big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Атмосферные вихри малых размеров

Смерчи и торнадо. К мелкомасштабным атмосферным вихрям относятся смерчи и торнадо, весьма сходные по структуре. Разрушительная сила их также велика, хотя диаметр их намного меньше тропических циклонов (от 20—100 м до 1—2 км) Скорости ветра в них достигают 100-200 м/сек, или 300—700 км/ч. Эти скорости достаточны для уничтожения векового леса, разрушения домов и т. п.

Смерчи и торнадо обычно возникают при грозах над морем и сушей. Из мощного грозового облака, нижнее основание которого принимает форму опрокинутой воронки, опускается будто гигантский темный хобот, который вытягивается по направлению к поверхности земли или моря. Здесь навстречу ему приподнимается широкая воронка из пыли и воды, в открытую чашу которой хобот как бы погружает свой конец, и образуется сплошной столб, перемещающийся со скоростью 20-40 км/ч. Наиболее узкая часть этого столба приходится примерно на середину, высота его может достигать 800-1500 м. Из грозового облака может опуститься несколько смерчевых воронок, тогда они бывают меньшими в диаметре.

Движение воздуха в системе смерчей и торнадо обычно происходит против часовой стрелки, но не исключены движения и по часовой стрелке. Одновременно совершается подъём воздуха по спирали. На соседних участках происходит опускание воздуха, в результате чего вихрь замыкается. Под влиянием большой скорости вращения внутри вихря развивается центробежная сила, вследствие которой давление в нём понижается. Это приводит к тому, что при перемещении вихря в его систему как бы всасывается всё, что встречается на пути – вода, песок или различные предметы (камни, доски, крыши домов и т. п.), которые затем выпадают из облака иногда на значительном расстоянии. Именно с этим связаны так называемые цветные или кровавые дожди, которые образуются благодаря втягиванию в систему вихря окрашенных частичек породы и смешивая их с каплями дождя. Если вихрь возникает на море или озере, то его называют смерчем. Смерчи часто вместе с водой всасывают в свою систему рыбу, которую облако может выбросить уже на берегу.

Атмосферные вихри, аналогичные смерчам, но образующиеся над сушей, называют тромбами, а в США – торнадо, что по-испански означает «вращающийся». Торнадо наиболее часто встречается в Северной Америке, на территории США. Здесь их насчитывают около 200 в год. Об огромной силе ветра в торнадо свидетельствуют результаты произведённых ими разрушений домов и инженерных сооружений. Скорость движения торнадо также велика, иногда она достигает 100 км/ч, но в среднем она равна 40 км/ч. На Юге Северной Америки торнадо возникают в течение всего года, с максимумом весной и минимумом зимой. Торнадо существуют в пределах от нескольких минут до нескольких часов, а наибольшая траектория их измеряется несколькими сотнями километров. Ширина зоны разрушения соответствует размерам самих торнадо, обычно до 2-3 км. Разность давления между центром вихря и его периферией иногда достигает 150-200 мб. От такой разности давлений разрушаются дома, а сильнейший ветер поднимает в воздух людей, скот, автомобили, дома, крыши, мосты и т. п. Так, в апреле 1965 г. над США одновременно возникло 37 различных по мощности торнадо с высотой до 10 км и в диаметре около 2 км, со скоростями ветра до 300 км/ч. Этот вихрь произвёл громадные разрушения в шести штатах. Число погибших превысило 250 человек, в 2500 человек получили ранения.

Смерч на Чёрном море 17 июля 1967 г у посёлка Джубга

Торнадо и смерчи, как и тропические циклоны, зарождаются при наличии большого запаса энергии неустойчивости в атмосфере. Эти условия создаются, когда внизу находится очень теплый и влажный воздух, а в верхней тропосфере — холодный. Установлено, что при вторжении на территорию США тропических циклонов здесь возникает несколько торнадо. Это, очевидно, можно объяснить тем, что для возникновения тех и других вихрей необходимо неустойчивое состояние атмосферы.

Для обнаружения и предупреждения населения о движении торнадо пользуются радиолокаторами. С их помощью обеспечивается своевременное обнаружение этих вихрей, как и скорость их перемещения. Вихри типа торнадо возникают и в других частях Земли, но, как правило, они имеют меньшие размеры.

Смерчи наблюдаются и на Европейской части СССР. Известен смерч 29 июня 1904 г., когда он возник в грозовом облаке и продвинулся в сторону Москвы, разрушив по пути несколько деревень, повредил дома в Лефортово, повалил вековые деревья в Сокольниках, поднял телеги и коров, встретившихся на пути. Было убито более сотни людей. Проходя через Москву-реку, смерч высосал воду и обнажил на короткое время ее дно. Смерч наблюдался и совсем недавно. Например, в мае 1965 г. сильнейший шквал, сопровождавшийся ливнем и градом, пронесся над Кировской областью. Скорость ветра достигала 200 км/ч. Силой ветра был поднят и отброшен зерноуборочный комбайн, разрушено много домов. В Советском Союзе смерчи обычно наблюдаются на южных морях и озерах. На рисунке 58 приведена фотография смерча, наблюдавшегося на Черном море, вблизи Туапсе, 17 июля 1967 г. (а) и в штате Флорида 25 июня 1964 г. (б).

Шквалы. Шквалы образуются в зоне атмосферных фронтов с большими контрастами температур. Шквалы разной силы почти ежегодно возникают и в нашей стране.

На суше в жаркие дни иногда возникают пыльные вихри, вызванные восходящими струями воздуха. У пыльного вихря диаметр небольшой, он колеблется от нескольких метров до 10-20 метров. При его прохождении в узкой полосе происходит некоторое усиление ветра.

Бора. На земном шаре есть места, где в условиях холмистого или горного рельефа, при определённой структуре приземного поля давления воздуха, ветер достигает нередко ураганной силы, в то время как в соседних районах он бывает значительно слабее. Одно из таких мест находится на горном перевале вблизи Новороссийска. Здесь такой ветер называется борой. Образуется она, когда на юге Европейской части СССР возникает и усиливается антициклон, заполненный в нижних слоях массами холодного воздуха. При этих условиях холодный воздух задерживается

Торнадо над штатом Флорида США, 25 июня 1964 г.

в предгорье Северного Кавказа и в соответствии с горизонтальным градиентом давления переваливает через невысокий горный хребет Варага (высотой около 600 м) и через Мархотский перевал обрушивается на Новороссийск. Это усугубляется еще тем, что одновременно над Черным морем находится область низкого атмосферного давления или даже циклон. При боре температура воздуха нередко понижается до —15°, —20°, а скорости ветра иногда превышают 50—60 м/сек. Ураганной силы бора может наблюдаться в течение нескольких дней. В результате ледяного дождя здания набережной покрываются толстым слоем льда. Ветер опрокидывает вагоны, сносит крыши домов.

Сильные ветры типа боры наблюдаются на озере Байкал. Называются эти ветры сарма. Возникает сарма при образовании антициклона в холодных массах воздуха севернее Байкала (в Якутии) и при сравнительно низком давлении южнее озера. В этих условиях по горным долинам, в частности по долине реки Сарма, холодный воздух с огромной скоростью врывается к Байкалу. Это явление наблюдается весной, осенью и ранней зимой, когда южнее озера образуется область низкого давления.

Ветры типа боры возникают в тех странах, где вдоль побережья морей существуют невысокие горные перевалы и создаются метеорологические условия, подобные только что описанному. В частности, бора часто возникает и на Новой Земле, где порывы ветра достигают 40—50 м/сек.

Много общего с борой имеет бакинский норд. Норд — это сильный северный , ветер, достигающий нередко скоростей 20—30 м/сек. Он, как и бора, может дуть с ураганной скоростью несколько дней подряд. Возникает норд при высоком давлении на Северном Кавказе и низком давлении на юге Каспия. Холодный воздух, зажатый в предгорий юго-востока Большого Кавказского хребта, вырывается на просторы Западного Каспия в районе Апшерона. При бакинском норде в средней части Каспия, на расстоянии 100—200 км от западного берега ветры обычно не достигают большой силы.

Фены. Фён — это теплый и сухой ветер, дующий со стороны гор в долины. Такие ветры имеют продолжительность от нескольких часов до нескольких суток. Хотя фены наблюдаются в определенных районах и относятся к местным ветрам, они, в противоположность горно-долинным ветрам, возникают лишь в тех случаях, когда мощные воздушные течения, вызванные макро-циркуляционными процессами, переваливают через горный хребет средней высоты. Скорости фёнового ветра бывают значительны и нередко достигают 20—25 м/сек.

Сравнительно высокая температура воздуха при фенах определяется адиабатическим нагреванием его при опускании с вершины хребта в долину. Температура воздуха на одних и тех же высотах на наветренной стороне заметно ниже, чем на подветренной. Это объясняется тем, что на наветренной стороне вертикальный градиент температуры (γ) меньше адиабатического. Переваливая через хребет и опускаясь на противоположной стороне в долину, воздух нагревается по адиабатическому закону. Предположим, что на наветренной стороне хребта высотой 3,0 км над уровнем долины температура насыщенного влагой воздуха у подножья равна 10°, а γ равна 0,5°/100 м. Поднимаясь вверх по влажноадиабатическому закону, насыщенный парами воздух должен охладиться на каждый километр на 5°. Следовательно, на вершине хребта его температура будет равна 10° — (5∙3,0) = —5°. При опускании на подветренной стороне воздух, нагреваясь по адиабатическому закону, т. е. 1° на 100 м, или 10° на 1 км, на уровне долины будет иметь температуру —5°+30о = 25°. В данном случае разность температуры в начальной и конечной точках по обе стороны хребта оказалась равной 15°. При этом вследствие нагревания относительная влажность уменьшилась от 100 до 40%. Фены часто наблюдаются в горах Кавказа, Средней Азии, Алтая, в Альпах, Скалистых горах и других горных районах земного шара. В зависимости от времени года температура воздуха бывает разная. Летом она может повыситься до 35—40° и более при относительной влажности 10—20%. Иногда при фенах температура в долине возрастает очень быстро. За несколько часов она может повыситься даже на 30—40°.

На Кавказе фены наиболее часты в Рионской долине. Здесь они наблюдаются в среднем более 100 дней в году.

Сильные ветры определенных направлений, обусловленные особенностями рельефа местности, наблюдаются в различных странах. В Средней Азии известен так называемый урсатьевский ветер. Это сильный ветер в горле Ферганской долины. Возникает он в узком проходе Ферганской долины у поселка Урсатьевск, когда в соответствии с направлением градиента приземного давления, вызванным крупными атмосферными процессами, потоки холодного воздуха направляются с востока по долине к узкому выходу и вырываются на равнину. Здесь в среднем за год 72 дня ветры бывают сильные. Скорости более 20 м/сек составляют 22%. Подобные ветры возникают и в других районах СССР и зарубежных стран, где имеются аналогичные условия.

Следует сказать и о стоковых ветрах, т. е. потоках холодного воздуха, возникающих под действием силы тяжести на пологих склонах. Такие ветры особенно характерны для прибрежной зоны ледяного материка Антарктиды. Стоковые ветры Антарктиды вблизи ее поверхности достигают большой силы, когда градиент давления совпадает с направлением стока. Это обычно бывает при приближении глубокого циклона к побережью материка, где образуются стоковые ветры. В этих условиях в зимние месяцы ими выбрасывается огромное количество снега с материка на океан.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.