книги из ГПНТБ / Воронцов, П. А. Аэрологические исследования пограничного слоя атмосферы

циями скорости ветра и более ровным ходом направления ветра.

Как правило, при усилении скорости ветра быстрее начинают увеличиваться пульсации скорости и уменьшаться пульсации

направления ветра. Для характеристики турбулентного состоя­ ния можно определить также абсолютные значения пульсаций

скорости ветра за данный промежуток времени.

Изменения скорости ветра между сроками наблюдений (табл. 48) чаще имеют различные знаки, а иногда один знак по всему слою.

Можно выделить три типа пульсаций скорости ветра в ниж­ нем слое:

а) пульсации максимальные в нижних слоях 100—200 м,

уменьшающиеся с высотой;

Таблица 48

Изменения скорости ветра v м/сек. между сроками наблюдений

Высота, м

б) пульсации почти постоянные по всему слою; в) пульсации, увеличивающиеся с высотой до слоя 0,5—0,6 км,

и выше этого слоя уменьшающиеся.

Структура воздушного потока по данным аэростатного зондирования

Для исследования структуры ветра были использованы записи прибора порывистости и метеорографа, поднимаемых на

привязном аэростате по методу, изложенному автором (19536,

1955в).

Характеристика структуры ветра распределялась в зависи­ мости от величины у°/100 м в нижнем слое на три типа:

тип I при у> 1°/100 в нижнем слое 100 м,

тип II при 0,0>у< Г/100 в нижнем слое 200 м и тип III при у<0,0 в нижнем слое 200 м.

Значения у взяты по данным подъемов аэростатного метео­

рографа, если разница во времени подъема метеорографа и при­ бора порывистости была не более одного часа.

В рассматриваемых пунктах вероятность порывистости ветра в инверсиях составляла у земли 0%, на высотах 100—

300 м от 10 и до 15%, случаи с порывами ветра обычно относи­ лись к моментам образования или разрушения инверсий.

Данные в табл. 49 наглядно характеризуют структуру воз­ душного потока при разном термическом состоянии: с ростом

130

неустойчивости пульсации воздушного потока возрастают, при

инверсиях турбулентность уменьшается. В табл. 50 приведены амплитуды горизонтальной порывистости Aw и коэффициента порывистости I в слое 0,5 км за дневные часы летнего периода.

При обработке записей прибора порывистости определение

скорости ветра производилось через каждые 5 сек., т. е. все полученные выводы относятся к порывам с периодом не менее 5 сек. Продолжительность записи на площадках была 3—5 мйн.

На всех высотах в слое 0,5 км хорошо заметен суточный ход порывистости 'ветра с максимумом Aw в 13 час. В 9, 15 и 17 час.

наибольшая порывистость наблюдалась внизу и уменьшение Aw с высотой. Рост Aw с высотой и затем уменьшение отмечено во все остальные сроки, причем в 11 и 13 час. максимум.Ао наблю­ дается на высоте 50—100 м, а в 19 час. — на высоте'100 м. Ин­ тересно распределение Ао в 19 час. с Ао = 0 в слое до 25 м и сравнительно большими значениями Ао на высоте. Таким об­ разом, вечером прекращение порывистости ветра идет от земной поверхности по мере развития инверсии. Утром порывистость ветра постепенно развивается и снизу и сверху. Примерно та­ кой же ход имеет и величина коэффициента порывистости /.

Ввиду того что подъемы происходили преимущественно в ан-

6—12%. С увеличением высоты наблюдалось некоторое умень­

ходятся на полуденные часы. В период с 9 и до 13 час. наиболь­

шие величины w' были отмечены на уровне 200 м, а в 15—

133

Пульсации углов наклона воздушного потока а° наибольшие вблизи земной поверхности на высотах от 0,1 до 0,3 км. Макси­ мум а° приходится на 13 час., а минимум — утром и вечером. Величины а0 в этом слое находятся в пределах 2—8°.

По имеющимся данным можно ориентировочно определить соотношение между средними и максимальными и минималь­

В среднем можно принять, что максимальные пульсации будут примерно в два раза больше средних величин Ду и w'. Необхо­ димо отметить, что эти соотношения отчасти вытекают из ме­

тода обработки записей прибора. Аналогично минимальные зна­ чения До и w' получились примерно в два раза меньше средних.

Как видно на рис. 32, рост амплитуды До намечается почти

везде с увеличением средней скорости ветра о. На высоте 0,1 км рост До наблюдается до скоростей ветра 12—14 м/сек., на вы­ сотах же 0,2 и 0,3 км рост До уже менее четко следует за ростом скорости ветра и часто наблюдается уменьшение До с переходом скорости ветра за пределы 7—9 м/сек. Так как непрерывный рост До должен наблюдаться с увеличением скорости ветра,,

полученное уменьшение До с ростом о, вероятно, вызвано тем, что подъемы проводились обычно в условиях антициклонической погоды, при наличии утренних инверсий с большими скоростями ветра на уровнях_ 0,2 и 0,3 км, но при слабой его порывистости. В распределении w' с ростом скорости ветра v в слое 0,1—0,3 им на

всех трех пунктах наблюдается резкое и хорошо заметное умень­ шение величины вертикальной составляющей пульсации скоро­ сти ветра w' над орошаемым оазисом с 3 м/сек., над другими райо­

нами с 7—9 м/сек. Поскольку величина w связана с у, то зна­ чительный рост скорости ветра вызывает усиленное перемеши­ вание воздуха и уменьшение вследствие этого величины w.

Далее рассмотрим соотношение Ду и w' от составляющих

134

термодинамического градиента у в слое 0,1—0,3 км. (рис. 33). Величины Ду всюду в области положительных у вначале несколько растут, а затем уменьшаются. Это, очевидно, связано

с уменьшением у при возрастании скорости ветра и наоборот. Вертикальные пульсации скорости ветра w' возрастают с

увеличением термической неустойчивости в атмосфере. В инвер­

сиях величины Ду и w' быстро уменьшаются, а в глубоких ин­ версиях и совсем прекращаются.

В Кольском заливе на высоте 0,15—0,20 км кончается гряда

холмов, идущая вдоль бере_га залива ниже гряды холмов, на

уровне 0,1 км, пульсации До и w' в слое инверсии не наблю­ даются совершенно, в то же время на уровне гряды холмов и несколько выше над фиордом вследствие механической дефор-

135

мации воздушного потока могут возникать даже в слоях инвер­ сии значительные пульсации скорости ветра.

Как видно на рис. 34, с увеличением [3 растут амплитуды пульсаций скорости ветра. Уменьшение скорости ветра с высо­ той, т. е. наличие отрицательных значений |3, вызывает резкое

уменьшение амплитуд пульсаций Aw и w', а при больших отри­ цательных значениях |3 и полное их прекращение.

Таким образом, данные автора подтверждают известное по­ ложение о том, что чем больше будет рост скорости ветра с вы­ сотой, тем более интенсивной будет и турбулентность в атмо­

сфере, уменьшение же скорости ветра с высотой будет соответ­

кального температурного градиента у в слое 0,1—0,3 км.

137

Величина относительной порывистости-^, а следовательно, и

сильно уменьшается в инверсиях.

Параметрбудет также зависеть от значений у°/Ю0 м. Ди

В слое 0,1—0,3 км при у= 1°/100 м отношение — ~ 1, с ростом у

w

увеличивается и отношение ------- .

Ди Таким образом, с увеличением неустойчивости атмосферы

вертикальные пульсации воздушного потока возрастают быст­ рее, чем горизонтальные, при устойчивом же состоянии атмо­ сферы больше будут горизонтальные пульсации. В инверсиях

138