Высотные ветры и модели давлений

Даже когда нет концентрированных струйных течений, высотные ветры направляют движение барических систем и фронтов. Типичные формы низкого давления под направленными к полюсу потоками ветра показаны ранее. Циклоны двигаются медленно под этим течением, в конце концов застаиваются и рассеиваются.

Системы высокого давления также направляются высотными ветрами, но они дрейфуют в более южном направлении в северном полушарии и севернее - в южном. На рисунке 69 показаны типичные модели барических систем низкого и высокого давлений, дрейфующих летом и зимой.

В определенные периоды года высотные ветры на некоторых территориях отсутствуют. Это позволяет основным барическим системам сохраняться дни и недели. Например, летом, когда струйные течения движутся на север в северном полушарии, на побережье Флориды устанавливается устойчивая зона высокого давления, называемая Бермудским антициклоном, выталкивающая теплый, влажный воздух на юго-восточные территории США. Похожий процесс происходит на побережье Португалии - Азорский антициклон, который влияет на погоду в Испании и Западной Европе, посылая теплый воздух и делая пляжи там очень привлекательными для отдыхающих.

Кроме того, хорошо известны устойчивые барические системы: летняя морская - Тихоокеанский антициклон в северном полушарии, Калифорнийский циклон и мощный теплый циклон на Среднем Востоке. Зима приносит антициклоны в Канаду и Сибирь и циклон в Исландию.

ПОГОДА В ТРОПИКАХ

Ниже широты 20° силы Кориолиса становятся незначительными настолько, что ветры дуют не параллельно изобарам, а пересекают их, увеличивая угол даже на высоте. Возле экватора воздушные потоки перпендикулярны изобарам. В дополнение, фронты и крупные барические системы редко посещают тропики, но ежедневные процессы, сезонные изменения, малые волны и тропические циклоны делают свое дело.

Солнечный прогрев очень сильно влияет на погоду и ветер в тропиках, потому что он здесь очень интенсивный. Тепловые системы низкого давления (рис.62) формируются над сухими и голыми участками поверхности, в то время, как над более прохладными территориями (озера и леса) образуются системы относительно более высокого давления. Горы и другие топографические особенности приводят к изменению дневных потоков воздуха. Погода в тропиках имеет тенденцию повторяться изо дня в день в данный сезон.

Другие ежедневные эффекты связаны с атмосферными течениями. Также как океан водный, океан воздушный имеет приливы и отливы дважды в день. Это ощущается по из менению давления на поверхности в 2 - 3 гПа. Если точно определить местное время на данной широте, то пик прилива наблюдается в 10:00 и 22:00, а отливы в 4:00 и 16:00. Эти приливы и отливы движутся с востока на запад и изменяют соответственно ветер.

Сезонные изменения в тропиках связаны с наклоном Земли и относительной миграцией пояса низкого экваториального давления (ITCZ) к северу и югу. ITCZ показана на рисунке 40 и состоит из экваториального пояса низкого давления с восточными ветрами, сходящимися к областям максимального прогрева. Рисунок 70 показывает ITCZ, типичные для января и июля с моделью ветров. Отметим, что ветры, в основном восточные, за исключением территорий, где ITCZ смещается дальше от экватора. В этом случае, они дуют с океана и несут сезонные дожди.

Пояс тропического высокого давления, который находится в районе 30-й параллели, часто показывают волны, движущиеся с востока на запад. Это так называемые восточные или поперечные волны. Летом и осенью в тропические районы каждые четыре - шесть дней они несут неустойчивую погоду с мощными высокими кучевыми облаками.

Некоторые из волн опускаются, и начинаются более серьезные явления. В этом случае они называются тропическими впадинами. Если давление продолжает падать и ветер усиливается, превышая 60 км/ч, система называется тропической бурей, если понижение давления продолжается и скорость ветра увеличивается до 115 км/ч и более - тропическим циклоном (тайфун или ураган). Тропические циклоны занимают территории в сотни километров. Они запасаются скрытым теплом паров, которые находятся во влажном воздухе над океаном. Скрытое тепло реализуется, когда происходит конденсация при образовании облаков. Тропические циклоны - это гигантские тепловые двигатели и в сечении представляются такими, как показано на рисунке 71. Центральная часть, названная "глаз циклона", является зоной затишья, в то время, как вокруг бешеный ветер от вращающегося против часовой стрелки (в северном полушарии и наоборот в южном) воздуха.

Тропические циклоны имеют тенденцию двигаться к западу и к полюсу. Они могут оставаться далеко в море и, в конечном итоге, поворачивают в типичную широкую зону низкого давления, проникая в умеренные широты. В противном случае, они замыкаются на прибрежных территориях, принося бедствия и разрушения с ветрами более 160 км/ч. В этом случае, циклон быстро затухает, потому что земля прекращает поставлять тепло и влажный воздух. Когда такой шторм приходит на побережье, это может стать причиной сильных дождей и облаков, закрывающих более трети континента на несколько дней.

ПОГОДА НА ОСТРОВАХ

Многие из нас мечтают жить на островах в тропиках, но несмотря на привлекательные мягкие, спокойные океанские бризы, голубую кристально чистую воду и разнообразную первозданную природу, условия для полетов там не всегда идеальны. Определенно острова, размещенные в зонах устойчивых ветров или западных тихоокеанских воздушных течений, как Гавайи, получают эти дары природы постоянно: спокойные, надежные ветры, которые прекрасны для парения. Но большинство островов - это маленькие самостоятельные погодные системы.

Понятно, что острова не испытывают недостатка во влажном воздухе, обычно теплом. Когда земля на острове в течение дня нагревается, это формирует местную систему пониженного давления, что приводит к засасыванию воздуха со всех сторон (если отсутствует основной ветер). Это приводит к интенсивному образованию облаков над островами. Они растут вплоть до размеров грозовых с последующими сильными дождями. Облака над островами похожи на облака в горах (в виде шапки), но из-за очень влажного воздуха они образуются намного ниже. Если остров горный, он предрасположен к образованию облаков, которые появляются сразу после обеда. На рисунке 72 показан остров после обеда в спокойных и ветренных условиях. Если вы планируете посетить горный тропический остров, приготовьтесь летать пораньше.

Но есть много крупных островов, расположенных не в тропиках, такие как: Ванкувер, Лонг-Айленд, Азорские, Ирландия, Япония и др., на которых соединяются эффекты от морских бризов вдоль побережья, местных погодных условий и крупномасштабное движение воздушных масс (господствующие ветра). Поговорим об условиях на этих островах в следующих главах.

ИТОГИ

Изменяющаяся, движущаяся, кипящая атмосфера над нами есть воздушная система, которая пульсирует с циклическим тактом солнца и под действием гравитации. Для полного понимания мы должны начать с глобальных процессов в масштабах планеты и постепенно детализировать вплоть до местных явлений, но, учитывая все предыдущие эффекты. Необходимо постоянно наблюдать погоду, запоминать и анализировать явления. Даже метеорологи постоянно узнают что-то новое, всю жизнь учатся. Мы можем только надеяться, что полностью понимаем происходящие вокруг нас явления, на самом деле, надо продолжать наши исследования в воздухе, и тогда личные наблюдения, соединяясь с нашими элементарными знаниями неба, принесут крупные дивиденды: мастерство и безопасность.

Солнечный прогрев в комплексе с эффектом Кориолиса и гравитацией создают определенную модель циркуляции воздуха в масштабе планеты. Эта циркуляция создает дисбалланс в распределении температуры и давления, что является причиной возмущений или волн холодного воздуха от полюса и теплого от тропических районов, которые восстанавливают равновесие. Передняя кромка этих волн называется фронтом, и он определяет погоду в месте нахождения.

Ветры образуются из-за разности давлений. Изменение давления по расстоянию мы называем градиентом давления. На высоте модель давления укрупненная, расширенная, вызывающая сильные ветры, направление которых параллельно изобарам. У поверхности под действием трения ветры отклоняются и пересекают изобары под углом примерно 45°. Знание этого позволяет пилотам предсказать направление ветра по высотам и позволяет читать метеорологические карты.

Зная и понимая движение фронтов и барических систем, а также процессы, происходящие в них, пилоты могут предсказать погоду на день и даже два вперед.

ГЛАВА 5
Разновидности ветров.

Большое значение для нас имеет состояние воздушной среды, изменения в ней и, в частности, скорость и направление ветра. Скорость и направление ветра на высоте можно определить визуально по движению облаков, у поверхности "на ощупь" и на слух.

Мы называем движущийся воздух ветром и выделяем его разновидности, такие как: бриз, смерч (вихрь), буря, горнодолинные ветры, стоковые ветры и т. д. Характерные ветры имеют свои имена (например: chinook, фен, бора, harmattan, khamsin, levanter, mistral, Mono, Santa Ana, sirocco), показывающие наше отношение к причинам их вызывающим и последствиям.

Все пилоты постоянно в поиске нужного направления ветра. Некоторые бризы могут позволять нам пересекать огромные пространства по воздуху, в то время, как сильные порывы могут превратить наши полеты в эпизоды из фильма ужасов. Поэтому, очень важно, чтобы мы понимали характер ветров и все знали о них.

Можно предварительно сказать, что ветры могут распространяться на огромные территории, но возникают также местные ветры, которые быстро меняются, как по направлению, так и по скорости. О них мы поговорим позже, а объектом изучения в этой главе будут ветры, дующие на больших территориях.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕТРОВ

Можно сказать, что ветер - это горизонтальное перемещение воздуха. Он может быть резким, дующим порывами, или спокойным, дрейфующим, в зависимости от результирующего давления и стабильности воздуха. Почему мы чувствуем ветер? Потому что движущиеся молекулы воздуха, сталкиваясь с нами, давят на наше тело. Если ветер сильнее, то молекулы движутся быстрее, имеют большую кинетическую энергию и , следовательно, сильнее ударяются в нас. Фактически, сила воздействия движущегося воздуха изменяется пропорционально квадрату скорости. Подобным образом действуют силы на движущееся крыло. Предел скорости ветра из условия безопасности полета определяется, в зависимости от типа летательного аппарата.

На поверхности мы определяем скорость ветра с помощью анемометра (анемо по-гречески значит ветер). Официально принята высота замера скорости ветра над землей -10 метров. Целью этого является исключить влияние приземной турбулентности и трения воздуха о поверхность. Существуют различные типы анемометров, использующие пропеллер или вращающиеся чашечки (см. рис. 73). Они измеряют истинную скорость ветра, потому что двигаются вместе с ветром. Трубка Пито и плавающий шарик – анемо метры другого типа, показания которых изменяются в соот ветствии с плотностью воздуха (зависящей от температуры и высоты), они определяют скорость ветра по его динамическому давлению. Они мало зависят от высоты, жары и влажности. Обычно, когда мы интересуемся скоростью ветра, мы хотим знать, как он влияет на наш летательный ап парат, а это зависит от динамического давления воздуха. Естественно, что ветер 20 м/с на высоте 3000 м будет иметь на нас меньшее влияние, чем такой же ветер на уровне моря Вы можете использовать ваш указатель скорости как анемометр, его показания будут такие же, за исключением может быть горных районов. Зная тип своего прибора, вы представляете, о чем говорят его показания, (индикатор воз душной скорости показывает относительную величину и меньшую скорость вашего самолета на высоте, т.е. самолет летит быстрее, чем ниже плотность воздуха. Этот указатель относительной скорости выдает некоторую погрешность с изменением плотности.)

Метеорологи и моряки классифицируют ветры в зависимости от их силы. Здесь приводится таблица бальности и названий ветров.

Классификация скорости ветра.