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

и постепенно прогревается, а при движении воздуха с юга над водоемом происходит его охлаждение.

Несмотря на относительно малые расстояния между пунк­ тами наблюдений, метеорологические условия на них резко отличаются. Во все дни хорошо выделяются различия в тер­ мическом режиме над озером, берегом и сушей. Над озером отмечается малая суточная амплитуда температуры воздуха, над сушей—-значительная. Утром над озером более высокие

температуры, днем более низкие по сравнению с температу­ рами над сушей. Над берегом значения температуры воздуха

всегда средние между озером и сушей.

Если принять значения температуры и влажности над бе­ реговой полосой за исходные, то в среднем в рассматриваемый период в утренние часы над водой температура воздуха всегда

влажность над водой ниже на 2,0%, над сушей выше на 4,5%; абсолютная влажность над озером выше на 0,75 мб, над су­ шей ниже на 2,3 мб.

Днем над озером температура ниже, чем над берегом

в среднем на 2°,0, над сушей выше на 3°,3; относительная

влажность над водой выше на 7%, над сушей меньше на 15%;

абсолютная влажность над водой меньше на 0,7 мб, над сушей то же меньше на 1,5 мб. Над берегом в дневные часы абсо­ лютная влажность воздуха, приходящего с озера, выше, чем над озером и над сушей. Следовательно, озерный бриз при­ ходит на берег с более высоким содержанием водяного пара по сравнению с потоком воздуха с суши. По мере удаления от берега на сушу вследствие интенсивного турбулентного пере­ мешивания содержание водяного пара днем у земли в озер­ ном бризе уменьшается весьма быстро.

Далее рассмотрим величины горизонтального изменения

в дальнейшем будем условно называть горизонтальным гра­

диентом температуры , где dx = 111 км. Будем считать

градиенты положительными, если они направлены в сторону

317

раза. Если считать, что при бризах наблюдается постоянный перенос воздуха с озера на сушу и обратно, то изменение его

термического состояния в самом нижнем слое является след­

сматриваемом районе при бризах будет протекать в 3—5 раз быстрее, чем над водной поверхностью, в первую очередь за счет больших значений коэффициентов турбулентного обмена над сушей.

Величина горизонтального градиента давления на высоте, а следовательно, и направление воздушного потока, опреде­

линии, должна быть равна нулю. Поэтому можно предпола­

318

где Ябр — высота бризового потока в километрах, ----- го­

ризонтальный градиент температуры в °/111 км между маяком Сухо и Волховом, а — коэффициент, равный 0,71, для района

Новой Ладоги.

Очевидно, для развития бриза в рассматриваемом районе

должна быть около 2°,5.

Рассмотрим распределение температуры и влажности воз­

духа и строение бризового потока по вертикали над Ладогой.

Ксожалению, самолетное зондирование и шаропилотные

В эти дни бризовый поток начался в виде холодного втор­ жения 29/VII в 12,5 час. с понижением температуры воздуха

в Новой Ладоге на 1°,3 и ростом влажности на 10%, a 1/VIII начало бриза было в 11 час. и сопровождалось понижением

диент давления в это время был направлен в противополож­ ную сторону бризовому потоку с озера.

На рис. 112 приведено строение озерного бриза над райо­ ном Новой Ладоги в 13 час. 29/VII 1955 г. Горизонтальное зондирование в этот день было выполнено только на уровнях 100, 200 и 300 м от Волхова до маяка Сухо. Шаропилотные наблюдения проведены на маяке Сухо и в Новой Ладоге.

Бризовая циркуляция в этот срок занимала примерно зону около 50—55 км, причем на уровне 100 м над сушей при про­ хождении границы бризовой циркуляции было отмечено скачкообразное повышение температуры воздуха по метеоро­ графу около 2°. Над сушей бриз распространялся на расстоя­ ние 10—12 км, в Волхове в это время ветер был направлен навстречу озерному бризу. Очевидно, у границы бризового фронта должны наблюдаться восходящие потоки. Турбулент­ ность по визуальным отметкам бортаэролога была наибольшая

гом (Новая Ладога) и сушей (Волхов) по результатам гори­ зонтального зондирования. Температура воды на маяке Сухо была 21°,6. Поскольку над северной половиной озера темпера­ тура воды значительно ниже, чем в районе маяка Сухо, воз-

319

дух, пришедший с севера, имел более низкую температуру, чем температура воды.

Над маяком Сухо наблюдалась инверсия температуры до

высоты 200 м. При движении воздуха вдоль более теплой

Над сушей отмечено падение температуры с высотой во всем слое. Профили удельной и относительной влажности указы­ вают, что над озером в слое 300 м. влажность выше, чем над сушей.

Строение воздушного потока в 13 час. 1/VIII 1955 г. при­ ведено на рис. 113. Здесь профили температуры воздуха даны

маяком Сухо в нижнем слое 50 м, над берегом в слое 100 м.

Над сушей наблюдалось дальнейшее прогревание воздуха

320

со сверхадиабатическим вертикальным температурным градиен­ том. Измерения относительной влажности были ненадежны.

Бризовый лоток занимал зону в этот период около 35 км, из них 5—8 км в сторону суши, не захватывая маяка Сухо и Вол­ хова. Числа у основания стрелок на рис. ИЗ показывают ве­

личины перегрузок в долях g и характеризуют турбулентное состояние воздуха. Турбулентность над берегом, особенно под

от берега, — турбулентность.

инверсией на высоте 200 м, была значительно выше, чем над маяком Сухо.

Над Волховом ветер в этот день был направлен навстречу

озерному бризу. Над маяком Сухо не наблюдалось поворота ветра с высотой.

Интересно в этот день распределение температуры воздуха

по горизонтали на высоте 60 м. При пересечении линии фронта бризовой циркуляции на суше наблюдалось так же, как и 29/VII, скачкообразное повышение температуры воздуха на

большими, что не дало возможность получить достаточно на­ глядную схему термического строения бризового потока.

Строение атмосферы до высоты 1 км при озерном бризе

над районом Волхов — Новая Ладога —маяк Сухо 26/VI

1956 г. до 13—14 час. дано на рис. 114. Вертикальное зонди­ рование проводилось над сушей в районе Волхова, над озе­ ром—маяк Сухо. Горизонтальное зондирование велось на высотах 100, 200, 300 и 700 м. Как видно из табл. 109, до

Рис. 114. Распределение t, г, и q над Ладожским озером 26/VI 1956 г. 12 ч. 30 м. — 15 ч. 00 м.

322

в ночные и утренние часы больших скоростей ветра в нижнем слое и резким уменьшением ее в полуденные часы. Большие различия в скоростях ветра между утренними и дневными

сбризами.

/— утро, 2 — день.

в то же время над берегом и сушей они наблюдаются в боль­ шом количестве. Поскольку образование кучевых облаков

связано с развитием конвективных токов, то над водоемами приземная инверсия и нисходящие движения в антибризовом

21*

потоке ликвидируют условия для образования кучевой облач­ ности. Над берегом, особенно над сушей в зоне, где оканчи­ вается распространение озерного бриза, наблюдается усилен­ ное развитие конвективных токов с образованием кучевой облачности.

отмечалось не только при наличии озерного бриза, но и в то

время, когда бриз не наблюдался. Например, 18/VII 1955 г.

за 13—15 час. над районом Новой Ладоги по шаропилотным наблюдениям было отмечено только небольшое отклонение

указывало на отсутствие озерного бриза в этот день. В этот срок над маяком Сухо была облачность 4/0 Ас, над Новой

Ладогой— 10/8 Св, Си и над Волховом 10/10 Св, Си.

Общим в строении атмосферы с бризами в этот день было только наличие инверсии температуры в нижнем слое 100 м, исключающем образование конвективных токов от поверхно­ сти водоема.

Грозовая облачность с мощным вертикальным развитием даже при отрыве от источников его питания, т. е. суши, неко­ торое время могла бы просуществовать самостоятельно. Между тем имеется ряд указаний, что грозы «обходят» Ла­ дожское озеро и другие крупные водоемы стороной. Очевидно,

над озером с его более холодной водной поверхностью сразу

324

же начинаются нисходящие движения воздуха, независимо от

наличия бриза, которые способствуют быстрому рассеиванию облачности. Но для выяснения детальной картины физических процессов при распаде конвективной облачности над водое­ мами необходима постановка специальных исследований.

Бризовые ветры над оз. Севан. Развитие бризовых ветров

над сравнительно малыми водоемами, как, например, оз. Се­ ван, может быть только при размытом барическом поле и зна­

1957 г. ■—^воды=18°, и высокие температуры поверхности ого­ ленных скал и песчаных берегов, окружающих озеро, поэтому здесь почти постоянно создавались значительные термические контрасты между водоемом и берегом.

В первый период работы экспедиции в июле 1956 г. бари­ ческая обстановка была неблагоприятна для развития, бризо­ вых ветров — почти ежедневно наблюдались градиентные ветры северного и северо-восточного направления значитель­ ных скоростей, заглушавших ветры местного термического происхождения. 1

Во втором периоде работ в сентябре 1957 г. наблюдалось размытое барическое поле с весьма слабыми скоростями гра­

диентных ветров, вследствие чего создавались более благо­ приятные условия для развития бризов.

Анализ шаропилотных наблюдений в июле 1956 г. на сра­

внительно густой сети станций, расположенных вокруг оз. Се­ ван (Норбаязет, Мартуни, Мазра, Шоржа и о. Севан) пока­

зал, что в этот период бризы наблюдались в общем сравни­ тельно редко, в течение весьма короткого времени (до

3—4 час.) и только в отдельных пунктах. Не было отмечено

бризов на о. Севан, Мазра и Норбаязет, очень редко наблю­ дались бризы в Шорже и Мартуни.

На ст. Шоржа береговой бриз наблюдался только один раз

а после 12—13 час. разрушался потоками воздуха со склонов долины р. Куры. Высота озерного бриза небольшая, всего

150—200 м и только в отдельных случаях доходила до 300 м, скорость бриза—1—2 м/сек. Обратный поток выражен отчет­

ведено в главе IX.

325

наблюдался. Очевидно, к полудню сток воздуха с гор в районе Шоржи усиливался и нарушал бризовую циркуляцию. Не­

сколько продолжительнее период развития бризов был в Мар-

туни, но и там было отмечено всего два случая, когда бризо-

вая циркуляция была весь день 17 и 21/VII. Строение бриза в Мартуни дано на рис. 117. Высота озерного бриза достигала

700 м с максимумом в 14 час., 15 и 20/VII высота бриза была всего 80—200 м. В образовании бриза в Мартуни, очевидно,

Нкм

Рис. 116. Строение бризовых ветров в Шорже, оз. Севан.

содействовали еще и особенности своего рода макропроцес­ сов, т. е. перенос воздуха с северного Севана и опускание воз­ духа с гор, наблюдаемое в верхних слоях, хорошо заметное на

рис. 117.

По данным шаропилотных наблюдений бризовая циркуля­

ция в сентябре 1957 г. сравнительно отчетливо отмечалась уже в целом ряде пунктов. Например, в Норадузе бризовый ветер наблюдался почти каждый день, когда проводились шаропи­

направление озерного бриза здесь совпадало с направлением

326