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

только краткое описание ветрового режима горного склона. Шар-пилот, выпущенный в 8 час., отметил в нижнем слое 300 м

над уровнем Ледового лагеря появление ветра вверх вдоль,

склона со скоростью 1 м/сек. К 11 час. этот ветер усилился.

Направление долины Азау

Рис. 140. Схематические траектории движения шаров-пилотов в долинах Азау и Терскола.

и был в слое до 800 м. Во всех случаях воздух, поднимающийся

и переход ветра в градиентный.

Наличие обратного потока, опускающегося вдоль склона, не было отмечено. Поток общей циркуляции уничтожал слабый

обратный поток ветра склонов. Большая абсолютная высота

пункта наблюдений и небольшая относительная высота окру­

377

жающих гор ограничивали высоту развития ветра склонов

относительно небольшим слоем.

В ночные часы на Ледовом лагере наблюдается резкое уси­ ление скорости ветра во всем слое 1,0—1,5 км без каких-либо

поворотов ветра. Скорости ветра испытывают некоторые коле­ бания между отдельными наблюдениями, но в общем их вели­

чины остаются близкими к тем скоростям, которые наблю­ даются в свободной атмосфере на высоте 4—5 км. Все эти

факты указывают на то, что в рассматриваемый период мест­

ная ночная циркуляция на Ледовом лагере отсутствовала и наблюдался только градиентный ветер.

Горно-долинная циркуляция в районе оз. Севан

Самое большое в Закавказье высокогорное оз. Севан распо­ ложено на высоте 1,9 км над уровнем моря. Озеро окружено

ZX 195 7г.

к юго-западу от озера находится Армянское плато с минималь­ ными высотами над уровнем моря 0,8—0,9 км, полого подни­ мающееся к оз. Севан. С севера и северо-востока подходит до­

лина р. Куры с крутыми склонами и отметками 0,1—0,15 км. Таким образом, долина р. Куры почти на 0,7—0,8 км располо­ жена ниже Армянского плато. Вертикальный разрез местности через Ереван —оз. Севан и далее на р. Куру приведен на рис. 141. По данным экспедиционных аэрологических наблюде­ ний, проведенных при участии автора в июле 1956 г. и сентябре 1957 г., в бассейне оз. Севан можно было выделить многие виды местных ветров и в том числе весьма сложную картину горно-долинной циркуляции, тесно связанную с особенностями

макросиноптических процессов.

В июле 1956 г., судя по наземным синоптическим картам,

.378

над Арменией располагалась вытянутая с ЮВ на СЗ ложбина

Иранской термической депрессии с центром ее на юге Ирана.

В ложбине наблюдались относительно большие значения гори­ зонтального градиента давления. Над Европейской территорией

СССР располагалась область повышенного давления. В соот­ ветствии с барической обстановкой в нижних слоях над Арме­

нией наблюдались северные и северо-восточные ветры часто больших скоростей, приносящие с севера в бассейн оз. Севан

относительно холодные и влажные массы воздуха.

В тот же период на уровне поверхности 500 мб над Закав­ казьем располагалась вытянутая на юго-запад высотная лож­ бина низкого давления с центром примерно в районе Урала.

В ложбине отмечались большие горизонтальные градиенты да­

вления и значительные контрасты температур, часто с фрон­ тальными разделами, направленными с ЮЗ на СВ.

Во втором периоде работ экспедиции в сентябре 1957 г. над

Арменией внизу располагалось размытое барическое поле, часто без четко выраженных потоков воздуха. Центр Иранской

выраженного переноса сухого, прогретого воздуха с юга и юго-

запада из термической депрессии. Одновременно с растека­ нием воздуха из термической депрессии наблюдалось и его опускание.

На уровне поверхности 500 мб располагался отрог высокого

с относительно слабыми скоростями.

По данным шаропилотных наблюдений, направление преоб­ ладающего ветра на 5 км над уровнем моря в пунктах о. Севан и Шоржа 'в оба периода было почти одинаковым и составляло. 240—250°, а средние скорости ветра на о. Севан были соответ­ ственно 11,7 и 7,0 м/сек., в Шорже—11,2 и 7,3 м/сек. Большие различия в наземном ветре отмечались также почти на всех метеорологических станциях района оз. Севан в оба периода. Если в 13 час. в июле 1956 г. над о. Севан резко выделялось

преобладание северных и северо-восточных ветров больших ско­ ростей, то в тот же срок в сентябре 1957 г. возрастает повторяе­ мость южных и юго-западных ветров.

Ослабление градиентных ветров в нижних слоях в сентябре

1957 г. создавало более благоприятную обстановку для разви­ тия местных ветров, в том числе и горно-долинных.

Компенсационные ветры горно-долинной циркуляции Армян­

ского плато. Метеорологические наблюдения в июле 1956 г. на

Иджеван и Дилижан, расположенных на южных склонах до­ лины р. Куры, показывают на хорошо выраженную горно-до­ линную циркуляцию. По другую сторону перевала подходит

379

Армянское плато с долиной р. Раздан. В этом районе, по наблю­ дениям метеорологических станций Семеновна, о. Севан, пос. Севан, Ахта и Арзни, в дневные часы преобладающими были северо-восточные ветры, опускавшиеся вниз по долине.

И только в Егварде и Ереване было более отчетливо выражено

преобладание юго-западных ветров. Аэрологические наблюдения на о. Севан и в пос. Севан показали северо-восточные потоки до высот несколько сот метров, 'распространявшихся примерно на 25—40 км вниз по долине р. Раздан.

Такая аномально-долинная циркуляция над оз. Севан была впервые отмечена в работах Е. С. Селезневой (1939) и отчасти

высказано предположение о связи горно-долинных циркуляций долин рр. Куры и Раздана.

В летнее время над хорошо прогреваемым Армянским плато вследствие больших высот над уровнем моря создаются повы­ шенные значения температуры воздуха по сравнению с темпе­

ратурами на тех же уровнях над долиной р. Куры. Сочетание барических и термических факторов вызвало в июле 1956 г.

усиление ветра общей циркуляции северо-восточного направле­

лодного воздуха вниз по долине происходило постепенно, дости­ гая в 13—14 час. 25—40 км, и сопровождалось подавлением долинного ветра, направленного от Еревана в сторону оз. 'Севан.

Отметим, что северо-восточный ветер имеет максимум ско­ рости в вечерние часы и относительно небольшое распростране­ ние циркуляции по площади. Эти ветры, судя по шаропилотным наблюдениям в июле 1956 г., достигают Еревана только на весьма короткий отрезок времени в вечерние часы и не захватывают

центральных частей долины р. Куры. Днем поток воздуха в до­ лине р. Куры был направлен вверх по течению реки в сторону

Тбилиси и нельзя было заметить составляющей в сторону оз. Севан.

Отсутствие аэрологических наблюдений по долине р. Куры и на ее склонах, например, в пунктах Дилижан или Иджеван, не дает возможности проверить мощность этой горно-долинной циркуляции.

Схема компенсационных ветров горно-долинной циркуляции

в бассейне оз. Севан за 13—14 час. в июле 1956 г. и сентябре

1957 г. приведена на рис. 141.

В июле 1956 г. в нижних слоях от Еревана до Егварда югозападный ветер направлен вдоль долины р. Раздан. На этом

участке долинный ветер выражен неотчетливо вследствие взаи­

модействия с циркуляцией долины р. Аракса. От р. Куры через

380

Семеновский перевал на оз. Севан до Ахты ветер северо-вос­ точного направления занимает слой в среднем 0,4—0,6 км. При­ мерно в средней части долины р. Раздан в районе Ахты проис­ ходит встреча северо-восточного и юго-западного потоков, т. е.

компенсационного ветра и долинной циркуляции, сопровождаю­ щаяся увеличенной турбулентностью, хорошо заметной по бол­ танке самолета, более интенсивным ростом конвективной облач­ ности, а также резко меняющимся направлениям ветра. Приве­

В сентябре 1957 г., в нижних слоях наблюдается нормаль­

ная горно-долинная циркуляция по всей долине р. Раздан, но без обратной ветви, стык циркуляции долин рр. Куры и Раздан

происходит в районе горного хребта, разделяющего эти склоны. Из двух рассмотренных периодов более репрезентативной для района оз. Севан и долины р. Раздан для летнего времени бу­ дет циркуляция, наблюдавшаяся в июле 1956 г. За это время отклонения от многолетних значений метеорологических эле­ ментов меньше, чем в сентябре 1957 г. Считается, что в усло­ виях пересеченного рельефа, каким является бассейн оз. Севан,

влияние общециркуляционных факторов на строение нижних

слоев атмосферы очень мало и определяется характеристиками подстилающей поверхности, т. е. местными условиями. Но, как показывают приведенные данные за два периода работ экспе­ диции, изменение процессов свободной атмосферы отражается на структуре местных ветров — горно-долинных, бризов и осо­ бенно фёнов, что в свою очередь вызывает изменение метеоро­ логических условий в приземном слое.

Сильные ветры в районе Еревана. В теплое время года в Ере­

ване в вечерние часы перед заходом солнца почти ежедневно наблюдается кратковременное развитие северо-восточных вет­ ров с весьма быстрым ростом и ослаблением скорости ветра. Образование этих ветров находится в тесной связи с некото­ рыми особенностями горно-долинной циркуляции и рельефа

местности. Скорости северо-восточного ветра у земли при этом

в виде скачка почти от нуля возрастают до 10, а часто и до 15—18 м/сек. Такое усиление скорости ветра в вечерние часы наблюдается только по южному участку р. Раздан и на сравни­ тельно небольшом удалении от Еревана. До настоящего вре­ мени в литературе не имеется объяснения причин происхожде­

ния этого ветра. Такие местные усиления скорости ветра у зем­ ной поверхности до штормовых обычно наблюдаются при боре,

в ущельях или других формах рельефа с уменьшенным попе­

речным сечением при наличии благоприятных синоптических

условий.

На рис. 142 приведены типичные профили северо-восточного

ветра в периоды его развития за 17 час. 20/VII и за 23 часа 26

381

и 28/VII и для времени его затухания в 23 часа 27/VII по наблюдениям в Ереване. Для тех же дней на рисунке нанесен

профиль ветра за 17 час. над пос. Севан.

Характерной особенностью сильного северо-восточного ветра в Ереване является быстрое уменьшение его скорости с высо­

той, т. е. с типичным профилем скорости ветра при вторжениях

типа боры. При затухании этого ветра уменьшение скорости

идет снизу вверх, т. е. окончание внизу начинается несколько

раньше, чем наверху. Другой особенностью северо-восточного ветра является быстрое изменение его скорости по времени как у земли, так и на высотах. Судя по профилю ветра, поток се­

веро-восточного ветра развивается сразу в слое около 700 м, а выше наблюдается резкий поворот направления ветра, часто

на противоположное. Очевидно, его вторжение происходит

в'виде вала.

Втабл. 119 приводим распределение скорости и направле­

ния ветра до начала и при развитии северо-восточного ветра

26/VII 1956 г.

К уровню 600—800 м скорости ветра уменьшаются до 2— 4 м/сек., а направление ветра изменяется почти на противопо­ ложное.

На направление этого ветра от оз. Севан и связь с компен-

382

Таблица 119

прежде всего указывает наблюдаемое в это время по всей до-

лине р. Раздан северо-восточное направление как у земли, так,

судя по шаропилотным наблюдениям в пос. Севан, и на высо­ тах. Усиление этой циркуляции на северном берегу оз. Севан в полуденные часы постепенно распространяется вниз по долине и к 18—19 час. в виде вала доходит уже до Еревана. При сред­ ней скорости северо-восточного ветра 5—6 м/сек., или 18— 22 км/час., он проходит путь от Севана до Еревана за 3—4 часа. Наличие нисходящих движений с некоторым сжатием потока

воздуха при его движении в узких участках долины р. Раздан, начиная примерно от Егварда и Арзни, вызывает резкое усиле­ ние скорости ветра. Хотя северо-восточные ветры на оз. Севан относительно холодные, но, опускаясь вниз, воздух адиабати­ чески нагревается и к Еревану доходит сравнительно теплым и сухим.

Отсутствие компенсационной циркуляции, т. е. ветра северовосточного направления, в пос. Севан примерно от 14 до 17 час. может исключить появление сильного северо-восточного ветра

вЕреване.

Всентябре 1957 г. в связи с перестройкой макросиноптиче-

ских процессов наблюдалось ослабление, а часто и полное пре­ кращение в дневные часы в верхних частях долины р. Раздан, например в пос. Севан, северо-восточных ветров. При этом в Ереване также сильные северо-восточные ветры наблюдались реже, что лишний раз подтверждает эти связи.

Циркуляция долины р. Раздан

Приведем некоторые особенности горно-долинной циркуля­ ции долины р. Раздан. Эта долина, направленная с СВ на ЮЗ, не имеет на многих участках четко выраженной долины и про­ ходит среди плоскогорий Армянского плато. В начале долины,

383

соответствует направлению долины р. Аракса. В верхней части долины на участке Ахта — пос. Севан горно-долинная циркуля­

наблюдений данного периода.

Вночные часы ветер с гор северо-восточного и восточного направлений в оба периода был выражен вполне отчетливо, смена направления ветра на юго-западное и западное происхо­ дила с уровня 0,5—0,7 км и совпадала с направлением геостро­ фического ветра.

Виюле 1956 г. северо-восточные ветры наблюдались также

днем и полностью подавляли местную долинную циркуляцию. В сентябре 1957 г. суточная смена направления ветра в нижних слоях в соответствии с горно-долинной циркуляцией наблюда­ лась в течение 18 дней, т. е. в 60% всех наблюдений. Но днем юго-западный поток нижней ветви долинного ветра совпадал с направлением геострофического ветра, при этом обратной ветви долинной циркуляции непосредственно не было обнару­ жено. Если взять наблюдения только с наличием долинного

ветра, то средние скорости в 15 час. у земли были 5 м/сек.,

максимум v = 8 м/сек. на уровне 0,3—0,4 км с уменьшением до

4 м/сек. к уровню 0,5—0,7 км. Таким образом, наличие обрат­ ной ветви долинной циркуляции в пос. Севан выражалось

только через уменьшение скорости ветра общей циркуляции.

Горно-долинные ветры долины р. Ангрен (Средняя Азия)

Долина р. Ангрен берет начало от Чаткальского хребта и направлена с СВ на ЮЗ, идет параллельно Ферганской до­ лине, от которой она отделяется Кураминским хребтом. Ветры

384

с гор в долину будут иметь северо-восточное направление, до­ линные ветры — юго-западное, иногда совпадавшее с хорошо развитыми ‘потоками общей циркуляции.

На рис. 143 приведены предоставленные Л. А. Казаковым результаты шаропилотных наблюдений за период с 23ДП1 по

2/VIII 1951 г. в виде изолиний средних скоростей ветра по вы­ сотам.

Слой раздела двух противоположно направленных потоков приведен пунктиром. Внизу дан суточный ход t и г%.

В этот период аналогично строению горно-долинного ветра р. Раздан днем потоки общей циркуляции совпадали по напра­ влению с нижней ветвью долинного ветра. При этом они пода­

уменьшение скорости ветра с уровня 0,8—0,9 км. Начинался долинный ветер почти одновременно по всему километровому

слою.

В рассматриваемый период в обоих пунктах горно-долинная циркуляция вполне отчетливо была развита только ночью со сменой направления ветра с уровня 1,0—1,3 км на противопо­ ложное.

Горно-долинная циркуляция в Алазанской долине

Алазанская долина расположена в Восточной Грузии, на­ правлена с СЗ на ЮВ и отделяется с юга от долины р. Иори Циви-Гамборским хребтом, с севера к долине спускаются отроги Главного Кавказского хребта. Алазанская долина на­ правлена почти параллельно долине р. Куры и лежит к востоку

от Сурамского перевала.

А. Г. Балабуев (1953), руководивший аэрологическими иссле­ дованиями Института геофизики Грузинской Академии наук в Алазанской долине, указал, что долинный ветер начинает

снижаться: к 19 час. до 0,8 км и вскоре долинный ветер закан­

чивается. Средняя скорость долинного ветра 3—4 м/сек.

с максимумом на высоте 0,25—0,3 км. Горный ветер начинается около 20 час. и имеет небольшую мощность. Днем ветер из до­ лины р. Алазани часто переваливает в соседнюю долину р. Иори. Шаропилотные наблюдения за 4 и 7/VI 1955 г., любезно предоставленные А. Г. Балабуевым для анализа, представляют

большой интерес, они проводились одновременно в трех пунк­

тах долины и отличались различной активностью барического поля. Синоптические условия 4/VI характеризовались безградиентным барическим полем и отсутствием заметной адвек­ ции воздуха в верхних слоях, 7/VI наблюдалось барическое поле с относительно большими горизонтальными градиентами давления. Эти особенности барической обстановки вызвали и различия в структуре местных ветров Алазанской долины.

Схема горно-долинной циркуляции за 7, 9, 13 и 19 час. 4/VI

приведена на рис. 144, за 7/VI 1956 г. на рис. 145. Разрез Ала­ занской долины сделан с СВ на ЮЗ через Циви (Ц) —Варди- субане (В)—Гулгула (Г)—Шакриане (Ш).

Наличие синхронных базисных шаропилотных наблюдений в трех пунктах долины дает возможность выявить некоторые

особенности местных ветров и, в частности, проверить схему Дефанта.

Стрелки на рисунках, направленные вниз, указывают на на­ личие в слое ветра с гор, т. е. северо-западной четверти;

стрелки, направленные вверх, соответствуют ветру с долины или юго-восточному потоку, границы потоков даны пунктирной

386