Ветер и берег
-
Настоящая статья рассматривает вопросы влияния берега на ветер. Через весь наш курс красной нитью проходит понимание того, что ветер есть главная забота всех моряков, а яхтсменов в особенности. Мы уже рассмотрели, как ветер ведет себя в циклонах и фронтах, и предполагали, что ветер дует над водой и не испытывает влияния близлежащего берега.
Однако большинство яхтсменов ходят на своих яхтах вблизи берегов или во внутренних водах, где берег может иметь огромное влияние на скорость и направление ветра. И действительно: ветер, подверженный влиянию берегового рельефа и испытываемый яхтсменом на воде, есть значительно более важен для понимания нами, чем, например, теоретическая причина его возникновения в определенной погодной системе.
Ветер и берег – микрометеорология – трудная тема и в теории и в практике. Высота, форма, уклон, протяженность, расположение, температура, и даже цвет окружающего ландшафта важны все вместе и каждый из них может быть ключевым во влиянии на ветер. С таким большим количеством факторов, часто случается так, что одни из них усиливают ветер, а другие в то же время ослабляют его; некоторые особенности береговой черты стремятся направить ветер вдоль берега, в то время как другие – поперек ему. Более того – один и тот же рельеф берега обычно по разному влияет на ветер с разных начальных направлений.
Лучшее, что может быть сделано, чтобы подготовиться к образованному суждению о процессах – это изучать поведение ветра в изолированных, идеализированных условиях, и затем смотреть на примеры, приведенные ниже, чтобы углубить свои знания. Когда пример вам понятен, объясните его кому-нибудь еще. А если пример не кажется вам соответствующим теории, найдите время поразмышлять над расположением рельефа и ветром вокруг него, чтобы понять, можете ли вы смоделировать то, что происходит. Это будет намного более продуктивным, чем просто сделать вывод, что все теории бесполезны.
Теперь мы можем продолжить с несколькими основными принципами. Все различные влияния берега на ветер делятся на две категории: крупномасштабные региональные эффекты, хорошо отраженные в обычных прогнозах погоды и местные эффекты, не представленные в официальных прогнозах. Также полезно различать эффекты, вызванные температурой поверхности земли от тех, которые обусловлены геометрией и текстурой поверхности.
Морской бриз
Земля нагревается солнцем и охлаждается значительно быстрее, чем водное пространство. Когда земля нагревается, она нагревает воздух над ней и это заставляет его расширяться. В результате этого нагретый воздух становится менее плотным, чем над ним, и поднимается. Атмосферное давление измеряет вес воздуха и, поскольку столб воздуха над сушей становится все менее и менее плотным, давление над сушей падает относительно давления над близлежащим морем. Таким образом, неодинаковое нагревание земли и моря образует соседствующие системы высокого и низкого давления, что в результате ведет к возникновению ветра из области высокого давления к низкому, как это было объяснено нами в статье «Откуда берется ветер».
Поднимающийся теплый в воздух в системе низкого давления над землей, замещается холодным воздухом, приходящим с моря, из области низкого давления. Этот ветер с моря называется морской бриз, в соответствии со стандартной терминологией о ветрах (северный ветер дует с севера, морской бриз дует с моря, а береговой – с берега). Развитие и поведение морского бриза есть важнейшей частью взаимоотношений между ветром и берегом. Этот процесс может сформировать довольно значительный ветер при полном отсутствии движущихся погодных систем. Циклы морского бриза проиллюстрированы на рисунках G121a-d
-
Рис. G121b
Рис. G121c
Рис. G121d
Рис. G121a
Классический морской бриз образуется в прибрежных водах, в основном, в ясные летние дни. В идеальном случае, бриз начинает работать поздним утром, постепенно усиливаясь и достигая скорости в 10 узлов после полудня, а затем утихает относительно быстро после захода солнца. Вначале бриза, он распространяется только на пол мили в море и дует легким ветром прямо на берег. Но когда, с течением дня, земля нагревается все больше, бриз усиливается и, обычно (в северном полушарии), поворачивает по часовой стрелке (если стать лицом к ветру) и дует диагонально к берегу. Ветра морского бриза обычно включают в прогноз погоды для районов, где они случаются регулярно.
-
Береговой бриз – явление противоположное. Всякий раз, когда земля холоднее, чем вода, относительное давление над ней выше, и бриз в море приходит с берега. (Рис. G121a)
Рис. G121a
Береговые бризы обычно дуют по ночам, после того как морской бриз умер. Береговой бриз обычно заметно слабее морского. Однако, на побережьях с высокими холмами или горами, ночной или береговой бриз может быть значительно сильнее, так как холодный воздух ускоряется, стекая по склонам.
Поскольку бризы есть просто ветра в 5 – 10 узлов, они не являются большой проблемой для судов и яхтсменов (последние их только и ждут!). Действительно серьезный вопрос берега и морского бриза возникает, когда друг на друга накладываются эффекты температуры земли с геометрией поверхности суши, что может причинить значительное усиление ветра.
Поскольку воздух есть текучая среда, обтекающая береговые препятствия, словно вода обтекает препятствия на дне, поведение воздуха становится подобно водяным течениям в сравнении. Ветер, дующий через узкий проход, ускоряется, иногда до опасных скоростей, и опускаясь за препятствиями, формирует вихри и становится порывистым. Морской бриз в замкнутых водах (бухты, узкости, заливы или реки с высокими берегами), становится «ветром через щель», и может достигать 20 узлов и выше на регулярной ежедневной основе. Такие особые случаи обычно хорошо предсказуемы, но остаются важными для знания, когда вы планируете переход через такие районы. Вы можете просчитать такие ветра задолго до получения специального прогноза и миновать их стороной. Или зная, где именно послеполуденный морской бриз может быть опасным, спланировать проход такого района на раннее утро. Хотя в этом случае имеется вероятность попасть в туман; так что, будет важным проверить, что этот туман на самом деле радиационный туман, который испарится перед началом бриза. (Рис. G269b)
Рис. G269b
Вдоль побережья также развивается также морской туман (Рис. G269a), который может и не испариться при бризе.
Рис. G269a
Учитывайте известные течения и избегайте находиться в районах, где сильный бриз дует против них. Однако в большинстве случаев там, где дуют свежие морские бризы, образуются и попутные с ветром течения. Сильные бризовые ветра ограничены территориями небольших районов и вы обычно не чувствуете их пока не попадете туда. Как только вы подходите к устью реки или канала, к долине или узкой бухте, будьте готовы встретить резко усиливающийся ветер на открытой части акватории.
Когда вы идете под парусом вдоль берега в 10 -15 узловой бризовый ветер, ожидайте, по крайней мере двойного усиления ветра перед большим препятствием. Яхтенные лоции обычно включают предупреждающее описание таких бухт и входов, но часто эти процессы очень локализованы и не отражены там. Смотрите вперед в поисках пенных гребешков при подходе к поворотам и бухтам.
-
Штормы и фронтальные ветра также различны в узкостях, определяющих направление ветра, и в открытом море. Когда ветер так ограничен, что может дуть только вверх или вниз по фарватеру, где вам случилось оказаться, прогноз изменения направления ветра не оправдается, как это произошло бы на низких, открытых берегах. В таких водах ветер обычно дует с одного направления, затем стихает, и резко начинает дуть с другого, строго противоположного направления. (См. Рис. G208)
Рис. G208
В таких местах наложение ветра от проходящего фронта и усиленного узкостью бризового ветра, может как усилить результирующий ветер вдвое, так и свести его до нуля.
Знание морских бризов может оказать большую помощь в предсказании такой ситуации. Если нет послеполуденного бриза – при ясном или частично чистом небе – а вы находитесь в местах, славящихся бризами, то имеются большие шансы, что дальше в море имеется область низкого давления, и она препятствует развитию бриза.
С областью низкого давления в море, термальное понижение давления на берегу не является достаточным, чтобы вызвать морской бриз. Даже если раньше днем вы могли заметить развитие морского бриза, или ослабление его по причине облачности над землей. Когда морской бриз стартует, то восходящий поток создаст облака над береговыми возвышениями – вследствие охлаждения поднимающейся влаги до точки росы и конденсации ее в облака. Если вы не видите облаков над берегом до полудня, значит морской бриз не работает и в море существует область низкого давления. Это может быть первым сигналом плохой погоды , так как, когда шторм подойдет ближе и облака закроют небо, вы уже не можете ожидать какого либо морского бриза в любом случае из за отсутствия солнца и нагревании земли.
В отдельных регионах нисходящий береговой бриз может быть настолько же опасным, как и туннельный морской бриз. Крутые ледяные берега Гренландии и Антарктиды знамениты ветрами штормовой силы, дующими вниз с берега. В Европе – бора – ветер вдоль Адриатического моря и местная жестокая новороссийская бора – другой пример, как и мистраль в долине реки Роны.
Другой тип местных ветров – фен, должен быть отделен от «падающих» ветров типа бора, не только их температурой. В то время как холодная бора может быть усилена местной погодной системой, и обычно вызвана только силой гравитации, увлекающей холодный воздух вниз, фены – это теплые и ветра и требуют обычно особых условий, включая сильные погодные ветра и нисходящие потоки в циклонах, чтобы быть принесенными к поверхности земли. Фены могут быть большой силы и они всегда создают необычно теплые и сухие условия.
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.
From “Weather trainer” by David Burch
Перевод С.Свистула
Опубликовано в журнале "Фарватер"
|
