Морские бризы

Одним из самых очевидных мест, где граничат друг с другом холодная и теплая поверхности, является побережье, где постоянно дуют морские и береговые бризы. Это классический пример циркуляции от неравномерного прогрева двух граничащих участков поверхности.

Как мы знаем, прогрев земной поверхности зависит от ее структуры и состава. В любом случае днем она всегда теплее, чем вода (за исключением, конечно, земли, покрытой снегом). Поверхность моря нагревается очень мало, причем, большое количество тепла расходуется на испарение, солнечные лучи проникают вглубь, распределяя тепло вниз. Поэтому море в течение дня остается более холодным, чем земля.

Типичная ситуация с морским бризом днем и береговым ночью показана на рисунке 121. Первые дуновения морского бриза появляются утром, как только солнечные лучи начинают нагревать землю. Несколько позднее он обычно окончательно устанавливается и усиливается до середины второй половины дня, когда прогрев максимален. В течение дня, благодаря эффекту Кориолиса, направление морского бриза может измениться, довернув вправо в северном полушарии и влево в южном (вплоть до ветра вдоль береговой линии). Рисунок 122 иллюстрирует типичное изменение направления морского бриза за день.

Морской бриз и основной ветер

Бриз с озера или морской бриз может возникать около любого водного пространства: от маленького озера до океана. Сила его меняется в зависимости от разницы температур суши и воды, а также от размеров водной поверхности. Бризы очень сильно зависят от господствующих в данном районе основных ветров. Основной ветер, возникающий от взаимодействия крупномасштабных барических систем, может очень неожиданно повлиять на морской бриз. Долго не раздумывая, мы предполагаем, что основной ветер, дующий с суши на море, мешает или совсем прекращает процесс формирования морского бриза, но это не совсем верно при ветрах до ~24 км/ч. Если, например, дует легкий ветер в сторону моря, он у поверхности будет тормозить зарождающуюся циркуляцию, но в то же время помогать ей наверху, что, в конечном итоге, все-таки приведет к образованию морского бриза. Сильный неравномерный прогрев возле моря создает барическую систему, которая индуцируют у земли воздушный поток, противоположный ветру.

Если мы представим, что ветер дует с моря, то на первый взгляд кажется, что он должен способствовать и усиливать морской бриз, но фактически это выглядит несколько иначе. Ветер с моря приносит на сушу холодные воздушные массы, которые являются стабильными, что снижает утренний прогрев и к тому же препятствует потоку в сторону моря наверху.

Полнее понять влияние основного ветра на морской бриз мы сможем, посмотрев на рис. 123. Основной ветер направлен под углом к побережью, а над водой образуется зона конвергенции. Конвергенция значит "двигаться вместе". В данной ситуации рассмотрим смысл этого движения. Воздух движется у поверхности над землей медленнее из-за трения, и поэтому поток пересекает изобары, как объяснено в главе 4. Над водой сопротивление меньше и направление ветра ближе к основному, который следует изобарам на высоте. Следовательно, над землей у поверхности направление ветра отклоняется влево на некоторый угол от направления основного ветра на высоте и от направления ветра у поверхности над водой (в северном полушарии). В южном полушарии это отклонение вправо. Такой ветер над водой и землей движется вместе (конвергенция), как показано на рисунке. В дополнение, соединяясь, поток поворачивает в сторону более медленного потока над землей.

В результате конвергенции случается одна из двух (или обе) вещей: 1) если условия стабильные, ветер увеличивает силу; 2) если воздух нейтрально-стабилен или нестабилен, он может подниматься вверх. В этом случае над побережьем формируется полоса облаков.

В рассмотренном случае морской бриз невозможен, потому что нет потока воздуха с суши на море.

Обратная ситуация показана на рисунке 124. Здесь для каждого полушария изображен береговой бриз. Различия в направлении и скорости потоков над сушей и водой приводят к разделению или дивергенции воздуха над береговой линией, в этом случае наблюдается эффект замедления. Этот процесс имеет тенденцию поддерживать формирование морского бриза. И действительно, морской бриз наиболее вероятен, когда основной ветер дует с суши в направлении, показанном на рисунке.

Когда основной ветер по направлению такой, как показано в четвертях 2 и 3 рисунка 125, появляется возможность изменения направления и скорости ветра над землей.