Курсовая работа (т): Местные ветры

Для нанесения на климатические карты направление ветра обобщают разными способами. Можно нанести на карту в разных местах розы ветров. Можно определить равнодействующую всех скоростей ветра, т. е. векторную сумму всех скоростей ветра в данном месте за интересующий нас календарный месяц в течение многолетнего периода, и затем взять направление этой равнодействующей в качестве среднего направления ветра. Чаще определяется преобладающее направление ветра. Для этого выделяют квадрант с наибольшей повторяемостью. Средняя линия квадранта принимается за преобладающее направление. [15]

.3.4 Скорость

Порывистость ветра возрастает с увеличением его скорости. Порывы, т.е. скачкообразные усиления и ослабления ветра при средней его скорости 5 -г- 10 м/с в среднем составляют ± 3 м/с, а при скорости 11-15 м/с возрастают до ± 5 -s- 7 м/с. [14]

Скорость ветра выражается в метрах в секунду (м/с). При обслуживании авиации скорость ветра выражают в километрах в час (км/ч), а при обслуживании морского флота - в узлах, т. е. в морских милях в час. Чтобы перевести скорость ветра из метров в секунду в узлы, достаточно умножить число метров в секунду на 2. Скорость ветра оценивается и в баллах по так называемой шкале Бофорта. По шкале весь интервал возможных значений скорости ветра делится на 12 градаций. Каждая единица шкалы связывает скорость ветра с различными его эффектами, такими, как степень волнения моря, качание ветвей деревьев, распространение дыма из труб и т.д. В настоящее время эта шкала вышла из употребления.

Различают сглаженную скорость ветра, т.е. некоторую среднюю величину скорости за некоторый обычно небольшой промежуток времени, в течение которого производятся наблюдения, и мгновенную скорость ветра, т. е. скорость ветра в данный момент (измеряемую очень малоинерционным прибором). Мгновенная скорость ветра отмечает порывы и внезапные ослабления ветра. Она очень сильно колеблется около сглаженной скорости, временами может быть значительно меньше или больше ее. На метеорологических станциях обычно измеряют сглаженную скорость ветра, и в дальнейшем речь будет идти о ней.

Средние скорости ветра у земной поверхности близки к 5-10 м/с и редко превышают 12-15 м/с. В сильных атмосферных вихрях и штормах умеренных широт скорости могут превышать 30м/с, а в отдельных порывах достигать 60 м/с. В тропических ураганах скорости ветра доходят до 65 м/с, а отдельные порывы, судя по разрушениям, превышают 100 м/с. В мелкомасштабных вихрях (смерчи, торнадо) возможны скорости и более 100 м/с. В верхней тропосфере в так называемых струйных течениях средняя скорость ветра на больших пространствах может доходить до 70-100 м/с. [15]

Для изучения повторяемости ветров различных направлений строят график, называемый розой ветров, который позволяет выявить преобладающее направление ветра в данном месте за определенный период (месяц, сезон, год).

Например, в таблице №2 приводится повторяемость направления ветра для января и июля по 8 румбам. Построить розы ветров для этих месяцев.

Таблица №2. Направление ветра (%) и среднее число штилей

Для построения розы ветров из центральной точки откладывают по направлению основных румбов отрезки, соответствующие повторяемости ветра данного направления и концы отрезков соединяют прямыми линиями. В центре розы ветров указывается число штилей (рис. 5).

Рис. №9. Розы ветров для января (а) и июля (б).

Пользуясь построенными розами ветров можно сделать вывод, что промышленные предприятия и фермы лучше располагать с южной или северо-восточной стороны от населенных пунктов, а лесные полосы должны быть направлены с севера на юг [14].

Глава II. Воздушные течения в нижнем слое атмосферы

.1 Местные ветра

Под местными ветрами понимаются ветры, отличающиеся какими-либо особенностями от главного характера общей циркуляции атмосферы, но закономерно повторяющиеся и оказывающие заметное влияние на режим погоды в данной местности. [10]

Другими словами воздушные течения в нижнем слое атмосферы, характерные для определенных ограниченных географических районов и есть местными ветра. [14]

Возникновение местных ветров связано главным образом с крупными водоемами (бризы) или горами (фён, бора, горно-долинные), а также с изменением общей циркуляции атмосферы местными условиями (самум, сирокко, хамсин). Например, только на Байкале вследствие разницы прогревания воды и суши и сложного расположения крутосклонных хребтов с глубокими долинами различают не менее пяти местных ветров: баргузин - теплый северо-восточный ветер, горный - северо-западный ветер, вызывающий мощные штормы, сарма - внезапный западный ветер, достигающий ураганной силы до 80 м/с, долинные - култук юго-западный и шелоник - юго-восточный.

К местным ветрам термического происхождения относятся бризы (франц. - brise - легкий ветер). Это ветры по берегам морей, озер, крупных рек, которые дважды в сутки меняют травление на противоположное из-за различного нагревания суши и воды. Днем суша нагревается быстрее, чем вода, и над ней устанавливается более низкое атмосферное давление. Поэтому дневной бриз дует с акватории на нагретое побережье. Ночной (береговой) бриз дует со стороны быстро остывшей суши в сторону водоема, дневной (морской) бриз (рис. 10) схема бризовой циркуляции атмосферы со стороны водоема в сторону нагретой суши. Бризы особенно развиты летом в условиях антициклональной погоды, когда термические контрасты между сушей и водоемами достигают наибольших значений (порядка 20°С). Они охватывают слой воздуха в сотни метров и проникают в глубь суши (моря) на несколько километров или десятки километров. [10]

Перенос воздуха в обратном направлении выше 1-2 км наблюдается- антибриз, образующий вместе с бризом замкнутую циркуляцию. [Полякова]

Рис. №10. Схема бризов.

Горно-долинные ветры представляют собой местную циркуляцию с суточной периодичностью, возникающую вследствие различий в нагревании и охлаждении воздуха над хребтом и над долиной. [14]

Горно-долинные ветры - ветры с суточной периодичностью, схожие с бризами. Днем долинный ветер дует с горла длины вверх по долине, а также вверх по горным склонам. Ночью горный ветер дует вниз по склону и по долине, в сторону равнины. Днем склоны гор теплее окружающего воздуха, поэтому воздух в непосредственной близости к склону нагревается сильнее, чем воздух расположенный дальше от склона, и в атмосфере устанавливается горизонтальный градиент температуры, направленный от склона в свободную атмосферу. Более теплый воздух начинает подниматься вверх по склону. Такой подъем воздуха приводит к усиленному образованию облаков. Ночью, при охлаждении склонов, условия меняются на противоположные, и воздух стекает вниз по склонам. [10]

Ледниковый ветер, дующий вниз по леднику в горах. Этот ветер не имеет суточной периодичности, температура поверхности ледника в течение всех суток ниже температуры воздуха. Надо льдом господствует инверсия температуры, и холодный воздух стекает вниз.

Фён (нем. Fohn, от лат. favonius - теплый западный ветер) - теплый, сухой порывистый ветер,-дующий временами с гор в долины (рис. 4). [Михеев]

Фен - теплый, иногда горячий, сухой и порывистый ветер, дующий временами с гор в долины. Фен образуется при перетекании воздуха через высокие горные хребты, расположенные перпендикулярно к воздушному потоку. Поднимаясь по наветренной стороне горы, воздух охлаждается, пар в нем конденсируется, образуются облака, могут выпасть осадки. [14]

Рис. №11. Схема образования фена.

Перевалив через хребет и опускаясь по склону, воздух нагревается, оставшийся в нем водяной пар удаляется от состояния насыщения, и воздух приходит в долину с низкой относительной влажностью и высокой температурой. Чем больше высота, с которой опускался воздух, тем выше температура фена. [9]

Возникает в тех случаях, когда воздух перетекает через гребень горного хребта и, опускаясь по подветренному склону, адиабатически нагревается. Температура воздуха при фене резко повышается, а относительная влажность падает иногда до очень малых значений. Высокая температура воздуха при фёне, обусловлена его адиабатическим нагреванием при нисходящем движении. Относительная влажность понижается по мере роста температуры.

Бора - штормовой, порывистый и холодный ветер, дующий с низких горных хребтов в сторону теплого моря. Образуется бора преимущественно в холодное время года, когда над охлажденным континентом устанавливается область повышенного давления. При таком распределении давления холодный воздух начинает двигаться в сторону моря. Холодный ветер врываясь в бухту, разбрызгивает воду, которая, оседая на судах и береговых сооружениях, замерзает и покрывает их льдом. На набережной слой льда иногда достигает толщины 2-4 м. [14]

Образуется преимущественно в холодную часть года при вторжениях масс холодного воздуха, который, переваливая через невысокие хребты (обычно 300-600 м), сравнительно мало нагревается адиабатически и с большой скоростью "падет" по подветренному склону под действием градиента давления и силы тяжести. Температура воздуха в районе вторжения понижается. Наблюдается преимущественно зимой в местностях, где хребты отделяют внутренние равнины и плоскогорья от теплых морей или крупных водоемов. Например, на Адриатическом побережье бывшей Югославии близ Триеста, на севере Черноморского побережья Кавказа близ Новороссийска - новороссийская бора. Особой силы достигает в сужениях рельефа. Бора может наблюдаться и вдали от водоемов, в районах, где этому способствуют местные геоморфологические условия. Бора нередко приводит к катастрофическим последствиям (обледенение судов и др.), поэтому ее прогноз является важной задачей.

Самум - знойный сухой ветер в пустынях Аравийского полуострова и Северной Африки, несущий раскаленный песок и пыль. Возникает при сильном прогреве земли в циклонах и преимущественно при западных и юго-западных ветрах. Шквал длится от 20 мин до 2-3 часов, иногда с грозой. При самуме температуре воздуха повышается до 50°С, а относительная влажность подходит к 0%.

Сирокко - жаркий, сухой, пыльный южный и юго-восточный ветер из пустынь Северной Африки и Аравийского полуострова, возникающий в передней части циклона. Над Средиземным морем сирокко слегка обогащается влагой, но все же иссушаются ландшафты прибрежных районов Франции, Апеннинского и Балканского полуостровов. Чаще всего дует 2-3 дня подряд, повышая температуру до 35°С. [10]

Некоторые из местных ветров по существу являются воздушными течениями общей циркуляции атмосферы, но в определённом районе они обладают особыми свойствами, и потому их относят к местным ветрам и дают им собственные названия, например:

·        Адриатическая бора - холодный зимний ветер, переваливающий через Динарские горы. Один из самых характерных представителей этого типа ветров, наряду с новороссийской и новоземельской борой.

·        Ае - сухой обжигающий пассат на Гавайских островах.

·        Антильские ураганы - тропические циклоны, наблюдаемые в Карибском море и Мексиканском заливе.

·        Афганец (авгон шамоли) - местный юго-западный ветер, очень пыльный, дующий в районе верхнего течения Амударьи.

·        Бад-и-сад-о-бистроз, ветер 120 дней - сильный сток ветра с перевала Парапамиз, обычен с мая по сентябрь.

·        Бакинский норд - местный северный ветер типа боры на Апшеронском полуострове, связанный с вторжениями холодного воздуха. [2]

2.2 Основные сведения о климате и ветровом режиме Ханты-Мансийского автономного округа

Находясь на открытой с севера и юга Западносибирской низменности, территория доступна как для холодного арктического воздуха, приходящего с Карского моря, так и для тёплого, поступающего с юга.

Вследствие некоторой защищённости с запада Уральскими горами над территорией осуществляется меридиональная циркуляция, в результате которой периодически происходит смена холодных и тёплых воздушных масс, что вызывает резкие переходы от тепла к холоду. [11]

Среди климатообразующих факторов, оказывающих воздействие на хозяйственные работы, ведущее место принадлежит солнечной радиации. [12]

Солнечная энергия является движущей силой всех погодных процессов. Второй климатообразующий фактор - это ветровой режим. Зимой господствуют ветры южного и юго-западных направлений, а летом - ветра с северной составляющей. Средняя скорость ветра 3-4 м/c, но временами она может увеличиваться до 20-25 м/с.

Третьим фактором, влияющим на формирование климата, является температурный режим. Весна характеризуется поздними, а осень ранними заморозками. Первый осенний заморозок регистрируется в первой декаде сентября, а последний весенний - в начале июня. Четвёртым фактором, оказывающим влияние на климат нашего региона, является количество осадков и распределение их выпадения в течение года. В среднем выпадает 450-525 мм осадков в год, при том на теплый период приходится 350-400 мм. Это связано с преобладанием циклонного типа погоды в это время. Большое количество осадков влечёт за собой высокую влажность воздуха - до 80%.[11]

По гидролого-климатическому районированию территория ХМАО относится к зонам избыточного и весьма избыточного увлажнения при недостаточной теплообеспеченности. Годовое количество осадков следующее: Березово, - 514, Сосьва - 512, Октябрьское - 592, ИгриМ - 494, Хангокурт - 505, Ханты-Мансийск - 596 мм. [13]

Годовой ход скорости ветра в различных климатических областях отличается и в значительной степени зависит от местных условий. [3]

Так, направление воздушных течений на территории округа в связи с расположением областей высокого и низкого давления близко к зональному. Наиболее четко западный перенос выражен зимой, когда в тропосфере преобладают западные, а у земли юго-западные ветры, обусловленные равнинностью территории и направлением барического градиента в холодное время года. Повторяемость юго-западных ветров зимой и в переходные сезоны года составляет почти 75%,в мае падает до 16-25%.

Летом с июня по август, когда давление над Арктикой становится больше, чем на материке, на Западносибирской низменности до 60о с.ш. господствуют северные и северо-западные ветры, дующие с океана на материк, а южнее западные. Северо-восточный и юго-восточный ветер в округе бывают редко. Под влиянием местных физико-географических условий наблюдаются отклонения ветра от типичного для округа. В долинах рек господствующее направление ветра зависит от направления долин.

Таким образом, в годовом режиме ветра достаточно четко прослеживается муссонообразный характер: зимой ветер дует с охлажденного материка на океан, летом - с океана на сушу. Средние месячные скорости ветра во все сезоны года не превышают 4-6 м/сек. Над залесёнными районами скорости зимой и осенью составляют 3-4 м/сек, летом 2-3 м/сек,

Уменьшение скоростей, особенно больших, отмечается в районах, прилегающих к Уралу.

Наибольшую повторяемость в течение года имеют скорости 2-3 м/сек (70-75%) (табл. 3.).

Таблица №3. Средняя месячная и годовая скорости ветра