Справочник яхтсмена.

Метеорология.

Ветры, штормы, туманы.

 

Источник: "Справочник яхтсмена".
Автор: Боб Бонд.

 

Ветры - это движение потоков воздуха под действием разности температур и давлений. Холодные тяжелые воздушные массы опускаются к поверхности земли, образуют области высокого давления, а поднимающиеся теплые легкие воздушные массы - области низкого давления. Воздушные потоки, перемещающиеся из области высокого давления в область низкого, называют ветром.
В низких широтах (между экватором и 30° с.ш. и ю.ш.) Земля получает значительно больше солнечного тепла, чем в высоких широтах (60-90° с.ш. и ю.ш.). Перепады температур усложняют движение воздушных масс, появляются области высокого и низкого давлений, которые вызывают характерные ветры по всему земному шару. Приблизительно на широтах 30° к северу и югу от экватора и над полюсами постоянно образуются огромные антициклоны, а на 60° с.ш. и ю.ш. и на экваторе - области низкого давления. Поэтому от 30° с.ш. и ю.ш. воздушные массы перемещаются к экватору, создавая пассаты. Ветры, дующие в направлении областей низкого давления, т. е. 60° с.ш. и ю.ш., называют умеренными западными. Воздушные массы, движущиеся из областей высокого давления над полюсами, - холодные и известны как полярные восточные.

Схема преобладающих ветров и основных океанских течений.

		Направления ветров
		Граница пакового льда в январе
		Граница плавающих айсбергов в январе
		Граница плавающих айсбергов в июле
		Направления течений 1 - Лабрадорское 2 - Северо-Атлантическое 3 - Ирмингера 4 - Гольфстрим 5 - Канарское 6 - Северное Пассатное
Детальная схема направления ветров и течений в Северной Атлантике.

Стрелки указывают направления ветров - синие для января, красные для июля. Преобладающие направления ветров обозначены более толстыми стрелками. Коричневые стрелки - направления основных течений.

Вращение Земли также влияет на направления ветров. Ветры меридиональных направлений в Северном полушарии отклоняются вправо, в Южном - влево, т. е. северные ветры дуют от северо-западной четверти, а южные - от юго-восточной четверти. В местах встречи ветров образуются подвижные границы раздела, называемые фронтами.
При встрече северо-восточного и юго-восточного пассатов возникает так называемый межтропический фронт. Поскольку плавание на яхтах наиболее широко распространено в умеренных широтах, яхтсмены должны овладеть знаниями метеорологии этих широт.
Тропическая метеорология (относящаяся к межтропическому фронту) имеет свою специфику. Метеорология умеренных широт здесь не применима. Хотя формирование циклонов в районе экватора происходит аналогично, направление ветров не всегда соответствует правилам вращения, рассмотренным ранее. Решающее значение принадлежит местным ветрам - причинам частых гроз.

На рисунках показаны преобладающие направления ветров над океанами в январе и июле. В Атлантическом и Тихом океанах хорошо известны определенные районы, где зарождаются антициклоны, ярко выраженные в северных водах и менее определенные - в южных. В Атлантике эти ветры вызывают такие течения, как Гольфстрим, Канарское и Северное Пассатное. Подобную картину можно наблюдать и в северной части Тихого океана, где аналогичные ветры создают течения Куросио и Северо-Тихо-океанское. Эти течения под влиянием обтекаемых ими участков суши и вращения Земли изменяют свое направление по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой в Южном.
На рисунках приведена схема основных направлений ветров. Однако ее необходимо уточнять в зависимости от местных систем давлений, рельефа побережья и бризов, меняющих свое направление в течение суток.

Погодные системы.
Выше упоминалось, что циклоны влияют на погоду. Теперь попробуем выяснить, как области высокого и низкого давлений изменяют преобладающие направления ветров. Нанесенные на карту линии равного давления (изобары) образуют концентрические фигуры вокруг центров областей высокого и низкого давлений. Воздушные массы стремятся перемещаться прямо от областей высокого к областям низкого давления. Однако из-за вращения Земли воздушные потоки движутся по касательной к изобарам. В Северном полушарии ветры отклоняются против часовой стрелки относительно области низкого давления и по часовой стрелке относительно области высокого давления. В Южном полушарии движение происходит в обратном порядке.

Существует простое правило определения положения областей высокого и низкого давлений. Если встать спиной к ветру в Северном полушарии, область низкого давления будет слева, а область высокого справа, и наоборот - в Южном полушарии.
Однако это правило справедливо на высоте 7 км над поверхностью земли для ветра, который называют градиентным. Вблизи поверхности направление и скорость ветра, интересующего яхтсмена, искажаются. Здесь направление ветра отклоняется внутрь - к центру циклона, а при антициклоне - наружу - от его центра. Угол отклонения зависит от рельефа поверхности. Над морем он равен приблизительно 15°, а над землей - 30°. Кроме того, возможны порывы ветра со скоростью и направлением, которые характерны для высоты 7 км.

Местные ветры.
Яхтсмен должен знать не только преобладающие направления ветров, но и, что особенно важно для тех, кто ходит на швертботах, - направления местных ветров. Местные ветры также возникают в результате разницы температур. Воздушные массы нагреваются непосредственно от поверхности, над которой они движутся, а не от солнца, как нередко считают яхтсмены. В зависимости от скорости и времени нагрева различных поверхностей температуры воздушных масс над ними также будут различными, а это, в свою очередь, определяет направление ветра.

На схемах показаны направления ветров вокруг центров циклонов и антициклонов в Северном полушарии. Голубые стрелки -направление градиентного ветра (почти параллельного изобарам), черные стрелки - направление ветра над поверхностью земли.

Самые распространенные местные ветры - это морские бризы. Утреннее солнце нагревает землю, а земля отдает тепло воздуху. Над морем воздушные массы холоднее, так как вода, поглощая солнечные лучи, нагревается не так быстро, как суша. Когда теплые воздушные массы поднимаются над сушей, на их место устремляются потоки более холодного воздуха с моря. Этот ветер называют морским бризом. В жаркий летний день морской бриз может дуть на много миль вглубь территории (до середины дня). Ранним утром можно стать свидетелем штиля, а позже начинает дуть бриз - ветер в сторону берега.
Ночью происходит обратное. С какой скоростью суша нагревается в течение дня, с такой же она отдает тепло ночью. Обычно температура поверхности Земли опускается ниже, чем температура моря, и это приводит к легкому ночному (береговому) бризу - ветру с суши, вызванному тем, что воздушные массы над сушей, охлаждаясь, опускаются и перемещаются в сторону моря. Если на побережье есть холмы или горы, холодный воздух устремляется вниз под действием гравитации, вызывая сильный ветер, дующий вниз по склону, который называют нисходящим. Иногда скорость этого ветра такова, что его энергии хватает на несколько миль от берега. Чаще всего нисходящий ветер задувает ночью одновременно с легким береговым бризом.

На карте показаны изобары над южной и центральной Англией. Стрелки показывают направление ветра над поверхностью земли. Угол отклонения направления ветра больше над сушей, чем над морем. Давление дано в миллибарах. Если мысленно встать спиной к ветру, центр области низкого давления будет расположен слева, а центр области высокого - справа.

На внутренних водных путях - озерах или реках - действуют те же принципы возникновения и движения ветров. Воздух над сушей нагревается, поднимается вверх, давая возможность более холодному воздуху над водой двигаться от реки. При плавании на швертботе можно добиться неплохих результатов, учитывая направления этих легких ветров.
Начинающий яхтсмен сразу заметит, что препятствия на берегу влияют на скорость ветра. Очевидно, ошвартованное большое судно создает мертвую зону с подветренной стороны. Причалы, эллинги для хранения лодок и склады также ограничивают движение воздуха. Деревья вдоль линии берега могут уменьшить скорость ветра почти наполовину. Следовательно, надо идти или близко к деревьям, где ветер дует сквозь них, или как можно дальше от деревьев, чтобы они не влияли на скорость ветра.
Необходимо всегда помнить, что скорость ветра на суше и на море различна. Она существенно уменьшается при контакте с поверхностью земли, и в яхт-клубе или на якорной стоянке сильный ветер часто может показаться легким бризом. Однако при помощи шкалы Бофорта можно правильно определить скорость ветра даже на суше. И, конечно, приблизительно оценить реальную силу ветра в море поможет накопленный опыт.

Массы теплого воздуха поднимаются над землей и на их место устремляется более холодный воздух с моря. Этот ветер в сторону берега известен как дневной (морской) бриз.	Холодный воздух с гор опускается вдоль склона и вытесняет теплый воздух, поднимающийся над морем. Его называют ночным (береговым) бризом (в некоторых районах - бора).	На реке или озере поднимающийся над берегом теплый воздух вытесняется холодным воздухом с поверхности воды. Эти местные ветры могут использовать те, кто плавает на швертботах.

ШТОРМЫ.

Области низкого давления - основная причина плохой погоды. Наряду с серьезными атмосферными отклонениями возможны возмущения малого масштаба, такие, как грозы, торнадо и ураганы. Хотя они непродолжительны по времени и охватывают небольшие районы, их интенсивность временами настолько велика, что вызывает проливные дожди и очень сильные разрушительные ветры.
Различают три основных условия формирования грозы. Во-первых, наличие мощного восходящего потока воздуха. Этим объясняется, почему грозы чаще всего бывают в жаркие влажные дни и во второй половине дня или ближе к вечеру. Особенно часты грозы над Северо-Германской низменностью, северной Францией и центральной Англией. Во-вторых, этот поток должен быть достаточно мощным, чтобы пробиться через слои атмосферы и достичь точки росы. В-третьих, поток должен обладать высоким влагосодержанием.

Схема грозового облака. Стрелки показывают направление движения воздушных потоков.

Грозы в открытом море сравнительно редки. Когда же они случаются, то проходят вдоль фронта давления (фронтальные грозы). Только над сушей грозы могут возникнуть внутри устойчивых масс воздуха. Гроза связана с увеличением мощных кучево-дождевых облаков. Первый сигнал опасности - растущее кучевое облако. Верхняя часть облака приобретает форму наковальни - носок. Наковальня указывает направление, в котором дует ветер, т. е. движется шквал. Вторая характерная черта - большое кучевое облако под наковальней, края которого похожи на цветную капусту. Оно расширяется и устремляется вверх в направлении вершины - наковальни. Третья характерная черта - облако в виде горизонтального валика, вращающегося у основания грозового облака. Последний признак -темная область осадков, простирающаяся от основания облака к земле. Именно здесь зарождается шквал.
Грозы обычно начинаются во второй половине дня или ранним вечером, чаще на суше. В океане яхтсмен может встретиться с грозой между полуночью и зарей. В тропических широтах грозы наиболее часты, в более высоких широтах они гораздо слабее и наблюдаются сравнительно редко.

Когда гроза приближается, ветер стихает и становится переменным. Если облако в виде валика оказывается прямо над яхтой, порывы ветра над поверхностью воды резко усиливаются. Сразу за этим облаком последует сильный дождь или град. Когда шквал пройдет, погода прояснится, а температура и влажность быстро понизятся.
В худших случаях скорость ветра может достигать 20-30 м/с, что чаще всего можно наблюдать в приземном слое. Действительно, над территорией США такая скорость ветра не является чем-то необычным. Чем выше наковальня, тем более жестоким будет шквал. В более высоких широтах осенью и зимой штормы менее суровы, чем летом.

Хотя шторм длится сравнительно недолго, при его приближении морякам следует принять меры предосторожности. Тем, кто плавает на швертботах, лучше всего подойти к берегу, на крейсерской же яхте надо зарифить паруса, а яхту положить на курс бейдевинд. Если курс яхты совпадает с направлением штормового ветра, ее экипаж будет длительное время испытывать дискомфорт. Молнии опасны, и на яхте необходимо установить громоотвод. На швертботе с металлической мачтой во время грозы рекомендуется свесить гик через борт в воду, держа его в то же время в контакте с мачтой.
Определить расстояние между яхтой и грозой очень просто. Если яхта находится в точке грозового разряда, вы, увидев молнию, одновременно услышите гром, если на каком-то расстоянии от нее - сначала будет молния, а затем гром. Этот промежуток времени в секундах надо умножить на 0,2 и полученный результат покажет вам приблизительное расстояние в милях между яхтой и грозой.

Торнадо.

Торнадо - это исключительно интенсивный, но мало масштабный воздушный вихрь. Происхождение большинства гроз связано с холодным фронтом, и подобным же образом торнадо или смерчи возникают вдоль длинной узкой полосы. На переднем крае этой полосы холодные нисходящие потоки воздуха встречаются с теплым воздухом, что сопровождается грозами. Падение температуры и резкие порывы ветра характерны для этого наиболее разрушительного типа шторма. В некоторых странах штормов практически не бывает, а другие серьезно страдают от них. В частности, именно над территорией Северной Америки образуется торнадо. В Англии подобные штормы сравнительно редки и не особенно сильны. Наибольший круговорот ветра при смерче (на берегу) обычно имеет диаметр около 185 м, при этом скорость ветра достигает 75 м/с.

Ураганы.

Ураган - это название, данное большому тропическому вращающемуся шторму. По шкале Бофорта любой ветер, сила которого превышает 12 баллов, классифицируется как ураган. Обычно в Северном полушарии ураганы движутся в северо-западном направлении, прежде чем повернуть на северо-восток; в Южном полушарии - в юго-западном направлении, а затем поворачивают на юго-восток. Этот обычный путь, конечно, подвержен изменениям. Вращающиеся штормы называют ураганами в Атлантике, в северо-восточной и юго-западной частях Тихого океана, тайфунами в юго-восточной Азии, циклонами в Арабском море и Бенгальском заливе. Существуют два пика времени их появления - в июне-июле и октябре. Тайфуны в Китайском море и ураганы в северо-восточной части Тихого океана обычно приходятся на сентябрь. В Южном полушарии пик сезона падает на январь.

В настоящее время предупреждение об урагане получают через геостационарные спутники, траектория вращения которых проходит через определенные точки земной поверхности над экватором. О движении и интенсивности урагана регулярно предупреждают по радио. Наилучший способ уклониться от него - проложить курс яхты в стороне от тех районов, где часты сезонные ураганы. Если же яхта оказалась на пути одного из них, надо попытаться встать на якорь в закрытой гавани, которая для этой цели отмечена на картах, или покинуть район урагана. Если урагана не избежать, остается задраить люки и надеяться, что яхта выстоит. Однако если ураган застигнет яхту в порту, за исключением, пожалуй, наиболее закрытых гаваней, она будет подвергаться большей опасности, чем в открытом море. В Северном полушарии более безопасна для навигации северная область урагана, и, наоборот, в Южном полушарии - южная область. Яхтсмену следует знать, что в сентябре и октябре тропические штормы движутся через Атлантику к побережью Европы, сопровождаясь опасными ураганами.

ПРИЧИНЫ ТУМАНА.

Туман - это обычное облако, лежащее на поверхности земли или моря. Оно состоит из водяных капелек, слишком малых, чтобы их можно было увидеть, но столь многочисленных, что объекты, находящиеся рядом, плохо различимы. Туман образуется, когда воздух, насыщенный водяными парами, охлаждается до температуры. ниже точки росы (температура, до которой ненасыщенный воздух должен охладиться, чтобы находящийся в нем пар достиг насыщения и начал конденсироваться). Точка росы зависит от температуры и влажности воздуха. Влажный воздух может стать насыщенным при охлаждении или при дополнительном испарении влаги. Точку росы определяют с помощью психрометра.
Известны туманы четырех типов. Причиной туманов первых трех типов являются факторы, вызывающие охлаждение воздуха до температуры ниже точки росы. Туман четвертого типа - туман испарения (испарение арктических морей) - возникает вследствие поглощения холодным воздухом большого количества влаги.

Радиационный туман формируется тихой, ясной ночью, когда дневное тепло уже ушло в атмосферу.	Адвективный туман образуется, когда теплый влажный воздух лежит на поверхности холодной воды.
Фронтальный туман образуется там, где теплый влажный воздух сталкивается с холодным.	Испарения арктических морей возникают там, где холодные массы воздуха перемещаются над теплой водой.

Радиационный туман.
Образование радиационного тумана объясняется тем, что воздух отдает свое тепло, пока его температура не упадет ниже точки росы. Обычно это происходит в ясные ночи, когда отсутствуют облака, задерживающие распространение тепла. Радиационный туман возникает там, где быстро остывает поверхность земли, а влажный воздух, прошедший над водой при слабом ветре, не успевает нагреться, смешиваясь с верхними слоями воздуха. Такое чаще всего можно наблюдать в областях высокого давления при слабом ветре и чистом небе, а также в долинах, где наименее вероятно смещение воздуха различных слоев. В ранние утренние часы туман может распространиться над морем, но не далее, чем на 5 миль. К полудню давление падает и туман рассеивается. Обычно это происходит при антициклонах, когда солнечные лучи хорошо нагревают землю. Радиационный туман наиболее часто формируется весной и осенью и может затруднить судоходство в оживленных водах.

Адвективный туман.
Адвективный туман - внутримассовый туман охлаждения - возникает тогда, когда воздушные массы перемещаются над поверхностью, температура которой ниже точки росы. Адвективный туман известен как морской туман. Весной и ранним летом теплые воздушные массы с суши перемещаются в сторону еще холодного моря. При испарении воды с поверхности моря точка росы повышается, воздух охлаждается и образуется туман. Воздушные массы, движущиеся от теплого участка моря к холодному - еще одна причина морского тумана. Это часто происходит в районе Большой Ньюфаундлендской банки, где теплые воздушные массы, образовавшиеся над Гольфстримом проносятся над более холодным Лабрадорским течением. Третья причина возникновения морского тумана - движение воздушных потоков над постепенно охлаждающимся морем. Массы теплого влажного воздуха, перемещающиеся в направлении высоких широт, охлаждаются, насыщаются парами и образуется туман. Морской туман может быть очень густым и продолжительным. Часто только полное изменение характера погоды приводит к рассеиванию тумана.

Фронтальный туман.
Туман третьего типа - фронтальный. Его название говорит, что возникает он на границе, где встречаются теплый влажный и более холодный полярный фронты. Температура воздушных масс становится ниже точки росы и образуется туман. Туман такого типа обычно наблюдают в виде низкого облака, которое иногда опускается до уровня моря. Главная опасность его заключается в том, что на некоторой высоте держится дымка, поэтому холмы на берегу, маяки и другие заметные ориентиры могут быть заслонены, а у поверхности воды вокруг яхты воздух абсолютно чист. Природа подобного тумана такова, что он держится в виде тонкого пояса вдоль теплого фронта.

Туман испарения (арктический морской дым).
Испарения арктических морей - четвертый (последний) тип тумана - наблюдают над арктическими морями у кромки льдов. Из названия тумана ясно, что он образуется за полярным кругом, когда холодный воздух поглощает испарения более теплой воды. Из-за низкой температуры воздуха, а следовательно, и точки росы любая влага, попадающая в воздух, почти немедленно превращается в туман. Однако одновременно с возникновением тумана воздушные массы нагреваются от поверхности моря, температура точки росы растет и туман над поверхностью моря немедленно рассеивается. Теплый воздух затем поднимается вверх, где охлаждается, и туман формируется опять, но несколько выше. 'Этот постоянный процесс образования тумана, рассеивания и переформирования создает странный эффект, по которому он и получил свое название. Испарения арктических морей длятся краткое время, так как условия, приводящие к туману, быстро теряют равновесие, холодный воздух становится более теплым и сходство с туманом исчезает.

 

Следующая глава.

Содержание.