Дэвид Барч
Откуда берется ветер

Часть V

Ветровая тень и «угловой эффект»
Геометрия земной поверхности не всегда, однако, создает сильные ветра; это может быть благодеянием. Большие препятствия обеспечивают защиту от ветра – просто блокируют его. Но они могу т обеспечить защиту и менее очевидным способом. Ветер в открытом море, дующий через крутой холм или скалу, не сразу опускается к воде, а на некотором расстоянии от препятствия, как показано на рисунке G444.

Рис. G444а
Точно предсказать эту дистанцию трудно – она зависит от многих факторов: высоты препятствия, его природы силы ветра и т.д. Но вы можете быть уверены в том, что подходя с моря к высокому берегу с подветра, мы получим заметное ослабление ветра, и даже изменение его направления на противоположное. Как грубое правило, вы должны почувствовать ослабление ветра, приблизившись на дистанцию, когда ширина ладонь вытянутой руки закроет препятствие. Это же правило вы можете использовать для определения того, насколько близко вам нужно подойти, чтобы использовать скалу или высокий остров для прикрытия. Вид сверху на картину обтекания препятствия ветром, смотрите на рисунке G444b

Рис. G444b

Таким же образом ведет себя ветер и до препятствия, на которое он дует. Он не достигает основания горы, а проходит выше. В этом смысле крутой наветренный берег также создает защиту от ветра, как и подветренный.
На рисунке G448a представлена картина распределения ветра, когда он пересекает реку с пологими берегами.

Рис.G448a.
Обратите внимание – ветер над рекой дует вдоль русла, несмотря на то, что направление основного ветра - под углом к нему. Но более интересным является другое явление, так называемый «угловой эффект». Заметьте, что у мыса на одном берегу ветер усиливается, вследствие сложения ветра с берега и ветра вдоль русла (конвергенция). И, наоборот, у мыса на противоположном берегу, результирующий ветер будет слабый, так как ветровой поток разделяется, и часть ветра уходит на берег (дивергенция). Не стоит даже говорить, насколько знание таких эффектов полезно для парусников, а особенно, для спортсменов-парусников.
Рисунок G448b показывает как низкий, плоский остров может исказить и усилить ветер.

Рис. G448
Обычно, небольшие, низкие острова могу только возмутить воздушный поток, делая его порывистым на подветренной стороне. Когда же площадь острова большая настолько, что бриз может образоваться над ним, то иногда наблюдается заметная  асимметрия ветра по разные стороны его, как показано на рисунке G448. Это то же явление «углового эффекта».
Учитывайте эти явления при планировании плаваний вблизи берегов. Выходя утром, помните, что над водой ветра всегда больше, чем у берега, иногда в 2 раза. И даже если утром штиль, то послеполуденный морской бриз может затруднить вам возвращение, если вы неправильно спланируете маршрут. Не забывайте, что морской бриз поворачивает в течение дня и начинает дуть по диагонали к берегу и ваш курс вдоль берега может быть в бейдевинд, что, конечно, хуже плавания полным курсом. Отсутствие же морского бриза, свидетельствует о приближении области низкого давления с моря.
граница облачного массива расположена выше 3 км.

             ФАКСИМИЛЬНЫЕ КАРТЫ ПОГОДЫ

Приземные карты погоды (синоптические карты) являются одними из основных карт, по которым ведется учет влияния погодных условий на судно и производство работ в море. В зависимости от этого выбирается наиболее безопасный и экономичный маршрут следования судна или время производства работ в море.

В настоящее время в метеорологических центрах составляются как фактические (анализ) приземные карты погоды за основные сроки наблюдения (00, 06, 12 и 18 ч по среднему гринвичскому времени), так и будущие (прогностические) карты на 12, 24, 36, 48, 72 ч и на 5 сут. Следовательно, потребитель может получать факсимильные карты погоды — фактические через каждые 6 ч, прогностические — на ближайшие 12 ч и до 5 сут.

Учитывая, что в последние годы метеорологические центры развитых стран перешли на составление фактических карт погоды на ЭВМ, на них, как правило, не наносятся данные наблюдений судовых и островных гидрометеостанций. Последнее затрудняет «чтение» данной карты. Поэтому на интерпретации фактической карты погоды, на которую, кроме барического поля (изобары) и фронтов, нанесены данные наблюдений, мы останавливаться не будем, так как, зная условные символы погоды (см. приложение 1), применяемые при наноске карт, ее легко «читать», т. е. определять, какая погода наблюдалась в интересующем нас районе моря или океана.

Другое дело, если на карте погоды, полученной на борту судна, нанесены только изобары и фронты, то определить наблюдавшуюся погоду можно только по характеру изобар и положению барических образований (фронтов, циклонов и антициклонов). Остановимся подробно на интерпретации такого вида карт.

На рис. 31 приведена факсимильная карта погоды за 00 ч 24 апреля 1978 г., переданная службой погоды Великобритании (Брэкнелл). Ознакомившись с барическим полем, представленным на карте погоды, можем сказать, что погодные условия над северной частью Атлантического океана формировались многоцентровой депрессией, простиравшейся от побережья Канады до берегов Западной Европы с центрами (циклонов), располагавшимися над бассейном Балтийского моря (1000 мбар), к западу от Великобритании (982 мбар) и в районе Большой Ньюфаундлендской банки (998мбар). Южнее 40° с. ш. располагалась область повышенного давления. Такой характер барического поля обусловливает над Норвежским морем ветры северной четверти 4—6 баллов с порывами до 7 баллов, волнение до 4 м. Облачность переменная, местами ливневые осадки. Видимость хорошая. К югу от о. Исландия наблюдался восточный штормовой ветер 7—8 баллов, волнение до 5 м. Облачность переменная до значительной. Видимость средняя. В районе о. Ньюфаундленд дули северо-западные и западные ветры 4—6 баллов, волнение 3—4 м. Облачность значительная. Видимость плохая. В центральных районах северной части Атлантического океана преобладали ветры южных румбов силой от 3 до 5 баллов, волнение 2—3 м. Облачность переменная. Видимость средняя до хорошей.

Рас. 31. Карта погоды за 00 ч 24 апреля 1978 г.

Таким образом, используя сведения, приведенные в п. 2.1 — 2.9.3.2 данной книги, мы определили, какая погода наблюдалась в 00 ч 24 апреля 1978 г. над северной частью Атлантического океана. Но для расчета безопасного и экономически выгодного маршрута следования судна и времени производства работ в море необходимо знать, какая погода будет в ближайшие один—пять дней. Для получения ответа на этот вопрос необходимо воспользоваться данной картой и картой АТ700, и, применив ряд простых правил о перемещении и эволюции барических образований (циклонов, антициклонов, фронтов)., можно определить условия погоды и характер ее изменения на ближайшее время.

5.4.1. Некоторые правила составления прогноза

При составлении прогноза прежде всего необходимо определить по возможности для всей акватории моря или океана, куда и как быстро будут перемещаться фронты, циклоны и антициклоны, одновременно выяснить вопрос о дальнейшем развитии (углублении) циклонов или/и заполнении (разрушении), усилении или ослаблении антициклонов. Итак, в первую очередь мы должны составить прогноз изменений и перемещений фронтов, циклонов и антициклонов.

Остановимся на доступном и простом приеме прогноза.

Направление и скорость перемещения фронтов, циклонов и антициклонов можно определить по приземным картам погоды способом сравнения. Для этого берутся две следующие одна за другой карты погоды, например за 00 и 06 ч, и определяется, на какое расстояние переместится фронт, центр циклона или антициклона за эти 6 ч. Разделив найденное расстояние на 6, получим скорость их перемещения за каждый час.

Но фронты, циклоны и антициклоны не движутся с постоянной скоростью, а замедляют или ускоряют свое движение. Поэтому, чтобы определить характер их перемещения, необходимо сопоставить три следующие одна за другой карты погоды. Определив по ним скорость перемещения за первые и последующие 6 ч, можно сказать, увеличилась или уменьшилась скорость продвижения фронта, циклона или антициклона.

Определив таким образом тенденцию в изменении скорости смещения, можно рассчитать, на какое расстояние сместится барическое образование за 6, 12 ч и т. д.

Способ сопоставления карт погоды дает возможность судить о направлении и скорости продвижения барических систем в последующем. Этот способ дает хорошую оправдываемость на 6—12 ч.

Например, на рис. 32—34 приведены синоптические карты северной части Атлантического океана за 00 ч 26,27 и 28 марта 1978 г. Сопоставляя эти карты, мы можем определить, что циклон (LH), который 26 марта в 00 ч располагался в районе Банки Флемиш-Кап, за двое суток, смещаясь на северо-восток, 28 марта в 00 ч достиг точки 60° с.ш. 20° з.д,, причем скорость его смещения в первые сутки в среднем была 30 уз, а во вторые сутки уменьшилась до 10 уз. Таким образом, следует полагать, что в дальнейшем скорость смещения циклона будет незначительной, т. е. он будет малоподвижным. Последнее обусловит сохранение штормовой погоды на большей части Северной Атлантики. Далее мы остановимся на методах прогноза перемещения барических образований.

Рис. 32. Карта погоды за 00 ч 26 марта 1978 г.

Рис 33. Карта погоды за 00 ч 27 марта 1978 г.

Рис. 34. Карта погоды за 00 ч 28 марта 1978 г.

5.4.2. Прогноз перемещения фронтов

Перемещение фронтов определяется направлением и скоростью воздушных потоков. В соответствии с этим основное представление о будущем перемещении фронтов дает структура барического поля. Практикой установлено, что перемещение фронта определяется ветром в холодном воздухе, т. е. фронт перемещается со скоростью, равной нормальной к нему слагающей скорости ветра в холодном воздухе. Но так как на карте погоды вектор ветра не наносится, то скорость перемещения фронта можно определить по геострофическому ветру, который вычисляется с помощью градиентной линейки (см. п. 2.5).

Принято считать, что скорость перемещения фронта несколько меньше скорости нормальной слагающей геострофического ветра, вычисленной по изобарам на уровне моря. При этом отношение скорости перемещения фронта к скорости нормальной к фронту слагающей геострофического ветра равно для теплых фронтов от 0,6 до 0,8, для быстро движущихся холодных фронтов — от 0,7 до 0,9 и для холодных фронтов, перемещающихся медленно,— около 1,0.

О перемещении фронта можно судить также по характеру поля давления вблизи фронта:

1) фронт, который располагается параллельно изобарам, будет малоподвижным;

2) если ложбина, с которой связан фронт, глубокая, угол между изобарами и фронтом невелик, фронт будет перемещаться медленно (рис. 35, а);

Рис. 35. Движение фронта и вид барической ложбины. а — медленно и б — быстро движущийся фронт.

3) если угол между изобарами и фронтами близок к прямому, фронт будет перемещаться быстро (рис. 35 6), при этом, чем больше градиент давления, т. е. чем гуще расположены изобары, тем быстрее перемещается фронт.

О направлении перемещения фронта и его скорости можно судить и по барическим тенденциям, т. е. по характеру изменения давления по обе стороны от фронта.

Существуют такие простые правила:

1) все фронты движутся в направлении от положительных к отрицательным барическим тенденциям. Чем больше положительная и отрицательная тенденции, тем быстрее движется фронт;

2) если по обе стороны фронта отмечаются положительные тенденции, то фронт движется от больших значений тенденции к меньшим. Если же по обе стороны от фронта давление падает, то фронт перемещается в сторону максимальных отрицательных тенденций.

Ориентировочно скорость передвижения фронта можно определить, сложив барические тенденции на двух станциях, расположенных по обе стороны фронта на расстоянии примерно 150 миль от него. Разделив полученную сумму на два, мы определим скорость движения фронта (в милях в час).

5.4.3. Прогноз перемещения циклонов и антициклонов

Перемещение циклонов и антициклонов есть следствие господствующего в нижнем 3—5-километровом слое атмосферы направления и скорости ветра (так называемого ведущего потока) и изменения поля давления. Из этого следует, что:

1) циклоны перемещаются в направлении падения давления параллельно линии, соединяющей центр области падения давления в передней части циклона с центром области роста давления в его тыловой части (рис. 36 а). Антициклоны перемещаются в направлении роста давления параллельно линии, соединяющей область роста давления в передней части антициклона с областью падения давления в его тыловой части (рис. 36, б);

2) циклон перемещается в направлении изобар теплого сектора. Причем скорость его будет возрастать до тех пор, пока не начнется процесс окклюдирования, т. е. смыкания теплого и холодного фронтов;

3) если изобары окклюдирующего циклона имеют эллиптическую форму, то от него часто отделяются частные циклоны, смещающиеся в направлении его продольной оси;

Рис. 36. Расположение областей падения (П) и роста (Р) давления и направление перемещения барических систем (показано стрелкой). а — циклон; б — антициклон.

4) если в обширной области низкого давления располагаются два примерно одинаковых центра, то они имеют тенденцию вращаться против часовой стрелки вокруг центральной точки, расположенной между ними;

5) если на синоптической карте имеется серия движущихся друг за другом циклонов, то траектория движения каждого следующего циклона будет проходить южнее траектории предыдущего.




Часть VI