Сложная форма береговой линии

Земная поверхность исключительно редко имеет такие ровные, прямолинейные формы, какие изображены на рисунках в этой книге. Неровная поверхность, полуострова, заливы, небольшие бухты и различные острова - вот элементы, присущие береговой линии в реальности. Эти элементы побережья оказывают каждый свое влияние на морской бриз. В начале морской бриз будет дуть перпендикулярно береговой линии в каждой ее точке, как показано на рисунке 127. Однако, с течением времени воздушный поток станет укрупненным, более общим.

На выступах суши, таких, как длинная коса, может возникать морской бриз с обоих сторон, что приводит к встрече двух ветров и возникновения восходящих потоков конвергенции над косой. В заливах наблюдается тенденция установления легкого морского бриза по всему периметру. Морской бриз, дующий в залив, может быть очень сильным, если вход в залив узкий. Поток сужается и ускоряется и даже может на входе возникнуть восходящий поток, например, подобная модель действует в заливе Сан-Франциско.

ОСТРОВНЫЕ ЭФФЕКТЫ

Острова, которые находятся вблизи больших земных массивов, такие как Long Island, New York, Vancouver Island, Isle of Wight на юге Англии создают морской бриз, дующий со всех направлений. Однако, общий морской бриз, дующий на сушу вскоре пересиливает островной ветер и приспосабливает его под основной воздушный поток.

На изолированных островах вначале возникает морской бриз и дует со всех сторон, но если остров мал, он быстро охлаждается морским воздухом. Поэтому на мелких островах морской бриз будет чередоваться со штилем. На более крупном острове, особенно если он с возвышенностью, возникает комбинация морского бриза с присклонными ветрами, что приводит к образованию кучевого облака в виде шапки над горой.

Острова очень характерно изменяют ветровую модель возле себя, примерно так, как показано на рисунке 128. Здесь мы видим, что за счет увеличения трения над поверхностью острова поток отклоняется и пересекает изобары под большим углом, чем над водой. Это изменение ветра по направлению и скорости приводит к усилению ветра вдоль левого берега острова (по ветру) из-за конвергенции потоков с острова и над морем ( северное полушарие ).

БЕРЕГОВЫЕ БРИЗЫ

Береговой бриз - это циркуляция обратная морскому. Обычно суша охлаждается до температуры ниже, чем вода, через пару часов после захода солнца, и в это время начинает формироваться береговой бриз. Он слабый - 5-8 км/час и неглубокий, без прогрева и, значит, без вертикального движения.

Поверхность, которая хорошо прогревается днем, также быстро и остывает. Поэтому береговой бриз и другие формы обратных потоков действуют аналогично дневным циркуляциям, но в противоположном направлении.

Пилоты в основном не используют береговой бриз, так как не всякий решится на ночные полеты, но мы должны сознавать, что береговой бриз может возникнуть внезапно и сравнительно рано, это нормально, если вблизи береговой линии находятся горы. В этом случае еще до захода солнца ветер вниз со склона помогает формированию берегового бриза. Также при основном ветре на берег береговой бриз склонен затекать под него. Поэтому, летая вечером вдоль побережья, мы можем встретить турбулентность в нижнем слое воздуха (около 100 м).

ТЕПЛОВЫЕ ФРОНТЫ

Морской бриз и фронт морского бриза - это важная модель, имеющая отношение к местному прогреву. Любое место, где поверхность нагревается или охлаждается сильнее, чем соседние, является кандидатом на циркуляцию. Например, сплошная облачность или дым закрывают землю в данном месте от солнечных лучей, следовательно, она холоднее, чем соседние участки, а, значит, аналогично границе

море-суша здесь возникает у поверхности воздушный поток, направленный от холодного к теплому участку. Если основной ветер слабый и направлен против этого потока, то получается тепловой фронт, как показано на рисунке 129. Парящие условия в нем примерно такие же, как во фронте берегового бриза. Дым, который собирается в районе Лос-Анжелеса, двигается вглубь суши с бризом и усиливает фронт морского бриза. Местное название этого теплового фронта - "дымный фронт". Дымные фронты могут возникать в индустриальных районах вблизи больших площадей, закрытых от солнечных лучей.

Фронты и ветры, связанные с большими массивами сплошных облаков или дыма, будут двигаться вместе с ними, с верховым ветром. Часто такие, несущие тень образования, двигаются настолько быстро, что не успевают создать сильную циркуляцию или фронт, но они сообщают об изменении направления или силы ветра, как рассказано в главе 5.

Вода часто имеет участки с различной температурой, например, из-за впадающих ручьев, рек, из-за течений теплых или холодных. В таком случае температурное различие может привести к местным ветрам, основанным на рассмотренном выше принципе циркуляции. Хороший пример этому побережье Сан-Франциско, где относительно теплый залив и холодный Тихий океан.

Очень важная модель, в смысле условий для парения, -тепловой фронт, формирующийся возле плоскогорий. Как показано на рисунке 130, само плато в течение дня прогревается сильнее. Воздух над ним нагревается быстрее и становится более теплым, чем воздух на той же высоте, но над низиной. В результате маленький фронт с конвергенцией и восходящим потоком. Примером данной модели могут быть плоскогорья западной Америки и центральный массив Франции. На рисунке показан такой восходящий поток возле кромки плато с ветром, дующим в гору, несмотря на обратный основной ветер.

Со временем такие фронтальные зоны имеют тенденцию двигаться от кромки вглубь плато и бывают различны по глубине проникновения. Однако кучевые облака часто указывают местонахождение фронта и этим помогают пилотам. Надо отметить, что бризы вверх по склону и термичность могут дополняться эффектами теплового фронта и их бывает трудно разделить и различить.

С ЛЕСА НА ПОЛЕ

Крупные лесные массивы остаются значительно холоднее в течении дня, чем граничащие с ними поля. Смысл этого в том, что большая часть солнечной энергии тратится на испарение влаги с листьев, площадь которых огромна. В результате, в дневное время возникает циркуляция с более холодного леса в сторону поля, как показано на рисунке 131.

Мы можем надеяться на восходящие потоки над полем, особенно, если оно находится вблизи лесных массивов и тогда, как показано на рисунке, присутствует конвергенция, слияние двух потоков воздуха. Данная циркуляция не способствует формированию фронтов и слаба, часто очень слаба для поддержания парящих полетов.

Вечером лес медленнее остывает, чем открытые поля, и поэтому возникают потоки обратного направления, как показано на рисунке 131 внизу. В конце жаркого дня лес может создать восходящие потоки теплого воздуха, способные обеспечить парящий полет.

ВЕТРЫ ВВЕРХ ПО СКЛОНУ

Любой турист, путешествовавший в горах и любовавшийся видами, открывавшимися сверху, встречался с бризами на склон. Эти бризы хорошо знакомы пилотам, они дуют на любом склоне в течении дня так долго, пока их не подавит основной ветер.

Возникновение бриза на склон зависит от солнечного тепла, нагревающего склон, и температуры лежащего над ним воздуха. Процесс его образования аналогичен образованию морского бриза: воздух нагревается, расширяется, давление меняется, возникает циркуляция, как на рисунке 132. Ветер на склон чаще начинается у вершины ранним утром со слабых дуновений. У склонов, ориентированных на восток, юго-восток, бриз возникает раньше. Западные и северные могут не иметь ветра на склон до позднего утра.

Самый сильный бриз на склон возникает не тогда, когда максимальная солнечная активность, а когда склон сам ориентирован перпендикулярно солнечным лучам. Это до обеда для восточных склонов и после обеда для западных. Вогнутые склоны аккумулируют больше тепла, чем выпуклые, и это определяет более сильные ветры на них.

Максимальная скорость бризов на склон обычно не превышает 27 км/час, но может быть и сильнее на хорошо прогреваемых склонах высоких гор. Они наиболее сильны и широки у вершины горы. Обычно ширина потока ~ 90 м, иногда меньше. Даже легкие потоки на склон часто позволяют парить (если они не отклоняются основным ветром). Часто эти ветры перемешиваются с термическими потоками.

Действительно, ветры на склон могут содействовать возникновению термических потоков. Склоны, на которых рано возникают хорошие бризы, первыми получают термики и кучевую облачность. Это раннее возникновение восходящих потоков у горы может привести к тому, что подавляются восходящие потоки в долинах, прилегающих к ней.

Надо учитывать то, что поток возвращается в долину перед склоном, как показано на рисунке. У поверхности долины образуется нисходящий поток, движущийся к возвышенности. Этот спускающийся воздух становится более стабильным, и термическая активность в долине возможна только на некотором расстоянии перед склоном. Нетрудно пронаблюдать существование бриза на склон в любой день с хорошим прогревом и не очень сильным ветром сзади. В данном случае нестабильность не нужна, потому что многочисленные термические потоки будут разрушать стабильность бриза и могут даже временно менять его направление на обратное. Бриз на склон еще называют ветер из долины или анабатический ветер.

ВЕТЕР СО СКЛОНА

Все, что двигается вверх, обязательно должно возвращаться вниз. Бризы в горах не исключение. Вечером, когда склоны начинают остывать, они охлаждают воздух над ними, и он скользит низом по склону в долину. Такой ветер со склона называют еще горным ветром или катабатическим. Зарождается он у подножия склона.

Рисунок 133 показывает, как может возникнуть горный ветер даже, если у вершины еще работает бриз на склон. Такая ситуация не редкость, особенно вечером, когда у вершины парящие условия при ветре на склон, а у подножия дует в долину. Это особенно выражено, если на склоне есть глубокий овраг, ущелье или лощина, выходящие в самую долину, тогда слив холодного воздуха по ним особенно типичен.

Основной механизм, который поддерживает ветер со склона - это гравитация. Можно представить себе поток холодного, более плотного воздуха как воду, которая стекает вниз. Горный ветер стабилен и ограничивается поверхностным слоем, поэтому если на пути вниз встречается препятствие в виде, например, еще одного гребня, то в углублении образовывается озеро холодного воздуха.

В ясные дни прогрев особенно сильный, а охлаждение очень интенсивное и быстрое, поэтому поток со склона может быть довольно мощным и возникнуть внезапно. Понятно, что для пилотов может оказаться сюрпризом связанное с этим быстрое изменение ветра и турбулентность в долине перед горой. Горный ветер может появляться порывами, периодически, пока не установится. Если рядом несколько склонов, то воздух, стекающий с них, объединяется в общий поток в долине. Он может дуть всю ночь и прекратиться только утром, с началом прогрева, когда его пересилит ветер на склон.

Холодный воздух, стекающий с гор, может внезапно прекратить термические потоки и возможность парящих полетов. Раннее и внезапное появление бризов со склона - обычное явление для восточных склонов. С прекращением прогрева они очень быстро начинают остывать, в то время как западные склоны освещены до самого захода солнца и тень наползает снизу постепенно.

ГРАВИТАЦИОННЫЙ ВЕТЕР

Гравитационный ветер - особенный тип бриза, дующего с горы, и его часто называют бора. Гравитационный ветер обычно возникает на больших высотах, где есть постоянно холодные территории, такие как лед или снежные шапки. Этот ветер объединяет очень холодный воздух, текущий вниз с туманом, образующимся в районе нижней кромки льда или снега.

Гравитационный ветер может достигать больших скоростей, а, следовательно, будет сильная механическая турбулентность, поэтому он требует особого внимания и осторожности. Эти ветры в основном образуются от кромки снежных полей и ледников. На рисунке 134 показано, как одновременно дуют бриз на склон и гравитационный ветер. Мистраль в Альпах можно отнести к гравитационному ветру.