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

образование фёновых ветров Западного Закавказья объяснял потоками воздуха из Средней Азии. Г. Дове (Dove, 1867), бу­ дучи не в состоянии понять многие явления фёна, возражал

против теории, объясняющей происхождение альпийских фёнов

вобласть Каспия и Арала.

В1864 г. Ю. Ганн (1866) объяснил фён влажноадиабати­ ческим охлаждением воздуха при подъеме на наветренной сто­

роне гор и сухоадиабатическим нагреванием при опускании его на подветренной стороне. Чисто физические закономер­ ности, лежащие в основе теории, подкрепленные большим коли­

чеством материалов наблюдений, обеспечили теории Ганна общее признание, не потерявшее значения в основном и до на­ стоящего времени, хотя в природе явление фёна значительно сложнее, чем это объяснялось Ганном. По теории Ганна, фён

трактовался как местное явление, но в дальнейшем была уста­ новлена связь этого явления с общециркуляциюнными процес­

бый вид фёнов из свободной атмосферы, развивающихся одно­

временно по обе стороны Альп при антициклонической погоде.

Фёны такого типабыли отмечены в работах Фигуровского

(1905, 1919), Штрейф-Беккера (Streiff-Be^ker, 1933), Кюттнера

первый отсасывается из районов предгорий барическим мини­ мумом, расположенным вблизи. Штрейф-Беккер считал, что

кинетическая энергия фёна позволяет ему в виде клина вытес­

нять вдоль долины холодный приземный воздух.

Материалам по географическому распространению фёнов и метеорологическим условиям при фёнах посвящено большое количество работ в отечественной литературе. Частично обзор

этих работ сделан Л. С. Бергом (1938).

Унтерштейнер (Untersteiner, 1953) подверг разбору различ­

ные теории, объясняющие явление фёна.

Ф.ёны наблюдаются на Кавказе, в Крыму, в Средней Азии и в отдельных районах Сибири, часто бывают в Альпах, иногда развиваются в Далмации и Болгарии.

Фёны составляют значительную часть местных ветров и во многих случаях носят местные названия, например, чинук — сильный фён восточных склонов скалистых гор в Северной

Америке, гармсиль— жаркий и сухой ветер в южной части Средней Азии с большой запыленностью. К фёнам нужно, ве­

397

роятно, отнести известные сильные ветры в районе станции Урсатьевская в области выхода р. Сыр-Дарьи из Ферганской долины. В северной части Сицилии характер фёна приобре­

тает южный ветер сирокко. В Триполи фёновый ветер назы­

вается гибли, в некоторых местах Аргентины — сонда. Указание Л. С. Берга о том, что к фёнам относится ветер

ибэ, или эбе, дующий в Джунгарских воротах, неправильно.

Эбе — это местный ветер, достигающий порой скорости в 50—

60 м/сек., зимой сопровождается сильными морозами и снеж­ ными смерчами. Этот ветер вызван сжатием устойчиво страти­ фицированного воздушного потока при его прохождении через узкие Джунгарские ворота. Профиль скорости ветра эбе должен быть подобен профилю боры с быстрым уменьшением

скорости ветра по высоте.

Фёновый ветер в некоторых районах оказывает значитель­ ное влияние на климатические условия горных и предгорных

районов. Например, в долине Инсбрука в Альпах, по данным

Екарта (1932), число дней с фёном в году составляет 75, при­ чем годовые суммы числа дней с фёном в Инсбруке 'колеблются

между 48 и 104. Здесь чаще всего фён дует в течение одного дня, но отмечены случаи, когда этот ветер наблюдался до

9 дней; меньше всего фёнов зимой и больше весной. В СССР

наибольшее число фёнов наблюдается на Кавказе. Так, в Ку­

даются в Западной Грузии — в Рионской долине. В Закавказье наибольшее количество фёнов приходится обычно на зиму и весну. Продолжительность фёновой погоды в Западной Грузии обычно равна одному дню, реже 2—3 и только в отдельных

случаях свыше 5 дней.

Фён может иметь полезное значение, способствуя быстрей­

и снежные обвалы; в районе Кутаиси длительные фёны создают типичную засуху-.

Из весьма обширной литературы по фёнам имеется сравни­ тельно немного работ с материалами аэрологических исследо­ ваний. В работах Фиккера (И. Ficker, 1912), Екстернбринка

(Exterhbrink, 1938), Канитшайдера (Kanitscheider, 1931) и др.

разбираются условия образования фёнов в отдельных долинах Альп частично по материалам аэрологических наблюдений.

Например, Канитшайдер для долины Инсбрука установил, что фёновый поток, опускающийся от Центральных Альп, проходит сначала узкую долину Зиля с большой скоростью, далее он переходит в более широкую долину Инна. При этом происхо­ дит веерообразное растекание фёнового потока с его диверген­ цией и уменьшением скорости. Вторжение фёнового потока

398

с юга начинается сверху, и он постепенно опускается вниз до земли, при этом холодный северный ветер вытесняется из до­ лины.

В боковых долинах было отмечено также наслоение пото­

ков воздуха противоположных направлений, разделяемых шти­ левыми прослойками, причем мощности их постоянно меня­ лись. Были выделены случаи с фёнами небольшой мощности,

названными поверхностными фёнами.

Георгии (Н. Georgii, 1953) приводит интересные данные по исследованию фёнового вала и стоячих волн в Андах с по­ мощью самолета, указывает на образование ниже уровня хребта вихрей с горизонтальной осью — роторов, в которых на высотах 2,5 км и более возникали мощные кучевые облака. Кютнер собрал большой материал по облакам на подветрен­ ной стороне гор. По мнению Кютнера, планерные полеты пока­ зывают на стационарное волновое движение с подветренной

опускается на подветренной стороне, когда он является пото­ ком теплого воздуха с меньшим удельным весом. Россман обращает внимание на то, что при всех фёнах имеется так на­ зываемый фёновый вал, а иногда при сильно развитом фёне

и вторичный вал. Именно этой «облачной стене» он и приписы­ вает причину образования нисходящих движений, указывая, что они зависят от влажно неустойчивого опускания воздуха

внутри фёнового вала.

зультаты исследований опубликованы в работах автора (1940а, 1957а).'

Под фёном понималось состояние погоды при следующих метеорологических условиях:

1.Средняя относительная влажность ниже 50% с резко вы­ раженным понижением до 30% в два срока наблюдений.

2.Температура воздуха значительно повышена по сравне­ нию с обычным ее ходом в рассматриваемый период года.

3.Резко выраженное увеличение дефицита насыщения.

4.Ветер устойчив по силе и направлению.

5.Малая облачность или отсутствие таковой.

Распределение фёнов в Западной Грузии, по Буцкому

(1936), приведено в табл. 124.

399

Таблица 124

Число дней с фёнами (период 30 лет) в Западной Грузии

К сильным фёнам отнесены все случаи со среднесуточной температурой выше 25°, при относительной влажности ниже 30%. Этот тип суховеев приносит значительный вред сельско­

Число случаев 11

Данные направления скорости ветра получены геометриче­

ским сложением векторов ветра на соответствующих высотах.

Как показывают наземные наблюдения, фёновые явления

при восточном ветре имеют наибольший эффект осенью и вес­ ной.

При весенних фёнах скорости ветра значительно больше,

чем осенью.

400

Зугдиди и Анасеули, лежащие по краям Рионской долины, имеют уже значительно меньшие скорости восточного ветра.

Наблюдающийся у земли на некоторых пунктах северо-вос­ точный ветер быстро переходит в чисто восточный, и с уровня 200—300 м всюду наблюдается уже поток восточного напра­

вления.

Для всех пунктов картина фёнового ветра одинакова: вос­ точный поток внизу сменяется с высоты 1,25—1,75 км запад­ ным или юго-западным.

Данные осенних наблюдений в Цулукидзе 1935 г. дают очень сходную картину с данными за тот же период 1936 г. Кроме того, имеющиеся данные наблюдений в Цулукидзе при фёнах за другие годы дают почти полностью совпадающую картину как для осенних, так и для весенних периодов. По­ этому можно считать, что как осенние, так и весенние фёны имеют одинаковую схему строения.

Интенсивные фёны обычно сопровождаются ветрами боль­

скоростями имеет максимальную толщину и величина скорости ветра на высотах 0,6—0,8 км (1936 г.) н 1,1 —1,2 км (1935 г.) наибольшая по сравнению с другими пунктами.

Большое возрастание скорости ветра с высотой отмечено также и в Поти.

В Цине возрастание скорости ветра с высотой невелико. Перед началом развития фёна обычно появляется восточ­

ный поток на высоте 0,2—0,3 км и выше в виде клина, при за­

падных ветрах — внизу. Это вторжение сопровождается рас­ сеиванием облачности. Через несколько часов (от 3 до 6)

фёна может наблюдаться сплошная облачность с дождями,

иногда доходящими до земной поверхности.

Для характеристики фёнов в дневные часы весеннего пе­

риода приводим наблюдения в Цулукидзе (табл. 127).

Особых различий в строении фёнового потока в вечерние

часы по сравнению с утренними и дневными не имеется. Не­ сколько сглаженный суточный ход скорости фёнового потока для Цулукидзе дан на рис. 146.

Для всех станций при наличии фёна можно отметить

быстрый рост скорости ветра с высотой. Например, для Цулу­ кидзе максимум скорости был в сентябре — октябре 1935 г. на уровне 1,2—1,5 км, при зимних и весенних фёнах — на уровне

0,6 км и далее идет уменьшение скорости ветра с колеба­

ниями уровня минимума скорости от 1,5 км до 2,5 км.

402

роста ветра имеет небольшой рост у земной поверхности

иуменьшение на высоте.

Всентябре — октябре 1936 г. высота переходного слоя сни­

Рис. 147. Суточный ход скорости ветра при фёнах в сентябре— октябре 1935 г. (а) и скорости ветра при фёнах до 14 час.

(б) в Цулукидзе.

1 — 8 час., 2 — 14 час., 3 — 20 час., 4 — IX—X 1935 г., 5 — XI—V 1935-36 г., IX—X 1936 г.

Можно считать, что приведенный на рис. 147 ход скорости

ветра за три срока по высотам является типичным для фёнов

Рионской долины.

взаимодействия этих двух потоков и наблюдается уменьшение

скорости восточного ветра в полуденные часы. Наоборот, ночью направление горного ветра и фёна совпадает и скорость ветра увеличивается.

Наряду с длительными фёнами, существующими более су­

404

ток, иногда наблюдаются кратковременные прорывы фёновых потоков. В Рионской долине эти прорывы фёна обычно наблю­

даются в полуденные часы при развитом долинном ветре.

В этом случае фён может заглушить на короткое время долин­

ный ветер. Пример такого кратковременного прорыва фёна был отмечен 26/Х 1935 г. в Цулукидзе.

В этот день с утра наблюдался фён, а с 10 до 17 час. раз­

вился долинный ветер, но около 13 час. в слое до 250 м

появился фёновый поток восточного направления, продержа­

вшийся всего 40 мин. В 13 час. был выпущен уравновешенный шар-пилот, который и зарегистрировал эту смену циркуляции.

Всего было сделано 19 подъемов. В 1936 г. была проведена се­

рия выпусков радиозондов, часть из которых была в дни с фё­ нами или при наличии восточного ветра в нижних слоях атмо­ сферы. Всего было сделано 7 выпусков радиозондов при восточ­

ных ветрах, из них только три были в условиях

кратковременного фёна.

Втабл. 128, 129 даны высоты и соответствующие значения температуры и влажности воздуха, а также дефицита насыще­ ния в различные дни при фёнах.

Втабл. 129 значения температур, набранные полужирным

шрифтом, указывают на высоту, с которой начинался устойчи­

вый западный поток.

Произведенные радиозондовые подъемы позволили выяснить

особенности распределения температуры и влажности в обоих потоках — восточном и западном.

20/Х по радиозонду до высоты 0,6 км отмечена инверсия с по­ вышением температуры на 2°,0, выше идет нормальное падение температуры с высотой. Вертикальный температурный гра­ диент у в слое инверсии составлял —0°,41, в слое от конца инверсии до начала западного потока 0°,35 и в западном по­ токе 0°,62. Следует отметить сравнительно небольшие значения вертикального температурного градиента в слое восточного ветра 0°,35. Относительная влажность, равная у земли 47%,

начала быстро падать с высотой и на уровне окончания восточ­ ного ветра 1,0 км достигла 21 %• С 1 км начался рост относи­ тельной влажности.

21/Х радиозонд, выпущенный в 9 час., отметил у земной по­

верхности инверсию температуры в слое до 540 м с повышением

температуры на 1°,7. В слое инверсии имеется резкое падение

относительной влажности с 48% у земли до 12% в конце инвер­ сионного слоя. Высота восточного потока в этот срок была

405

Таблица 128

Распределение температуры t° (первая строка) и влажности г°/0 (вторая строка) по высотам при фёнах с 18 по 28,X 1935 г. Цулукидзе

Высота, м

Распределение температуры t° (первая строка) и влажности г % (вто­ рая строка) воздуха при фёнах в октябре 1936 г. Цулукидзе

Высота, км

406