Горное препятствие
Cтраница 1
Горные препятствия не только влияют на фронтальные системы, но и изменяют поле ветра вследствие возникновения орографических разностей давления. Малберг [80] считает, что типичное среднее значение разности давления между наветренным ( высокое) и подветренным ( низкое) склонами определяется главным образом разностью температур, а динамические воздействия, обусловленные блокированием воздушного потока, второстепенны. Типичный феновый нос, видный на ежедневных картах давления [14], является синоптической иллюстрацией такого воздействия склона. Смит также замечает, что геострофический сбалансированный поток над горой с изэнтропическими поверхностями, параллельными рельефу, возможен только при наличии антициклонической циркуляции над горами - горного антициклона. [1]
Интересно отметить, что волны формируются только вниз по течению от горного препятствия. Фазовая скорость в стоячей волне должна быть равна и противоположна по направлению среднему значению скорости ветра U. Таким образом, U превышает групповую скорость, и адвекция, определяемая средней скоростью ветра, доминирует в переносе волновой энергии вниз по течению от ее источника у препятствия. [2]
Вызванные топографией деформации воздушного потока, рассмотренные в предыдущем параграфе, обусловлены в основном механическими воздействиями горных препятствий. Характерные системы течения воздуха порождаются также, помимо указанных влияний, термическими неоднородностями рельефа, особенно когда региональные градиенты давления малы. Их приводят в движение главным образом вертикальные различия потенциальной температуры, вызывающие вертикальные движения и неодинаковое нагревание и охлаждение склонов, которое может создавать циркуляции воздуха с горизонтальными и вертикальными компонентами. В некоторых местах такие течения возникают достаточно часто и их влияние настолько резко выражено, что создает отчетливые и квазипостоянные системы топоклиматов. Такое положение наблюдается, например, в глубоких долинах Гималайских хребтов. [3]
Во время прохождения фронта через горы впереди него наблюдалось уменьшение количества осадков и облачности, очевидно, благодаря блокирующему влиянию горного препятствия на южный поток влажного воздуха в нижних слоях. Самолетные измерения водности, концентрации ледяных частиц и их обзернения показали, что они максимальны в облаках на подветренной стороне гребня и в непосредственной близости от фронта. Если провести анализ количества выпадающих осадков для двух синоптических ситуаций ( вблизи линии гребня и по отношению к движущемуся фронту), то оказывается, что под влиянием орографии количество осадков на наветренном склоне Каскадных гор будет в два или три раза больше, чем над заливом Пьюджет-Саунд. Имеются также сведения о 20-часовом периоде незначительных осадков на наветренных склонах после прохождения фронта, который можно приписать влиянию орографии. Наоборот, с подветренной стороны значительные осадки связаны только с фронтом. Другой заслуживающей внимания особенностью данной ситуации является концентрация фронтальных осадков в полосе мезомасштабных конвективных облаков шириной 80 км. [4]
Рельеф влияет на воздушный поток или на климатические элементы, такие, как осадки, не только при больших относительных превышениях рельефа горного препятствия. Согласно исследованиям Бержерона [7] около Упсалы ( Швеция) даже микрорельеф в 50 м или меньше может воздействовать на распределение осадков. При конвективных условиях воздействие рельефа слабое или его вообще нет, но над возвышенностями количество осадков из слоистообразных облаков увеличивается. В этих ситуациях система воздушных течений почти стационарна. Так как дождевые капли не успевают вырасти за короткий промежуток времени, пока воздух проходит над малой возвышенностью, Бер-жерон предположил, что происходит вымывание облачных капель нижних разорванно-дождевых облаков ( облаков плохой погоды) каплями дождя, который идет из верхнего облачного слоя. Для того чтобы над возвышенностями могли образоваться разорванно-дождевые облака, пограничный слой должен быть близким к насыщению. [5]
Фены - сухие, теплые или горячие ветры, спускающиеся с гор - в большинстве случаев наблюдаются на подветренной стороне гор при перетекании воздушной массы через горное препятствие. Наиболее часты фены в холодное полугодие, а в летнее время они принимают характер суховея. [6]
Теории воздушного потока над горами математически сложны, и здесь приводятся только их существенные моменты. Горное препятствие создает возмущение в натекающем потоке воздуха, а на подветренной стороне вертикальному смещению противодействует восстанавливающая сила тяжести. Частицы воздуха проскакивают положение равновесия, и поэтому в потоке развиваются вертикальные колебания на подветренной стороне хребта. Устойчивая атмосфера благоприятствует образованию волн малой длины и большой амплитуды потому, что большая устойчивость увеличивает возвращающее к равновесию действие силы тяжести на движущийся воздух. [7]
Подветренный циклогенез имеет большое значение во многих районах земного шара. Он наблюдается не только на подтветрен-ной стороне больших горных препятствий на пути западного переноса умеренных широт, таких, как Западная Кордильера в Северной и южной Америке или Тибетское нагорье, но также на подветренной стороне многих меньших горных систем, таких, как Альпы. [9]
 |
Воздействие горных препятствий на прохожде ние фронта. [10] |
В результате такого замедления теплых фронтов, приближающихся к Скандинавским горам или к Гренландии с запада, циклоническая система может окклюдироваться с образованием нового центра, развивающегося южнее, там, где теплый фронт обогнул препятствие [ 44, с. Холодные фронты с типичным наклоном 1: 20 также имеют тенденцию замедляться у горных препятствий, так как составляющая ветра, нормальная фронту, на нижних уровнях начинает убывать раньше и убывает быстрее, чем на верхних. [11]
Соотношение между А, и U близко к линейному. Наблюдения подветренных волн показывают, что длины волн заключены в пределах 5 - 30 км с наиболее вероятными значениями около 10 км. Согласно Крюэт [32], горизонтальное распространение области подветренных волн вниз по ветру от горных препятствий обратно пропорционально толщине устойчивого слоя. Результаты Крюэт опираются на исследование 226 случаев подветренных волн над Западной Европой и Северной Африкой за 1966 - 1968 гг. по фотографиям со спутников и измерениям с самолета. [12]
Кроме того, в данной модели предполагается, что в облачном воздухе сконденсирована вся влага. Это стационарная многослойная модель, в которой учитывается влияние расположенных вверх по потоку горных препятствий, но не учитывается горизонтальное смещение линий тока. [13]
Горные препятствия не только влияют на фронтальные системы, но и изменяют поле ветра вследствие возникновения орографических разностей давления. Малберг [80] считает, что типичное среднее значение разности давления между наветренным ( высокое) и подветренным ( низкое) склонами определяется главным образом разностью температур, а динамические воздействия, обусловленные блокированием воздушного потока, второстепенны. Типичный феновый нос, видный на ежедневных картах давления [14], является синоптической иллюстрацией такого воздействия склона. Смит также замечает, что геострофический сбалансированный поток над горой с изэнтропическими поверхностями, параллельными рельефу, возможен только при наличии антициклонической циркуляции над горами - горного антициклона. В настоящее время свойства потока над горными препятствиями недостаточно изучены ни теоретически, ни экспериментально. [14]
Страницы: 1