в глубь суши на десятки километров и производит
сильный климатический эффект: снижает температуру, особенно летом, на 5 – 7 °С, а в Западной
Африке – на 10°С, увеличивает относительную влажность воздуха до 85%, способствует
образованию туманов и рос.
Явления, подобные дневным морским бризам, можно наблюдать по окраинам больших городов,
где отмечается циркуляция более холодного воздуха из пригородов к центру, так как над городами
существуют «тепловые пятна» в течение всего года.
Горно-долинные ветры и ветры склонов
в горах обладают суточной периодичностью: днем
ветер дует вверх по долине и по горным склонам, ночью, наоборот, охлажденный более тяжелый
воздух спускается вниз. Дневной подъем воздуха приводит к образованию кучевых облаков над
склонами гор, ночью облачность исчезает вследствие опускания и адиабатического нагревания
воздуха.
Ледниковые (стоковые) ветры –
это холодные ветры, постоянно дующие со стороны горных
ледников вниз по склонам и долинам. Они обусловлены выхолаживанием воздуха надо льдом. Их
скорость 5–10 м/с, но по краям покровных ледников на побережьях Антарктиды и Гренландии может
увеличиваться до 20 м/с. Мощность стоковых воздушных потоков составляет несколько десятков или
сотен метров. Они интенсивнее ночью, так как усиливаются ветрами склонов.
Рис. 69. Схема образования фена (по И. И. Гуральнику)
Фен
–
теплый, сухой, порывистый ветер, дующий с гор в долины или предгорья. При фене
температура у подножия с подветренной стороны гор за несколько часов может подняться на десятки
градусов, а относительная влажность – понизиться до 10 – 20%. Продолжительность фенов – от
нескольких часов до нескольких суток. Фен образуется благодаря тому, что при подъеме по
наветренному склону гор воздух нижнюю часть пути до уровня конденсации охлаждается по
сухоадиабатическому градиенту (1°/ЮО м), а верхнюю часть пути – по влажноадиабатическому
(0,5°/100 м). При опускании воздух нагревается сухоадиабатически и к подножию гор или в долину
приходит с более высокой температурой. Абсолютная и относительная влажность фена, наоборот,
пониженная. Уменьшение абсолютной влажности воздуха обусловлено образованием облаков и
выпадением орографических осадков на наветренных склонах гор. Относительная влажность в фене
понижается, помимо этого, еще и по мере роста температуры и соответственно увеличения
максимальной влажности воздуха. Фёновый эффект значительнее при большей высоте гор и в
холодную половину года, когда исходная относительная влажность воздуха больше и поэтому ниже
уровень конденсации на наветренной стороне хребта (рис. 69).
Климатический эффект фена значительный, особенно если он интенсивный и продолжительный.
В местах постоянного развития фенов наблюдается аномально повышенная температура воздуха.
Фен может привести к сходу снежных лавин, к бурному таянию снегов в горах и к разливам горных
рек, имеющих ледниковое и снеговое питание. Весной фен может вызвать преждевременное
цветение садовых растений или гибель соцветий. Летом либо ускоряет созревание хлебов и фруктов,
либо губительно действует на них. В результате фена нередко случается летний листопад. Фены
часты в Альпах (Инсбрук – 75 дней в году), на Западном Кавказе и в Закавказье (Кутаиси – 114 дней),
на Алтае (Телецкое озеро – 150 дней), на южном склоне Крымских гор, на северном склоне
Копетдага (местное название фена – гармсиль), на восточном склоне Скалистых гор, на восточном
подветренном склоне гор Сьерра-Невада, у подножия которых расположена жаркая безводная
впадина Долина Смерти, в пустыне Мохаве и во многих других горах.
Бора
–
сильный, холодный, порывистый ветер, дующий с низких гор в сторону относительно
теплого моря. Бора достаточно хорошо изучена в районе Новороссийской бухты на Черном море, где
она случается в среднем 46 дней в году. Сходные ветры наблюдаются на Адриатическом побережье –
в Югославии и в Италии, близ г. Триеста, на юге Франции (мистраль), близ Баку (норд), на Байкале
(сарма) и в других местах. Бора бывает зимой, в период с ноября по март, когда к невысоким хребтам,
расположенным вдоль побережья, со стороны суши подходит холодный фронт. В районе
Новороссийска сильный холодный ветер низвергается вниз с горного склона хребта Варада, через
Мархотский перевал, и приобретает скорость более 20 м/с, вызывая разрушения на суше. На
поверхности воды штормовой ветер производит сильное волнение. Одновременно резко понижается
температура воздуха, нередко до минусовых значений. Вода, попадая на суда и береговые постройки,
быстро замерзает, покрывая их ледяной корой. Профилактическая мера борьбы с борой – выход судов
в открытое море на несколько десятков километров от берега, где ветер стихает.
Глава 12 Погода и климат
12.1. Погода. Классификация погод
Погода
–
физическое состояние атмосферы в данное время над определенной территорией.
Элементы погоды: температура воздуха, влажность, облачность, осадки, атмосферное давление,
ветер. Атмосферные явления – гроза, туман, метель, пыльная буря и др. – также относятся к погоде.
Таким образом, погода – это сочетание, своеобразный ансамбль всех ее элементов, которые
взаимосвязаны и закономерно меняются во времени и в пространстве. Погода представляет собой
внешнее проявление процессов, происходящих в атмосфере.
Характерные свойства погоды –
изменчивость
и
многообразие.
Изменения погоды могут быть
периодическими и непериодическими.
Периодические изменения
погоды обусловлены суточными и годовыми различиями в поступлении
солнечной радиации. С ними связаны регулярные суточные и сезонные изменения всех
вышеперечисленных элементов погоды. Суточные изменения весьма закономерны и четко выражены
в жарком поясе, а во внетропических широтах нарушаются активной циклонической деятельностью.
Годовые изменения в жарком поясе связаны не столько с термическими условиями, сколько с
режимом увлажнения. Во внетропических широтах, наоборот, лето и зима прежде всего термические
сезоны года.
Непериодические изменения
погоды обусловлены адвекцией воздушных масс и фронтальными
процессами. Они наблюдаются во всех районах Земли, но характерны прежде всего для умеренных и
холодных поясов, что мы ощущаем в повседневной жизни.
С частой сменой погод связано их многообразие. Существуют классификации погод по разным
признакам и критериям.
На основании радиационного баланса выделены три большие группы погод:
безморозные, с
переходом суточной температуры через 0°С,
и
морозные
погоды. Внутри этих групп с учетом
комплексных типов погоды суток обособляются 16 классов погод. Например, в группе безморозных
погод выделяются классы от суховейно-засушливой (t°
сс
> 22°С, f
сс
< 40%) до влажно-тропической
(t°
cc
> 22°С, f
сс
> 80%) погоды; в группе морозных погод – от слабоморозных (t°
сс
от 0 до -12,5°С) до
крайне морозных (tº
сс
< -
42,5 °С), а среди них – погода с ветром и без ветра, что чрезвычайно важно
при морозе. Эта классификация погод находит применение в практике сельского хозяйства и
рекреации.
По происхождению выделяются две большие группы погод.
Фронтальные погоды
свойственны
циклонам и обусловлены взаимодействием в них теплых и холодных воздушных масс, обладающих
разными физическими свойствами.
Внутримассовые погоды
связаны с нагреванием или
охлаждением воздуха от земной поверхности.
Из фронтальных погод рассмотрим погоды теплого фронта и холодных фронтов, последовательно
сменяющих друг друга при прохождении циклонов в умеренных широтах северного полушария.
Теплый фронт,
как отмечалось ранее, образуется при наступлении теплого воздуха на холодный.
Над Европой он чаще случается в холодное полугодие. Теплый фронт характерен для передней части
циклона. Основные метеорологические явления, связанные с ним, следующие: температура
постепенно растет и после прохождения линии фронта существенно увеличивается. Ширина
облачной зоны составляет около 900 км, причем облака образуются в определенной
последовательности – сначала наблюдатель видит перистые, затем перисто-слоистые,
высокослоистые и, наконец, слоисто-дождевые облака; при этом возрастает относительная и
абсолютная влажность воздуха и облачность. Из слоисто-дождевых облаков за 300 – 400 км до линии
фронта начинают выпадать обложные осадки, усиливающиеся по мере приближения линии фронта.
На линии фронта и за ней возникают слоистые облака и адвективные туманы. Давление постепенно
понижается. Ветер усиливается при прохождении линии фронта и меняет направление; в частности,
над Европой – чаще всего на устойчивое юго-западное (см. рис. 57).
Холодные фронты образуются при наступлении холодного воздуха на теплый. Они чаще
случаются в теплое полугодие, особенно над территорией России. Выделяют холодный фронт
первого рода – медленный и второго рода – быстрый, которые характеризуются разными типами
погод.
При
холодном фронте первого рода
холодный воздух медленно подтекает под теплый, который
спокойно натекает на него. При ^том синоптические процессы развиваются в обратной
последовательности по сравнению с погодой теплого фронта. После линии фронта температура
медленно понижается; облачная зона занимает около 500 км в ширину. Слоисто-дождевые облака
постепенно переходят в высокослоистые, затем следуют перисто-слоистые и перистые. Облачность и
влажность воздуха постепенно уменьшаются, но из слоисто-дождевых, а иногда и высокослоистых
облаков выпадают обложные осадки. Давление воздуха постепенно возрастает, ветер усиливается
лишь на линии фронта, потом ослабевает и меняет направление с юго-западного на северное. Внутри
холодной воздушной массы, за линией фронта, из-за неустойчивой стратификации в прогревающемся
холодном воздухе летом возможны внутримассовые зафронтальные локальные ливневые осадки из
кучево-дождевых облаков (см. рис. 58).
При
холодном фронте второго рода
погода иная, так как при его прохождении существенно и
бурно меняются все метеорологические величины.
Холодный воздух
движется быстро и тупым
клином подтекает под теплый, который резко подбрасывается вверх до линии фронта и опускается
над ней. При
этом
образуются мощные кучево-дождевые облака, часто в виде вала, выпадают
ливневые осадки, летом с градом, наблюдаются грозы (они случаются даже зимой, при
отрицательных температурах воздуха). После прохождения линии фронта осадки в основном
прекращаются, но иногда выпадают и из высококучевых облаков. Температура за линией фронта
значительно понижается. Давление воздуха стремительно падает перед линией фронта, но резко
возрастает после нее. Ветер перед линией фронта усиливается до бури, и после прохождения фронта
меняет направление с юго-западного на северо-западное и северное. Внутри холодной воздушной
массы летом возможны ливни (см. рис. 59).
Погоды фронтов окклюзии (по типу теплого и холодного фронтов) весьма сложны, но
напоминают рассмотренные фронтальные погоды.
Перечисленная смена погод типична при прохождении через наблюдателя центральных и южных
(в северном полушарии) периферий циклонов, причем, чем ближе к центру, тем меньший
промежуток времени проходит между прохождением теплого и холодного фронтов. Если циклон
следует мимо наблюдателя своей северной периферией, то погода более однообразна. Сюда
распространяется влияние облачности теплого фронта, хотя сам он проходит южнее; из слоисто-
дождевых облаков выпадают холодные моросящие дожди.
Из внутримассовых погод отметим погоду конвективного типа и радиационного выхолаживания.
Погода конвективного типа
характерна в течение всего года в жарком поясе, а летом возможна и
в умеренных широтах. Ее основная особенность – нагрев суши и воздуха к полудню, появление
кучевых и кучево-дождевых облаков, ливневые кратковременные осадки после полудня (в жарком
поясе так называемые «зенитальные дожди»). При этой погоде четко выражен суточный ход всех
метеоэлементов.
Погода типа радиационного выхолаживания
наблюдается весь год в полярных широтах и зимой в
умеренных и субполярных широтах над сушей при антициклоне. Крайне низкие температуры в
условиях отрицательного радиационного баланса, ясное небо, иногда волнистые облака и слабый
снег, слабые ветры – таковы основные метеоусловия при этой погоде. В России она типична в
Восточной Сибири.
Изучением погоды и ее прогнозированием занимается особый раздел метеорологии –
синоптическая метеорология
(греч.
synop-tikos
–
способный все обозреть). В каждой стране
существует обширная сеть метеорологических и аэрологических станций, занимающихся
получением сведений обо всех элементах погоды, и учреждений, их обрабатывающих с целью
прогноза погоды, которые объединяются в
Службу погоды.
Национальные службы погоды опираются
в своей работе на международную программу Всемирной службы погоды, входящую во Всемирную
метеорологическую организацию (ВМО) – межправительственное специализированное учреждение
ООН (1947) с центром в Женеве. В нашей стране центральным научно-исследовательским и
методическим органом Службы погоды является Росгидрометеоцентр в Москве – один их трех
мировых метеорологических центров (другие находятся в Вашингтоне и Мельбурне).
Метеорологические станции разных разрядов работают по определенной программе и единой
методике. Они систематически передают результаты своих наблюдений в зашифрованном виде по
особому международному коду в региональные и мировые метеорологические центры. В центрах на
определенный момент времени составляют
синоптические карты.
На них отражено состояние всех
элементов погоды и атмосферных процессов – положение циклонов и антициклонов, атмосферных
фронтов, зон осадков и др. над обширной территорией. На основании анализа синоптических карт
дается оценка важных изменений погоды и ее прогноз. При этом центры учитывают не только
данные наземных станций, но и состояние тропосферы в целом, а также сведения о более высоких
слоях атмосферы, полученные с помощью метеорологических ракет и спутников. При обработке
полученной информации широко используются современные средства обработки данных. Прогнозы
погоды бывают краткосрочными (на 1–3 суток вперед), среднесрочными (4–10 суток),
долгосрочными (месяц – сезон). Краткосрочные прогнозы имеют довольно высокую
оправдываемость (более 80%). Долгосрочные прогнозы, основанные на научно обоснованном
предсказании погоды по годам-аналогам, менее надежны.
Зависимость самочувствия людей и их хозяйственной, особенно сельскохозяйственной,
деятельности от погоды заставляет их находить приметы, по которым можно было бы предвидеть
погоду. Многие из дошедших до нас народных примет погоды получили в настоящее время научное
обоснование.
Предсказание погоды имеет огромное значение для всех отраслей хозяйства: сельского хозяйства,
транспорта, многих отраслей промышленности; оно важно в военном деле, в авиации, для
повседневной жизни и деятельности людей.
12.2. Климат. Климатообразующие процессы и факторы
Климат
–
многолетний режим погоды, типичный в данном месте. В отличие от погоды он
обладает устойчивостью, постоянством, хотя ежегодно бывают отклонения в температуре, количестве
и режиме осадков, характерных погодах.
Главнейшим климатообразующим фактором и энергетической основой климатообразующих
процессов – теплооборота и влагооборота – является приток на Землю
солнечной радиации.
Ее
количество определяется углом падения солнечных лучей, зависящим от широты места.
Большое влияние на формирование климата оказывает также
атмосферная циркуляция
1
–
закономерное перемещение воздушных масс, в процессе которого осуществляется перенос тепла
(теплооборот) и влаги (влагооборот) как между широтами, так и между материками и океанами.
Важен и такой фактор, как характер
подстилающей земной поверхности.
Это понятие с позиции
климатологии весьма емкое. Прежде всего важно учитывать сушу и воду (океан), поэтому выделяют
материковые
и
океанические
климаты. Суша и вода по-разному нагреваются и остывают: суша
быстрее нагревается, но быстрее остывает, ибо прогревается всего на несколько метров; вода
нагревается медленнее, но на большую глубину – до 200–300 м, поэтому остывает тоже медленнее.
Это отражается на температурном режиме, суточной и годовой амплитуде температуры, влажности
воздуха, осадках и других метеоэлементах. Различное влияние суши и моря на климат возрастает от
экватора к умеренным широтам и несколько сглаживается в приполярных районах.
Для определения влияния океана на климат существует понятие континентальности климата,
которое оценивается по величине годовой амплитуды температуры. На амплитуду температуры,
кроме континентальности, влияет еще и широта местности, поэтому в формулы индекса
континентальности вводятся коэффициенты, исключающие влияние на амплитуду широты. Индекс
континентальности климата
(К.)
вычисляется либо по формуле Л. Горчинского: K = (l,7A/sin φ) –
20,4, либо по формуле С.П. Хромова:
К = (А–
5,4 sin
φ)/A, где
А
–
годовая амплитуда температуры
воздуха, φ – широта пункта.
Степень континентальности климата материков зависит от их
размеров и изрезанности береговой
линии.
Чем больше материк, тем значительнее континентальность климата его внутренних районов.
Она выражается в большой годовой амплитуде температуры (например, в Центральной Азии).
Большая изрезанность береговой линии уменьшает степень континентальности климата.
На климат материков оказывает влияние
абсолютная высота местности.
В горах температура с
высотой уменьшается примерно на 6 °С на каждый километр (вертикальный температурный градиент
равен 0,6° на 100 м) и на определенной высоте даже летом оказывается равной нулю; выше
начинается царство снегов и льдов.
Важно также расположение гор по отношению к господствующим ветрам –
ветровая экспозиция.
Горы, особенно высокие, являются климатическими барьерами. Наветренные склоны гор получают
много осадков (например, южные склоны Гималаев), подветренные склоны сухие.
У широтно вытянутых гор весьма важно учитывать ориентацию склонов гор по отношению к
Солнцу, т. е.
инсоляционую экспозицию.
Например, северный (теневой) и южный (солнечный) склоны
Кавказских гор получают из-за разного угла падения солнечных лучей неодинаковое количество
тепла. Это отражается на высоте природных поясов и их спектре и положении снеговой границы, а