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

Камбейского залива. Бриз дует с залива между 16 и 22 час. В период летнего муссона с июля по сентябрь характерны бо­ лее или менее постоянные бризы, вызывающие падение темпе­ ратуры на 2—3° и даже на 7°, рост относительной влажности на 10—15%.

В работе Анго (Angot, 1899) для Сенегамбии указано, что около полудня наблюдается смена направления ветра, при этом в начинающемся морском бризе температура воздуха быстро понижается на 10—12°, а относительная влажность растет

иногда с 5 до 95%. После захода солнца морской бриз зати­ хает, температура снова растет и влажность падает. При бере­ говом бризе устанавливается нормальный для станции на суше ход метеорологических элементов. Аналогичных примеров

можно было бы привести очень много.

Бризы могут наблюдаться, особенно в южных районах,

весьма длительное время. Например, В. Келлерман (1938) при­

мой в И —12 час. с продолжительностью летом 11 —12 час., зимой

7 час. Келлерман считает, что повторяемость бризов на стан­ циях с высотами до 200—225 м не меняется, а выше наблю­ дается уменьшение повторяемости бризов. Таким образом, в Крыму бризы могут наблюдаться в течение всего года с мак­ симумом повторяемости в августе до 20 дней и минимумом зимой, в декабре, до 5 дней.

Далее кратко рассмотрим некоторые работы по аэрологиче­

ским характеристикам бризовых циркуляций и зон их распро­ странения.

Исследованиями в данной области занимались в Крыму П. А. Молчанов (1924, 19256), В. Келлерман (1938), А. Б. Ба­ сенко, Д. К. Старов (1936) и др. На Черноморском побережье

зоне. Поэтому при изучении бризового потока лучше всего вы­ делять бризовый вектор из вектора общей циркуляции. Этим

методом пользовался автор при изучении бризов Сочи, Гагры, Поти и других пунктов.

В работе Н. С. Потапова (1956), исследовавшего бризы на Южном берегу Крыма, было установлено, что морской бриз возникает вскоре после восхода солнца в виде слабых порывов ветра со стороны моря. Скорость морского бриза быстро дости­ гает 3—4 м/сек., а его высота 600—800 м, к полуденным часам его скорость доходит до 5—6 м/сек., а высота до 1500—1600 м. Морской бриз обычно не переваливает через хребты, а обтекает их. Чем больше направление морского бриза совпадает с напра­

288

влением береговой линии, тем больше его скорость за счет кон­ вергенции. Выше морского бриза всегда наблюдается поток с полуострова в сторону моря. Инверсионные и задерживающие слои были обнаружены не только на верхней границе морского бриза, но и в его толще. Температура воздуха в слое 800—

900 м при бризе менялась незначительно. Береговой бриз раз­

вивался в виде стока с выхоложенных склонов Яйлы, его мощ­ ность нарастала к моменту восхода солнца, но не была больше 250—350 м и обычно совпадала с верхней границей приземной радиационной инверсии, повышение температуры в которой было не более 2—3°.

При бризах в Колумбии инверсия температуры наблюдалась

на высоте 1200 м, причем над сушей она находилась на боль­ шей высоте, чем над морем, над морем инверсия была выра­ жена значительно слабее.

Исследования бризов Финского залива близ Хельсинки, про­

веденные Каллио (Kallio, 1926), показали, что в этом районе высота смены нижнего потока на верхний составляет всего 300—400 м и только иногда доходит до 700 м. Уменьшение тол­ щины слоя, занятого нижним бризовым потоком, по сравнению с Крымом связано с меньшей интенсивностью нагревания зем­ ной поверхности.

П. А. Молчанов показал (1938), что на ст. Гагра участки, по­

крытые лесными массивами, менее благоприятны для развития

бризов, чем оголенные от леса площади.

Весьма обстоятельные исследования ветрового режима бри­ зов были проведены Беммеленом в Джакарте (Батавии)

(Bemmelen, 1922). Им было установлено, что мощность мор­ ского бриза составляет примерно 1,8 км, над берегом в слое морского бриза заметно сильное восходящее движение, напри­ мер, в Джакарте, достигающее 0,6 м/сек. Распределение мор­ ского и берегового бриза в Джакарте дано на рис. 101.

Над западным побережьем Черного моря, по исследованиям Циннера (Zinner, 1919), мощность морского бриза в среднем составляла 690 м, берегового бриза 180 м. По данным Дончева (1942), в Варне морской бриз имел мощность 550 м, берего­ вой— около 300 м. А. X. Хргиан (1953) приводит для Ладож­ ского озера вертикальные мощности озерного бриза, равные

0,4—0,8 км.

Береговые бризы всюду развиты значительно слабее мор­ ских. Вызвано это рядом причин. Контрасты температур вода— суша ночью значительно меньше, чем днем и ночное охлажде­ ние суши передается только на наиболее низкие слои воздуха, вследствие чего при охлаждении устанавливается устойчивая стратификация и перенос тепла путем перемешивания происхо­ дит до малых высот.

Зоны распространения бризов над сушей и морем пока еще точно не установлены.

Д. К. Старов (1936) указывает, что бризовая циркуляция на Черноморском побережье часто распространяется до 20—30 км в глубь суши и на евпаторийском побережье доходит до 30—

50 км. В сторону моря бриз захватывает зону до 20—30 км. По мнению Д. К. Старова, распространение бризов при горизон­

распространяется до 20—30 км от берега. Зона развития бриза

Рис. 101. Суточный ход бризов в Джакарте (в м/сек.).

в. — верхний, б. б. — береговой бриз, м. б. — морской бриз.

мощность бриза в этот день в Ялте была 0,65 км, а в 14 км от берега 0,5 км.

Для Каспийского моря А. А. Каминский (1925) приводит размеры бризовой циркуляции на море в 15—20 км и на суше до 30—40 км.

Дончев (1942) указывает, что морской бриз в Болгарии рас­

пространяется на сушу до 40 км, и приводит карту распростра­ нения морских бризов в районе Бургас — Варна. Эта карта

дана в работе автора (1956е).

В районе Поти, по исследованиям автора (1955г), при бла­

гоприятных условиях морской бриз, сливаясь с долинным вет­ ром, может распространяться по Рионской долине до 100 км. На берегах Балтийского моря дневной бриз проникает до 20—

30 км в глубь суши.

290

Карапиперис (Carapiperis, 1953) указывает, что морокой бриз в Афинах имеет наибольшую повторяемость с апреля по

октябрь, максимальная скорость ветра при бризе зимой 5 м/сек., весной и осенью 8 м/сек., летом 12 м/сек. Вертикальная мощ­ ность бризового потока 0,5 км, горизонтальная протяженность

до 30 км, Береговой бриз имеет меньшую зону распространения, захо­

дит в море не более чем на 8—10 км.

Бризовые ветры, кроме морей и больших озер типа Ладож­ ского, при благоприятных условиях могут наблюдаться над мелкими озерами и такими реками, как Волга или Днепр.

Автором были проведены экспедиционные наблюдения бри­ зовых ветров на некоторых водоемах. Результаты исследований были опубликованы в статьях (1937, 1956е, 1957в), основные положения которых приведем в виде кратких обобщений по от­

Все рассматриваемые случаи с бризами, как правило, при­ ходились на бризы 1-го рода.

Приводимые (в табл. 99 и других аналогичных таблицах ази­ муты направления ветра получены путем геометрического сло­ жения векторов ветра на данной высоте для различных дней.

Скорости ветра в табл. 99 получены двумя способами: сред­ негеометрическая скорость бризового потока получена путем деления величины замыкающего вектора на число слагаемых векторов и среднеарифметическая скорость — делением ариф­ метической суммы скоростей ветра различных дней на данной высоте на число случаев.

Высота развития потока с моря для разных пунктов оказы­

вается различной. На ст. Гагра высота потока с моря охваты­ вает зону до 700 м, в Батуми до 600 м, в Сухуми до 400—500 м

и в Поти только до 200 м. Следует отметить, что выпуск шаров-

восток, поэтому даже юго-восточные ветры будут для этого

участка Сухуми ветрами с моря.

Для Сочи высота развития потока с моря составляет 900 м,

но вызвано это увеличение толщины потока в Сочи, очевидно, тем, что наблюдения проводились в июле — августе.

Будем считать, что высота развития бриза зависит от раз-

ности давления и температуры воздуха над сушей и морем. Так как район наблюдений сравнительно невелик и наблюдения

проводились в одно и то же время, то температуру воды и ко­

личество протекающей солнечной энергии можно принять для всех пунктов постоянной. Следовательно, интенсивность разви­

тия морского бриза по высоте будет определяться местными условиями, а именно характером подстилающей поверхности суши, от которой при прочих равных условиях и будет зависеть высота развития бриза. Чем больше разность нагреваний суши по сравнению с морем, тем больше должна быть высота бризо-

вого потока с моря.

Исходя из этого положения, легко объяснить различные вы­ соты развития морского бриза в некоторых пунктах. Малая по сравнению с другими пунктами высота развития бриза в Поти,

(Колхидские болота), покрытую лесами и травами, вследствие чего разность нагреваний воздуха над морем и над сильно за­ болоченной сушей не достигает больших значений. Отметим,

что во всех приведенных пунктах, кроме Поти, морской бриз еще сливается с горно-долинным ветром, так как горы распо­ лагаются недалеко от берега. Вследствие этого разница в тем­

пературах воздуха при наличии гор убывает с высотой медлен­ нее, чем в равнинной местности, и высота развития бриза при

прочих равных условиях должна быть больше.

А. Котария (1953) приводит результаты серии шаропилот­

суши и переходящей в горную систему, аналогичную орографи­ ческим условиям Сухуми. Во втором пункте мощность морского

бриза больше на 400 м, а берегового на 500 м по сравнению с первым. Как видно, болота создают неблагоприятные условия для развития бризов.

Следует отметить, что чем более интенсивно развит морской

с бризом было отмечено дважды из 22 дней наблюдений; в Су­

в Сочи составляет около 80% всех дней. Исходя из этих поло­ жений, можно, очевидно, сделать и обратный вывод: чем

больше повторяемость морского бриза по наземным наблюде­

ниям, тем выше слой воздуха, охватываемый бризом. Для рас­ сматриваемого периода повторяемость морского бриза ориен­

293

тировочно составляет для ст. Гагра 49%, Батуми 43%, Сухуми 40% и для Поти всего 9%. Малая повторяемость морского бриза в Поти, очевидно, объясняется орографическими особен­

ностями района.

Для всех пяти рассматриваемых пунктов побережья Чер­ ного моря в строении хорошо выраженных бризовых циркуля­ ций можно выделить ряд слоев:

1.Нижний бризовый поток, направленный с моря на сушу.

Вэтом потоке направление ветра почти постоянно с малыми колебаниями в ту или другую сторону. Начало высоты резкого

вращения ветра можно считать окончанием нижнего бризового

потока.

2. Промежуточный слой между нижним и верхним потоками

характеризуется поворотом направления ветра почти на проти­ воположное.

3.Верхний бризовый поток, направленный с суши на море.

Вэтом потоке направление ветра также почти постоянно с ма­ лыми колебаниями. Начало резкого вращения ветра можно

также считать окончанием верхнего бризового потока.

4.Промежуточный слой между верхним бризовым потоком

иначалом слоя общей циркуляции характеризуется поворотом направления ветра почти на противоположное.

5.Начало слоя общей циркуляции. Слоем общей циркуля­ ции считался слой, в котором устанавливалось юго-западное или западное направление ветра.

В бризовом потоке нельзя было отметить постепенного по­ ворота ветра с высотой; обычно внизу направление ветра почти постоянно, скорость ветра вначале несколько возрастает, а за­

тем уменьшается. С некоторой высоты начинается слой с рез­ ким поворотом ветра, толщиной 200—400 м, в котором почти всегда наблюдается минимум скорости ветра. С уровня начала верхнего бризового потока устанавливается противоположное нижнему направлению ветра с постепенным увеличением скоро­ сти ветра примерно до середины верхнего слоя, а выше отме­ чается вторичное уменьшение скорости потока. Толщина верх­

интенсивно развит бриз, тем более возрастает толщина как нижнего, так и верхнего потока. Сочи и Гагра дают наиболь­

шие толщины нижнего и верхнего потоков бриза по сравнению

слое, в котором отмечается вторичный минимум скорости ветра. Таким образом, зона от земной поверхности до начала слоя

294

пограничного слоя и составлять для Сочи и Гагра около 4 км,

для Сухуми и Батуми около 2,5—2 км и для Поти всего 1,5 км

(табл. 100).

Таблица 100

Средние высоты уровней морского бриза (в км)

Продолжительность морского бриза в этих пунктах не уста­ новлена, йо об этом можно сделать заключение по шаропилот­

ным наблюдениям в 8 и 20 час. Наблюдения в 8 час. произво­

четырех пунктов позволил выделить наличие морского бриза как в 8, так и в 20 час. только на ст. Гагра, во всех же осталь­

а остальные приходятся уже на береговой бриз. Утром высота нижнего бризового потока составляет 400 м, т. е. на 300 м меньше, чем в 14 час.; таким образом, в это время морской

295

бриз еще только начинает развиваться. Скорости его утром также меньше, чем в полуденные часы. В вечерние часы высота нижнего потока составляет всего 300 м, что указывает на зату­ хание морского бриза в эти часы.

В общем отсутствие морского бриза в 8 и 20 час. в пунктах Сухуми, Поти и Батуми и частое наличие его в эти же часы на ст. Гагра является также подтверждением того положения, что

в сентябре и октябре 1936 г. в районе Сочи — Гагра условия

для развития морского бриза были более благоприятны, чем на участке от Сухуми до Батуми.

18 час. Только в районе ст. Гагра и Сочи, где условия для раз­

вития морского бриза более благоприятны, начало морского бриза ближе следует за моментом восхода солнца и конец его несколько дальше продолжается после захода солнца по сра­

внению с другими пунктами. Можно считать, что продолжи­

тельность морского бриза будет также связана со строением подстилающей поверхности. В районах Гагра — Сочи продол­ жительность морского бриза должна быть значительно боль­ шей, чем в районе Поти.

Приведенные характеристики бриза для отдельных пунктов нельзя считать неизменными, они могут меняться, часто в боль­ ших пределах, особенно мощность нижнего бризового потока

Распределение скорости и направления бризовых ветров в Су­ хуми за 10 и 21/VIII 1955 г., приведенное на рис. 102, показы­ вает, что в эти дни мощность нижней ветви морского бриза

сопровождалось заметным скачком в ходе температуры воз­

духа.

Для характеристики берегового бриза приведем для всех

пяти пунктов векторы направления и значения скоростей ветра.

с наличием восточного ветра суховейного типа, имеющие в этих пунктах направление ветра такое же, как и при береговом

бризе.

296

Рассматривая строение берегового бриза, отметим для всех

пяти пунктов Черноморского побережья некоторые характер­ ные особенности.

При береговом бризе отсутствует обратный поток наверху, вернее, этот поток сливается с направлением общей циркуля­ ции. Нижний бризовый поток вследствие этого часто получает

большую толщину по сравнению с нижним потоком морского бриза. Направление ветра во всех пунктах с суши на море

Рис. 102. Развитие бризовых ветров в Сухуми. a— 10/VIII 1956 г., б — 21/VIII 1955 г.

имеет постепенный правый поворот до слоя общей циркуляции.

В этой части также имеется разница с морским бризом: в мор­ ском бризе в нижнем потоке направление ветра более или менее постоянно, в береговом же бризе направление ветра имеет по­ степенный правый поворот.

Смена направления ветра при окончании морского и начале

штилевого состояния ветра не наблюдается, а имеется посте­ пенный поворот ветра с направления на сушу на направление вдоль берега, а затем на направление с суши на море.

Поток с моря после прекращения внизу очень быстро окан­ чивается и в более высоких слоях и, таким образом, во всем

слое развития бриза устанавливается поток воздуха, напра-

297