6.13. Місцеві вітри

Місцеві вітри– це вітри, які характерні для певної окремої місцевості. Вони виникають під впливом різних чинників. Зокрема, місцевими вітрами можна називати місцеві збурення течії загальної циркуляції атмосфери. Це можливо під впливом особливостей орографії місцевості. Багато місцевих вітрів не пов’язані із загальною циркуляцією атмосфери і проявляються лише при ясній погоді і малих баричних градієнтах.

Мал. 6.35. Схема утворення бризів

та напрямком баричних градієнтів

(мал. 6.35.).

Бризи виникають у зв’язку з добовою зміною температури поверхні суходолу. Вдень суходіл добре нагрівається, а водна поверхня відносно холодна. Тому атмосферний тиск над прибережним суходолом знижується, а над водною поверхнею підвищується і повітря переноситься на суходіл. Це і є морський бриз. Вночі суходіл при малохмарній погоді вихолоджується, а водна поверхня стає відносно теплою. Тому повітря переноситься з берега на водну поверхню. Над приземними течіями повітря існують компенсуючі протитечії. Залежно від величини водних басейнів масштаби течій різні. У більшості випадків бризи помітні в шарі кількох сотень метрів, інколи досягають висоти 1-2 км. Середня швидкість вітру становить 3-5 м/с. Розповсюджуються бризи на суходолі та на водній поверхні на десятки кілометрів. Особливо потужні бризи в субтропічних антициклонах. Так, в західній Африці морський бриз, витісняючи гаряче континентальне повітря, може спричинити зниження температури повітря більше, ніж на 10⁰С та збільшити відносну вологість повітря більше, ніж на 40 %.

Вітри схиліввиникають при ясній антициклональній погоді на схилах гірських хребтів, а також на бокових схилах великих гірських долин під впливом термічних причин, а саме внаслідок відмін у нагріванні верхніх та нижніх частин схилів. Важливу роль відіграють також відміни температури повітря поблизу схилів і на деякій висоті над ними. Повітряні течії порівняно невеликої горизонтальної та вертикальної протяжності. Вдень прогріте легке повітря піднімається вгору вздовж схилу, а вночі холодне важке повітря стікає вниз. На деякій висоті над схиловими течіями виникають обернено спрямовані компенсаційні протитечії.

Гірсько-долинні вітривиникають у гірських долинах. Вдень вітер дме вздовж долини вверх, а вночі вниз. Система гірсько-долинних вітрів має значну горизонтальну протяжність, заповнюючи всю долинну від початку до її виходу на рівнину. Це потужна циркуляційна ланка, через яку відбувається обмін повітря між горами і прилеглою рівниною. Нічні гірсько-долині вітри Ферганської та Ангренської долин Середньої Азії проникають на рівнину на 70-100 км.

Вдень при малохмарній погоді підстильна поверхня і повітря у верхній частині долини дуже нагріваються. Крім того, температура повітря в долині вища, ніж в атмосфері над долинною. Усе це разом зумовлює денний долинний вітер. Швидкість цього вітру в середині дня близько 3-5 м/с.

Верхня межа долинного вітру залежить від стратифікації атмосфери. При нестійкій стратифікації товщина шару з долинним вітром збільшується і залежить від розміру долин. На Кавказі товщина цього шару досягає 700-1000 м. В межах долини над долинним вітром виникає обернена компенсаційна течія.

Структура долинного вітру дуже складна. Потік долинного вітру одночасно також піднімається і вздовж бокових схилів долин, різко змінюючи напрямок та швидкість.

Вночі верхні частини долин в результаті великого ефективного випромінювання дуже охолоджуються і холодне повітря стікає вниз. Швидкість нічного гірського вітру близько 2 м/с. Товщина шару гірського вітру менша і становить близько 500 м. Гірський вітер також дуже складний, він також формується в результаті злиття самостійних течій повітря із схилів і бокових долин. Над гірським вітром також виникає обернена компенсаційна течія.

Гірсько-долині вітри найчастіше спостерігаються влітку в дні з малохмарною погодою. В інші сезони вони бувають рідше. Цікаві свідчення дає Ким В.М. Тихої квіткової ночі 1976 р. вони їхали всюдиходом долиною річки Вивиткар на Чукотці. Раптом світло фар уперлось в стіну снігу, який несло вітром упоперек долини. Навколо запанувала заметіль, нічого не видно, вітер заглушив шум всюдихода. Через 100-200 м їх знову зустріла тиха ясна погода. Так повторилась кілька разів, коли вони проїжджали мимо бокових долин, які виходили в долину річки Вивиткар.

Отже, гірсько-долині вітри є важливим чинником формування клімату гір. Важлива не лише наявність різкої зміни напрямку вітру протягом доби. Такі вітри сприяють адвекції тепла і холоду, перенесенню вологи, впливають на розвиток хмар та розподіл опадів і інших атмосферних явищ.

Льодовикові вітри.Виникають льодовикові вітри над поверхнею льодовиків у горах. Повітря охолоджується над льодовиком і стікає вниз. Отже, льодовиковий вітер має постійний напрямок. Швидкість вітру 3-7 м/с і залежить від розмірів та нахилу льодовика. Найбільша швидкість вітру спостерігається вдень, коли буває найбільший контраст температури повітря безпосередньо над льодом і в атмосфері. Максимальна швидкість вітру спостерігається на висоті 2 м, нижче і вище його швидкість зменшується.

У повітрі над льодовиком завжди спостерігається інверсійний розподіл температури, обумовлений охолодженням повітря від льодовика. На висоті 2 м температура повітря може бути на 8-10⁰вищою, ніж безпосередньо над льодовиком. Товщина шару льодовикових вітрів залежить від розмірів льодовика. У горах, як правило, товщина цього шару становить 45-125 м. Але найбільші льодовикові (стокові) вітри спостерігаються на узбережжях Гренландії та Антарктиди, які мають великий нахил від центру до узбережжя і дуже довгі схили. Тому тут товщина шару стокових вітрів може досягати 200-300 м, швидкість вітру 30-40 м/с, а в окремих місцях часом 80-90 м/с.

Фен − це теплий сухий поривчастий вітер, який дме з гір в долину. Вперше описаний він в Альпах, але відомий у всіх гірських районах, у тому числі на крутих схилах Кримських гір.

Фени виникають тоді, коли повітряні течії загальної циркуляції атмосфери перетікають через достатньо високі гори. На підвітряному боці гір повітря опускається вниз і при цьому воно адіабатично нагрівається на 1⁰С на кожні 100 м опускання. При нагріванні повітря відносна вологість його зменшується. Якщо уявити, що повітря перевалює хребет висотою 2000 м, а температура повітря на його вершині була -2⁰, то опустившись вниз воно нагрівається на 20⁰і температура його в долині буде 18⁰С.

Повітря спочатку піднімається угору вздовж навітряного схилу, охолоджуючись досягає стану насичення, утворюються хмари, випадають атмосферні опади. З долини на підвітряному боці гори над хребтом видно хмару, ніби прив’язану до хребта. Насправді це кожної миті нова хмара. Справа в тому, що опускаючись за хребтом разом з повітрям, хмара випаровується, а над хребтом утворюється наново. Втративши частково вологу і нагрівшись при опусканні в долину повітря стає теплим і сухим (мал. 6.36).

Іноді фени бувають з обох боків гірської системи. Це спостерігається тоді, коли над гірською системою формується антициклон. В антициклоні існують низхідні рухи повітря в результаті чого воно нагрівається. У цьому випадку швидкість вітру мала.

Мал. 6.36. Схема утворення фену

Інтенсивні фени під місцевою назвою чинук відомі на сході Скелястих гір, коли протягом кількох годин температура може підвищитись на 40-45⁰С. Чинук місцеве населення називає пожирачем снігу, бо при появі цього вітру спостерігається інтенсивне танення снігу, а інколи він просто випаровується. Особливо великий ефект підвищення температури при фенах спостерігається тоді, коли в долинах чи на нижніх схилах хребта було холодне повітря.

Отже, при тривалих інтенсивних фенах можуть розливатись гірські річки в результаті інтенсивного танення снігу. Влітку при фенах листя на деревах може в’янути і опадати. В багатьох місцях земної кулі буває багато днів з фенами. Так в Кутаїсі протягом року їх буває в середньому 114 днів, у Тбілісі – 45, в Інсбруці – 75 днів. Ці вітри вносять великий вклад у формування погоди та клімату відповідних місць.

Бора.Сильний холодний поривчастий вітер, який дме з відносно низьких гірських хребтів у бік досить теплого моря, називається борою. Такі вітри давно відомі в районі Новоросійської бухти на Чорному морі, в районі Трієста на Адріатичному узбережжі. Подібні вітри з місцевою назвою сарма є на Байкалі поблизу острова Ольхон, містраль – на Середземноморському узбережжі Франції тощо.

У Новоросійську бора виникає тоді, коли холодний фронт підходить із півночі до Морхотського перевалу над Новоросійськом. Важке холодне повітря перетікає через перевал висотою близько 500 м і під дією сили земного тяжіння набирає великої руйнівної сили. При цьому температура повітря може бути -10-15⁰С, а перед борою вона була 5-10⁰тепла. У Новоросійську були зафіксовані випадки, коли при борі температура знижувалась більше ніж на 25⁰С. Бора затихає у морі за кілька кілометрів від міста. Бора виникає лише в холодну частину року – з листопада до березня. Кожен випадок бори триває 1-3 доби, інколи тиждень. В середньому за рік у Новоросійську буває 46 днів з борою. Усе, що плаває перед початком бори мусить втікати у море. Бора викидає на берег та топить усі транспортні засоби, які залишились у бухті.

Виникає запитання: а чому при фенах повітря гаряче, а при борі холодне? Справа в тому, що при борі повітря падає вниз з невисоких хребтів, воно адіабатично нагрівається на кілька градусів, але його температура дуже низька у порівнянні з температурою над морем.