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

линией. Числа в виде дроби указывают на преобладающую в слое скорость ветра в м/сек., в числителе положительные зна­ чения составляющих ветра, направленных вдоль оси долины в горы, отрицательные — то же в долину, в знаменателе положи­ тельные— перпендикулярные оси долины составляющие ветра, направленные на северо-восток, отрицательные — то же на юго-

запад, т. е. на Циви-Гамборакий хребет. Числа с десятыми до­

Рис. 144. Схема строения горно-долинной циркуляции Алазанской долины 4/VI 1956 г., тип I.

В7 час. 4/VI в слое до 0,8 км сохранялся еще горный ветер

итолько на северной части долины благодаря более интенсив­

ному нагреванию воздуха на склонах начался долинный ветер.

К9 час. поток с долины развился почти над всей Алазанской долиной и только над затененными склонами Циви-Гамбор-

ского хребта еще сохранялся небольшой по мощности слой ветра с гор. В верхнем потоке воздуха с гор преобладали не­

большие скорости. В 13 час. горно-долинная циркуляция была хорошо развита, причем слой долинного ветра был несколько

приподнят над склонами. Одновременно с ветром вдоль долины

были отчетливо выражены склоновые ветры. Наиболее интен­

сивный склоновый ветер с максимальными величинами восхо­ дящих скоростей был направлен на Главный Кавказский хре-

бет. Днем 7/VI, судя по первому впечатлению, была также раз­ вита горно-долинная циркуляция. Утром до 7—8 час. наблю­

что эти величины были слишком велики для нормально разви­ того горно-долинного ветра. Днем 7/VI на долинную циркуля­ цию наложилась более мощная общая циркуляция со сменой

направления ветра по высоте.

Рис. 145. Схема строения горно-долинной циркуляции Алазанской долины 7/VI 1956 г., тип II.

Аналогичное распределение воздушных течений в Закавказье

наблюдается довольно часто. Обычно при расположении центра высокого давления над Средней Азией и циклона на западе создается вынос воздуха внизу с юго-востока, а поверху с вы­ соты 2—3 км располагается западный поток. В западном по­ токе над Алазанской долиной была отчетливо выражена соста­

вляющая на север в сторону Главного Кавказского хребта.

Интересны записи наблюдателя на ст. Цини о распределе­ нии облачности над Циви-Гамборским хребтом 4/VI 1956 г.

при хорошо развитой горно-долинной циркуляции. С 3 час.

ночи до 8 ч. 30 м. было ясно, с 8 ч. 30 м. над Циви появились Си; к 10 час. Си наблюдались по всему хребту, они медленно увеличивались в объеме.

388

Самое большое по объему и по площади Си наблюдалось

над горой Циви, но вид его был плоский.

В течение дня над хребтом и ст. Циви наблюдались только

следы Си; с 17 час. Си стали растекаться, над Циви стало ясно;

к 19 час. к западу были следы Sc vesp.; над хребтом и доли­ ной-— ясно.

Над Главным Кавказским хребтом в 15 час. местами наблю­ дались Си, слабо развитые по вертикали.

7/VI 1956 г. в 5 час. было ясно; юго-восточный ветер начался

в Си cong., особенно над Циви; к 11 ч. 30 м. Си cong достигли большой мощности (в виде башен), особенно над Циви; с 13час.

с запада натекают Ci, Ас; к 14 ч. 20 м. наблюдались СЬ, вытянув­ шиеся верхней частью на долину; с 14 ч. 20 м. до 14 ч. 30 м. слабый дождь над Вардисубани; к 17 час. к западу от Циви

Си cong. перешло в СЬ, которое имело вытянутый вид с ЗЮЗ на ВСВ, с полосами осадков; к 19 час. облака над хребтом рас­ сеялись, стало ясно; над долиной наблюдались Ас, а над вер­ ховьем долины — Cs dens.

Рассмотренные дни не могут осветить все многообразие

строения горно-долинного ветра Алазанской долины, но они весьма характерны. В образовании СЬ над Циви-Гамборским хребтом, из которых часто наблюдается выпадение града в Алазанской долине, основную роль играет процесс общей цир­

куляции, влияние же местных ветров проявляется весьма слабо.

Приведенный пример показывает наличие различных усло­ вий погоды над долиной при, казалось бы, внешне одинаковой схеме циркуляции. В горных районах наложение по вертикали

потоков воздуха общей циркуляции может создать профиль

ветра, соответствующий местному ветру.

Таким образом, по материалам ветрового режима Алазан­ ской долины за 4 и 7/VI можно сделать заключение, что схема

строения горно-долинной циркуляции Дефанта не оправды­

вается.

Зимние горно-долинные ветры Мало-Алмаатинского ущелья

давления, а также большого числа метеорологических станций,

особенно по трассе Мало-Алмаатинского ущелья.

В январе 1957 г. небольшая группа сотрудников ГГО

совместно с Казахским научно-исследовательским гидрометео­

рологическим институтом провела аэрологические наблюдения

389

в Мало-Алмаатинском ущелье на метеорологической станции Медео и на площадке КазНИГМИ в г. Алма-Ата. Материалы этих наблюдений позволили получить некоторые характери­ стики строения зимних горно-долинных ветров в данном районе. Площадка находится в 6 км на северо-запад от начала Мало-

Алмаатинского ущелья с отметкой 0,85 км над уровнем моря.

0,5 км, направлена долина с СЗ на ЮВ, подъем примерно 7°,

высота Медео 1,7 км. Таким образом, для Медео ветры юговосточные и южные будут горными, северо-западные и север­ ные — долинными. Горно-долинные ветры Алма-Аты будут иметь примерно такое же направление.

Остановимся на имеющейся литературе по зимним горно-до­ линным циркуляциям. М. И. Морозова (1956) приводит неко­ торые характеристики горно-долинной циркуляции Ангренской долины, расположенной вблизи Ташкента. В долине зимой воз­

ционным балансом невелико, поэтому даже в 13 час. часто

сохраняется термобарическое поле, соответствующее обычному ночному состоянию, когда воздух вблизи гор более выхоложен,

чем в свободной атмосфере над равниной на тех же уровнях.

Горный ветер для станций в средней и нижней части долины теплый, что обусловлено адиабатическим его нагреванием при опускании.

Небольшая серия аэрологических наблюдений, проведенных в Мало-Алмаатинском ущелье, позволяет выявить некоторые особенности горно-долинных ветров в зимнее время года.

По шаропилотным наблюдениям на Медео в полуденные

часы января 1957 г. горный ветер был отмечен у земли в 50%

надежно подсчитать средние повторяемости ветра с гор и из долины не удалось. Толщина слоя горного ветра днем над Ме­ део невелика, она меняется от 25 до 150 м, выше, с 200—300 м, располагался поток воздуха из долины. В слое горного ветра, как правило, наблюдалась инверсия температуры, при долин­ ном ветре значения у были обычно положительными.

Средние скорости горного ветра по табл. 121 ночью значи­ тельно больше, чем днем, максимум скорости приходится на нижний слой 100 м и скорость быстро уменьшается с высотой. Долинный ветер также характеризуется быстрым уменьшением скорости с высотой, причем, как правило, мощность долинного

ветра над Медео больше 300 м.

Относительная влажность г при ветре с гор составляла 30—

390

0,3 км г = 13—15%, что указывало на фёновый характер про­ цесса стока воздуха. В некоторых случаях ветер с долины

сопровождался образованием тумана. Характерной особен­ ностью дневных ветров на Медео являлась их неустойчивость по направлению — поток воздуха с гор сменялся потоком с до­ лины и наоборот. Это хорошо было также заметно по движе­ нию облаков на склонах гор.

В некоторых случаях у самой земной поверхности над Ме­ део в утренние часы образовалась пленка холодного воздуха, например 12/1, с величинами у = —27,2 в нижнем слое 25 м

и перепадом температур с —8,5 до —1°,7, к полуденным часам величины у и Г выравнялись.

Синхронные подъемы радиозондов в Алма-Ате и аэростат­ ного метеорографа на Медео позволили получить различия тем­ ператур t, давлений р и относительной влажности г на одина­ ковых уровнях (табл. 122). Высоты над уровнем моря нами взяты 1,71 и 2,0 км, первая соответствовала отметке Медео, вторая ■— 0,3 км от поверхности почвы над Медео.

Ближе всего совпадающие по времени подъемы аэростата и выпуска радиозонда были в 19 час. Для сравнения в табл. 122

приведены величины р, t и q для высоты 0,85 км в Алма-Ате.

Температура воздуха над Медео в слое до 0,3—0,5 км ниже,

чем на тех же уровнях над Алма-Ата, эти различия составляют

в среднем около 2,0—2°,5 на высоте 1,71 км и несколько умень­

шаются на высоте 2,0 км. Давление воздуха над Медео меньше,

чем над Алма-Атой. Поэтому плотности воздуха различаются на одинаковых уровнях сравнительно немного, вследствие этого больших скоростей ветра в ущелье не наблюдается.

Над Алма-Атой внизу почти всегда имеется пленка выхоло­

женного воздуха с низкими температурами воздуха. Поэтому

обычно горный ветер зимой входит на некоторой высоте. Рас­ пространение горного ветра до земли вызывает в Алма-Ате резкое повышение температуры воздуха и уменьшение г, напри-

391

Таблица 122

Распределение р, t и г на разных уровнях над Алма-Атой (первая стро­ ка) и Медео (вторая строка) за 19 час. Январь 1957 г.

мер 17 и 19/1. Таким образом, зимой горный ветер вызывает в нижних частях долины повышение температуры и уменьше­ ние относительной влажности, т. е. является фёновым ветром. Прекращение ветра с гор в Алма-Ате 18/1 сразу же вызвало понижение температуры воздуха почти на 13°.

Местные ветры в горных котловинах

В долинах котловинного типа характер горно-долинной цир­

куляции усложняется неравномерностью нагревания склонов котловины, освещенных солнцем, и склонов, находящихся в тени. На освещенных склонах происходит подъем воздуха, на

часовой стрелке от восточного утром, через южный на запад­ ный к вечеру.

Под руководством автора проводились кратковременные

наблюдения в Шови с отметкой 1607 м над уровнем моря

(табл. 123).

Шови находится в котловине, почти со всех сторон окру­ женной высокими горами, покрытыми вечными снегами. С се­

вера и северо-востока расположен Главный Кавказский хребет,

392

высотой до 4,5—5 км, с юга высота гор доходит до 3—3,5 км,. Примерно на ЗЮЗ имеется узкое ущелье р. Соглола, впадаю­ щей в р. Риони. Наличие ущелья отразилось на ветровом ре­ жиме котловины [см. работу автора (19406)].

Таблица 123

Распределение скорости и направления ветра в Шови. Сентябрь —октябрь

14Направление . . 232 275 268 251 276 264 255 257

Геометрическая

Вращение ветра в котловине происходит по часовой стрелке, утром восточный ветер, днем — юго-западный, ночью—сток воз­ духа с Главного Кавказского хребта. Другой характерной осо­ бенностью ветрового режима котловины является резкий скачок

скорости, начиная с 4—5 км, т. е. выше Кавказского хребта. Если градиент ветра от земли до высоты 4 км составляет на 100 м утром 0,27 м/сек. и днем 0,37 м/сек., то от 4 до 5 км гра­ диент ветра равен 1,00 м/сек.

• Следовательно, горы являются барьером, создающим внутри котловины слой ветра со значительно уменьшенными скоро­ стями, зона перехода за уровень гор создает резкий скачок скорости ветра.

Наблюдения в утренние и вечерние часы дают примерно одинаковое направление ветра — в приземном слое наблю­ дается легкая тяга воздуха с гор в долину реки примерно вдоль направления ущелья. Скорости ветра очень малы. Толщина по­ тока с гор также невелика, всего около 300—400 м. Следова­ тельно, значительно меньше, чем при горных ветрах в Западной Грузии.

393

Днем поток с гор отсутствует и наблюдается слабая тяга воздуха из ущелья реки в горы, т. е. долинный ветер. Обрат­ ного потока на высоте при долинном ветре не обнаружено.

Нижний поток долинного ветра сливается со слоем общей цир­ куляции.

Аналогично местным ветрам горных котловин могут разви­

Этот свободный от льда район занимает площадь 750 кв. м.

Его холмистая поверхность, напоминающая поверхность Ка­

захского мелкосопочника, состоит преимущественно из камен­

ных осыпей, спускающихся к подножьям многочисленных ска­ листых холмов. Благодаря большому поглощению падающих солнечных лучей темной поверхностью оазиса и малому их отражению почва получает от солнца в три раза больше тепла,

чем окружающая оазис поверхность, покрытая льдом и снегом.

с местными условиями рельефа, синоптику необходимо прежде всего изучить метеорологические, а если возможно, то и аэро­ логические условия горно-долинных циркуляций, но обяза­

тельно в связи с синоптической обстановкой. Необходимо

всегда учитывать, что часто горно-долинная циркуляция и свя­

занные с ней элементы погоды определяются не только мест­ ным температурным режимом в районах долин. В некоторых случаях общее макросиноптическое положение приводит к об­ разованию барических градиентов самых различных направле­ ний, что может либо замаскировать горно-долинную циркуля­ цию, либо полностью нарушить и даже погасить ее.

Некоторые вопросы прогноза горно-долинной циркуляции

разобраны в «Руководстве по краткосрочным прогнозам по­

годы» (1954), в соответствии с которым горно-долинные ветры следует ожидать в долинах и ущельях, если в ближайшие

прогноза возможной мощности, скорости ветра и других харак­ теристик горно-долинного ветра можно взять в приведенной автором литературе.

394

ГЛАВА X

ФЁНЫ И СТОЧНЫЕ ВЕТРЫ

Рельеф земной поверхности оказывает значительное влияние на структуру воздушных масс в 1пограничном слое, а при доста­ точной высоте и площади гор — и в свободной атмосфере. Эти орографические возмущения различных масштабов способ­

0,5—1,0 км, а поэтому характеризующихся высокими темпера­ турами воздуха и низкой относительной влажностью.

Аналогичные по строению ветры, наблюдаемые над равни­ ной, называют суховеями.

В настоящее время процессы развития фёнов выделяют

взависимости от их возникновения:

1)орографические фёны, возникающие при переваливании

воздушных масс через горные хребты,

2)фёны свободной атмосферы, возникающие при опускании

ирастекании воздушных масс вдоль склонов преимущественно

из антициклонов.

Эти фёны обычно развиваются на сравнительно больших площадях в десятки, а иногда и сотни километров. Скорости

ветра при фёнах могут меняться в весьма больших пределах.

Автором (1955 г.) был выделен еще один процесс разви­

тия— местные фёны, возникающие за счет локальных нисхо­ дящих потоков воздуха при ветрах с гор. При этом нисходящие

движения воздуха образуются как при отражении потоков воз­ духа общей циркуляции высокими горными хребтами, так и при горно-долинной циркуляции. Местные фёны обычно распростра­ няются на небольшие площади.

В XIX в. существовали взгляды, объясняющие происхождение фёнов перемещениями сухого и теплого воздуха из отдаленных

396