Чтение онлайн

Вода предпочитает течь вокруг камня, чем над ним. Когда вода протекает между двумя камнями, она бьет ключом и течет быстрее. Когда она протекает над камнем, то возникает рябь или волна вниз по течению. Если камней много, то за ними спокойствие потока нарушается водоворотами или волнением.

Воздушные течения реагируют на земную поверхность аналогично. Они предпочитают двигаться вокруг отдельно стоящих гор, чем над ними и параллельно горным хребтам. Поток воздуха движется быстрее в ущелье. Образует смерчи и волны, о которых мы расскажем в следующей главе. Главная мысль, извлеченная из вышесказанного, это то, что земная поверхность оказывает существенное влияние на потоки воздуха возле нее.

Кроме того, изменяя движение ветра, все эти препятствия замедляют движение ветра у поверхности. Изменение скорости ветра по высоте называется градиентом ветра. В дополнение к механическим эффектам, существенно изменяют поведение воздушных течений еще и тепловые процессы. Из этого следует вывод, что у поверхности воздух чаще всего очень непостоянен и турбулентность более высокая, чем на высоте. Приведенная таблица поможет понять особенности воздушных потоков на малых высотах.

Ветер по высотам

Примерная высота над наивысшей характерной точкой поверхности • Природа воздушного потока

500 — 1000 м • Атмосфера свободна. Здесь не проявляется вязкость воздуха, потому что он не контактирует с твердыми телами. Движение воздуха определяется только градиентом давления и эффектом Кориолиса

50 — 100 м • Переходная область. Здесь эффект трения о поверхность влияет на структуру ветра. До этого уровня простирается действие морских бризов. Эффект Кориолиса и изменение плотности из-за прогрева земной поверхности существенные силы на этом уровне.

Поверхность • Область постоянно меняющихся процессов. Структура ветра определяется в основном природой поверхности и изменением температуры с высотой. Равнинные и горные ветры встречаются на этом уровне.

Мы видели в прошлой главе, как эффект поверхностного трения уменьшает скорость ветра и является причиной того, что ветер дует в направлении, пересекающем изобары, в то время, как в свободной атмосфере следует по изобарам.

Рис. 75. Роза ветров

ВЕТЕР ВОЗЛЕ ФРОНТОВ И БАРИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Схема холодного фронта и циклона изображена на рисунке 76. На нем показан холодный фронт у поверхности, движущийся на юг (в северном полушарии).

Рис. 76. Схема холодного фронта и циклона

Антициклон в холодном и теплом секторах показан изобарами. Широкие неокрашенные стрелки показывают холодный воздух, толкаемый к зоне высокого давления, в то время, как темными стрелками обозначен теплый воздух, движущийся к теплому сектору зоны повышенного давления. Оба потока имеют тенденцию отклоняться к более низкому давлению вдоль фронта.

Холодный поток изгибается под теплым и образует ветры от западных до северо-восточных направлений, если только фронт двигается. Движения теплого воздуха более интересны. Контактируя с фронтом, он поднимается над холодным воздухом и поворачивает вправо, в конечном итоге, превращаясь наверху в потоки от юго-западных до северо-западных направлений.

Обычно, когда холодный фронт надвигается с северо-запада в северном полушарии, ветер у поверхности будет от южного до юго-восточного, в то время, как высотные облака могут двигаться с северо-запада. Пилоты, обрабатывающие термичность в юго-восточных потоках перед фронтом и дрейфующие первоначально к северо-западу, постепенно изменяют направление дрейфа наверху термика на противоположное. Это может произойти на 1000 м и более. Когда пилот сталкивается с таким процессом, это для него может быть сюрпризом. Однако, описываемые наблюдения обычное явление в предфронтовых условиях. Конечно, непосредственно перед фронтом возможны явления среза ветра (см. следующую главу) и суровые погодные условия, но процессы, описанные нами сейчас, происходят за день или два перед фронтом.

В южном полушарии эффект Кориолиса действует наоборот и надвигающийся с юга холодный фронт создает ситуацию, показанную на нижней части рисунка. Северные или северо-восточные ветры предваряют фронт, в то время как западные и южные замыкают его.

Как мы видели в предыдущей главе, ослабление холодного фронта в западной части останавливает его развитие и даже часто превращает его в теплый с обратным движением. На рисунке 77 изображена трехмерная модель воздушных течений возле теплого фронта у поверхности. Холодный фронт, двигаясь к югу, будет предворяться южными и юго-западными ветрами, затем они сменятся северными и северо-восточными после прохождения фронта (северное полушарие). Потом он останавливается и поворачивает на северо-восток как теплый фронт. Ветры в холодном секторе поворачивают по часовой стрелке и становятся юго-восточными или южными, изменяясь на юго-западные после прохождения фронта. Теплый воздух давит на север, натекает на холодный сверху и доворачивает вправо, образуя вверху западный ветер.

Рис. 77. Ветры вблизи теплых фронтов

ДВИЖЕНИЕ ПОГОДЫ

Как говорилось ранее, основное направление перемещения погодных процессов в умеренной зоне в обоих полушариях — с запада на восток. Это позволяет нам рассмотреть некоторые типичные ситуации в атмосферных явлениях, определяющих погоду и ветер.

ДВИЖЕНИЕ ГРЕБНЕЙ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

На рисунке 78 изображен гребень высокого давления в северном полушарии. Предположим: начальная позиция в точке А. Система движется на восток — это тоже самое, если бы вы двигались по линии АА'. Первые ваши наблюдения это северо-западные потоки, которые постепенно доворачивают до западных и ослабевают. Когда вы будете находиться в районе гребня (пересекать пунктирную линию) может быть штиль и ясное небо. Продвигаясь дальше на запад, за гребень, замечаем, что ветер усиливается и доворачивает до юго-западного и южного. Небо может быть снова затянуто облаками, как при подходе системы низкого давления.

В южном полушарии процесс будет таким же, за исключением направления ветров: юго-западные будут меняться на северные или северо-западные.

Теперь представим, что мы размещаемся в точке В. Система движется на восток, и мы наблюдаем изменение условий вдоль линии BBf. В этом случае начальный северо-западный ветер меняет направление по часовой стрелке и становится северо-восточным, восточным, юго-восточным и в конце концов южным. В любом случае он будет легким, незначительным внизу и наверху. В южном полушарии в подобной ситуации направление ветра изменяется против часовой стрелки от начального юго-западного.

Рис. 78. Ветер возле гребня антициклона

ДВИЖЕНИЕ БАРИЧЕСКИХ СИСТЕМ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

На рисунке 79 изображена система низкого давления и типичные фронты, которые движутся с ней в северном полушарии (отметим, что показанный теплый фронт есть западная часть предшествующей холодной волны, которая движется на север). Теперь представим, что мы находимся в точке А, а, данная система перемещается на северо-восток вдоль линии АА!. Наблюдаем юго-восточный ветер, который доворачивает против часовой стрелки к востоку, северо-востоку, до северного и усиливается.