<< назад | вперед >>

Понять небо. Дэнис Пэйган

Глава 5

Разновидности ветров

Большое значение для пилотов-парапланеристов имеет состояние воздушной среды, изменения в ней и, в частности, скорость и направление ветра. Скорость и направление ветра на высоте можно определить визуально по движению облаков, у поверхности "на ощупь" и на слух.
Мы называем движущийся воздух ветром и выделяем его разновидности, такие как: бриз, смерч (вихрь), буря, горнодолинные ветры, стоковые ветры и т. д. Характерные ветры имеют свои имена (например: chinook, фен, бора, harmattan, khamsin, levanter, mistral, Mono, Santa Ana, sirocco), показывающие наше отношение к причинам их вызывающим и последствиям.
Все пилоты-парапланеристы постоянно в поиске нужного направления ветра. Некоторые бризы могут позволять нам пересекать на парапланах огромные пространства по воздуху, в то время, как сильные порывы могут превратить наши полеты в эпизоды из фильма ужасов. Поэтому, очень важно, чтобы мы понимали характер ветров и все знали о них.
Можно предварительно сказать, что ветры могут распространяться на огромные территории, но возникают также местные ветры, которые быстро меняются, как по направлению, так и по скорости. О них мы поговорим позже, а объектом изучения в этой главе будут ветры, дующие на больших территориях.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕТРОВ

Можно сказать, что ветер - это горизонтальное перемещение воздуха. Он может быть резким, дующим порывами, или спокойным, дрейфующим, в зависимости от результирующего давления и стабильности воздуха. Почему мы чувствуем ветер? Потому что движущиеся молекулы воздуха, сталкиваясь с нами, давят на наше тело. Если ветер сильнее, то молекулы движутся быстрее, имеют большую кинетическую энергию и, следовательно, сильнее ударяются в нас. Фактически, сила воздействия движущегося воздуха изменяется пропорционально квадрату скорости. Подобным образом действуют силы на движущееся крыло. Предел скорости ветра из условия безопасности полета определяется, в зависимости от типа летательного аппарата.
На поверхности мы определяем скорость ветра с помощью анемометра (анемо по-гречески значит ветер). Официально принята высота замера скорости ветра над землей -10 метров. Целью этого является исключить влияние приземной турбулентности и трения воздуха о поверхность. Существуют различные типы анемометров, использующие пропеллер или вращающиеся чашечки (см. рис. 73).



Они измеряют истинную скорость ветра, потому что двигаются вместе с ветром. Трубка Пито и плавающий шарик – анемо метры другого типа, показания которых изменяются в соответствии с плотностью воздуха (зависящей от температуры и высоты), они определяют скорость ветра по его динамическому давлению. Они мало зависят от высоты, жары и влажности. Обычно, когда мы интересуемся скоростью ветра, мы хотим знать, как он влияет на наш летательный аппарат, а это зависит от динамического давления воздуха. Естественно, что ветер 20 м/с на высоте 3000 м будет иметь на нас меньшее влияние, чем такой же ветер на уровне моря.  Вы можете использовать ваш указатель скорости как анемометр, его показания будут такие же, за исключением может быть горных районов. Зная тип своего прибора, вы представляете, о чем говорят его показания, (индикатор воздушной скорости показывает относительную величину и меньшую скорость вашего самолета на высоте, т.е. самолет летит быстрее, чем ниже плотность воздуха. Этот указатель относительной скорости выдает некоторую погрешность с изменением плотности.)
Метеорологи и моряки классифицируют ветры в зависимости от их силы. Здесь приводится таблица бальности и названий ветров.
Классификация скорости ветра.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕТРА ПО ПРИЗНАКАМ

Если в данный момент у вас нет в руках анемометра, то вы можете приближенно определить скорость ветра по признакам, замеченным вами в окружающей среде. Следующая таблица будет для вас хорошим помощником в этом. Эти эффекты помогают нам в определении только скорости ветра, но нам необходимо знать еще и направление, особенно в полете. В воздухе мы можем определить ветер по полосам на траве и лесных массивах, причем, по ним можно догадаться не только о направлении, но и о скорости. Флаги и дымы дают информацию о направлении и скорости ветра. Флаги свисают вниз или легко колышутся - ветер слабый, флаги развиваются и хлопают - ветер сильнее (будьте осторожны, можно попасть на тяжелые флаги в легкий ветер). Дым указывает на сильный ветер тем, что стелется над землей с разрывами.
Водоемы могут дать достаточно информации о ветре, если научиться ее читать. Широкие водные пространства рябью или волнами показывают направление ветра. Будьте осторожны, не перепутайте волнообразование от течения с ветровыми эффектами. Потратьте некоторое время на наблюдение водной поверхности с берега и заметьте, как реагирует водная поверхность на изменение ветра. Часто направления волн пересекаются, из-за того, что встречаются воздушные массы, движущиеся в различных направлениях.
Мелкие пруды и озера могут по разному реагировать на ветер, потому что, чаще всего, их поверхность находится ниже окружающей их земли. Следовательно, берега блокируют ветер на подветренной стороне. В результате у подветренного берега на водной поверхности штиль, а далее расширяющаяся к наветренному берегу в зависимости от силы ветра полоса ряби, как показано на рисунке 74.



В более сильный ветер более широкая полоса ряби на поверхности. Неудачно выбрав место наблюдения, иногда даже при наличии дымов и ряби, невозможно определить параметры ветра, в том числе и из-за угла освещения солнцем, в таком случае надо изменить место наблюдения. Это должен уметь делать каждый пилот, потому что иногда только по поверхности водоема можно определить параметры ветра.

Одна интересная особенность, которую пилоты парапланов могут наблюдать в лесных районах: продвижение линии ветра вверх в горах, покрытых лесом. Когда сильные порывы ветра набегают вверх на склон, они переворачивают листья, показывая более светлую их сторону, это говорит об очень сильном порыве. Эта особенность может позволить вам определить направление ветра в горах, а также наличие термических потоков и порывов ветра, поможет также определить, где внизу самый сильный ветер. Эту информацию надо получить в долине, накапливая знания и опыт, а в результате интуицию, до того, как перейти к полетам на параплане в горах. Особенно это важно для пилотов парапланов, летающих в Европе и на западе США.

ПРЕОБЛАДАЮЩИЕ ВЕТРЫ

Во всех точках Земли дуют ветры всех направлений, но некоторые дуют чаще остальных. За длительный период наблюдений мы можем нарисовать "розу ветров" данной местности. Пример розы ветров показан на рисунке 75.



Здесь мы видим, что юго-западные ветры в этом регионе встречаются наиболее часто, будем их называть преобладающими. Южный ветер также нередко в этом районе. Восточные ветры дуют здесь наиболее редко.

Этот пример розы ветров хорошо отражает ситуацию на восточном побережье Северной Америки и в некоторых районах Западной Европы. Позже мы поговорим, почему такая ситуация возникает. Различные районы имеют различные преобладающие ветры. Важно знать тенденцию распределения ветров по направлению в процентном соотношении по времени для планирования полетов на параплане в данном районе.

ВЕТЕР ВОЗЛЕ ПОВЕРХНОСТИ

К данному моменту времени мы знаем, почему дует ветер, но нам надо знать, как он взаимодействует с землей и ведет себя на малых высотах, где мы летаем на парапланах. Самый лучший путь представить или увидеть ветер и воздушные потоки - это понаблюдать за движением воды. Когда дно ручья гладкое, поток равномерный с постоянной скоростью, причем, вода сверху движется быстрее, чем внизу, возле дна. Когда поток встречается с препятствием или углублением, он становится непостоянным, даже если скорость его невелика. Вода предпочитает течь вокруг камня, чем над ним. Когда вода протекает между двумя камнями, она бьет ключем и течет быстрее. Когда она протекает над камнем, то возникает рябь или волна вниз по течению. Если камней много, то за ними спокойствие потока нарушается водоворотами или волнением.
Воздушные течения реагируют на земную поверхность аналогично. Они предпочитают двигаться вокруг отдельно стоящих гор, чем над ними и параллельно горным хребтам. Поток воздуха движется быстрее в ущелье. Образует смерчи и волны, о которых мы расскажем в следующей главе. Главная мысль, извлеченная из вышесказанного, это то, что земная поверхность оказывает существенное влияние на потоки воздуха возле нее.
Кроме того, изменяя движение ветра, все эти препятствия замедляют движение ветра у поверхности. Изменение скорости ветра по высоте называется градиентом ветра. В дополнение к механическим эффектам, существенно изменяют поведение воздушных течений еще и тепловые процессы. Из этого следует вывод, что у поверхности воздух чаще всего очень непостоянен и турбулентность более высокая, чем на высоте. Приведенная таблица поможет понять особенности воздушных потоков на малых высотах.
Мы видели в прошлой главе, как эффект поверхностного трения уменьшает скорость ветра и является причиной того, что ветер дует в направлении, пересекающем изобары, в то время, как в свободной атмосфере следует по изобарам.

Ветер по высотам

ВЕТЕР ВОЗЛЕ ФРОНТОВ И БАРИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Схема холодного фронта и циклона изображена на рисунке 76. На нем показан холодный фронт у поверхности, движущийся на юг (в северном полушарии).


Рис.76 Ветры вблизи холодных фронтов.

Антициклон в холодном и теплом секторах показан изобарами. Широкие неокрашенные стрелки показывают холодный воздух, толкаемый к зоне высокого давления, в то время, как темными стрелками обозначен теплый воздух, движущийся к теплому сектору зоны повышенного давления. Оба потока имеют тенденцию отклоняться к более низкому давлению вдоль фронта.
Холодный поток изгибается под теплым и образует ветры от западных до северо-восточных направлений, если только фронт двигается. Движения теплого воздуха более интересны. Контактируя с фронтом, он поднимается над холодным воздухом и поворачивает вправо, в конечном итоге, превращаясь наверху в потоки от юго-западных до северо-западных направлений.
Обычно, когда холодный фронт надвигается с северо-запада в северном полушарии, ветер у поверхности будет от южного до юго-восточного, в то время, как высотные облака могут двигаться с северо-запада. Пилоты, обрабатывающие термичность на парапланах в юго-восточных потоках перед фронтом и дрейфующие первоначально к северо-западу, постепенно изменяют направление дрейфа наверху термика на противоположное. Это может произойти на 1000 м и более. Когда gfhfgkfy сталкивается с таким процессом, это для него может быть сюрпризом. Однако, описываемые наблюдения обычное явление в предфронтовых условиях. Конечно, непосредственно перед фронтом возможны явления среза ветра (см. следующую главу) и суровые погодные условия, но процессы, описанные нами сейчас, происходят за день или два перед фронтом.
В южном полушарии эффект Кориолиса действует наоборот и надвигающийся с юга холодный фронт создает ситуацию, показанную на нижней части рисунка. Северные или северо-восточные ветры предваряют фронт, в то время как западные и южные замыкают его.
Как мы видели в предыдущей главе, ослабление холодного фронта в западной части останавливает его развитие и даже часто превращает его в теплый с обратным движением.



На рисунке 77 изображена трехмерная модель воздушных течений возле теплого фронта у поверхности. Холодный фронт, двигаясь к югу, будет предворяться южными и юго-западными ветрами, затем они сменятся северными и северо-восточными после прохождения фронта (северное полушарие). Потом он останавливается и поворачивает на северо-восток как теплый фронт. Ветры в холодном секторе поворачивают по часовой стрелке и становятся юго-восточными или южными, изменяясь на юго-западные после прохождения фронта. Теплый воздух давит на север, натекает на холодный сверху и доворачивает вправо, образуя вверху западный ветер.

ДВИЖЕНИЕ ПОГОДЫ

Как говорилось ранее, основное направление перемещения погодных процессов в умеренной зоне в обоих полушариях - с запада на восток. Это позволяет нам рассмотреть некоторые типичные ситуации в атмосферных явлениях, определяющих погоду и ветер.

ДВИЖЕНИЕ ГРЕБНЕЙ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

На рисунке 78 изображен гребень высокого давления в северном полушарии.



Предположим: начальная позиция в точке А. Система движется на восток - это тоже самое, если бы вы двигались по линии А А'. Первые ваши наблюдения это северо-западные потоки, которые постепенно доворачивают до западных и ослабевают. Когда вы будете находиться в районе гребня (пересекать пунктирную линию) может быть штиль и ясное небо. Продвигаясь дальше на запад, за гребень, замечаем, что ветер усиливается и доворачивает до юго-западного и южного. Небо может быть снова затянуто облаками, как при подходе системы низкого давления.
В южном полушарии процесс будет таким же, за исключением направления ветров: юго-западные будут меняться на северные или северо-западные.

Теперь представим, что мы размещаемся в точке В. Система движется на восток, и мы наблюдаем изменение условий вдоль линии BB`. В этом случае начальный северо-западный ветер меняет направление по часовой стрелке и становится северо-восточным, восточным, юго-восточным и в конце концов южным. В любом случае он будет легким, незначительным внизу и наверху. В южном полушарии в подобной ситуации направление ветра изменяется против часовой стрелки от начального юго-западного.

ДВИЖЕНИЕ БАРИЧЕСКИХ СИСТЕМ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

На рисунке 79 изображена система низкого давления и типичные фронты, которые движутся с ней в северном полушарии (отметим, что показанный теплый фронт есть западная часть предшествующей холодной волны, которая движется на север).



Теперь представим, что мы находимся в точке А, а, данная система перемещается на северо-восток вдоль линии АА`. Наблюдаем юго-восточный ветер, который доворачивает против часовой стрелки к востоку, северо-востоку, до северного и усиливается.

Хотя вы не встретите никаких фронтов на этой территории (исключая, возможно, фронт окклюзии), здесь обилие дождя и облаков, количество которых увеличивается, а база снижается к моменту, когда ветер доворачивает до восточного. Такая погода продолжается до момента, пока ветер не станет северо-западным и может продолжаться 12 часов и более. Если вся система движется намного южнее вас (сотни километров), дожди могут пройти мимо и вы увидите облака только высоко в небе на юге.
Теперь допустим, что мы находимся в точке В, а циклон движется вдоль линии ВВ. В этом случае, начальный западный или юго-западный ветер будет поворачивать против часовой стрелки к юго-западному, юго-восточному, увеличивается скорость. Возможен небольшой поворот ветра по часовой стрелке до юго-западного (если он не был юго-западным все время), когда проходит теплый фронт. Затем ветры остаются постоянными до прохождения холодного фронта и круто меняют направление на северо-западное после него. И в завершение ветер ослабевает и поворачивает более к северному или западному, в зависимости от расположения следующей изобары.
Погода для живущих в пункте В определяется проходом один за другим двух фронтов: теплого и холодного с ясным небом между ними. Теплый фронт несет плотную облачность и дожди на день или несколько, холодный проходит менее, чем за день.

Используйте рассказанное выше, чтобы по погоде и ветрам понять господствующую метеорологическую ситуацию в вашем регионе, размещение и движение погодных систем. Наблюдения погодных условий и использование карт погоды дают возможность предсказать ветер и условия, наиболее приемлемые для парящих полетов на параплане. Так любой пилот или моряк может предсказать погоду небезошибочно, но с большой вероятностью и причем, не только в своем родном регионе, но и практически в любом месте.

ТЕРРИТОРИИ ВДАЛИ ОТ ФРОНТОВ

Предыдущие объяснения хороши для пилотов парапланов, живущих в местах, часто посещаемых фронтами, но многие живут там, где такие погоды редкость. Также есть территории, требующие модификации наших простых моделей. Рисунок 81 представляет типичные морские карты погоды для января и июля соответственно. Здесь показаны основные и наиболее часто встречающиеся барические системы и фронты.

Начиная с Североамериканского континента мы видим, что наши идеальные фронты приходят с севера и пересекают его на восток. Северо-западное побережье от Аляски до севера Калифорнии подвержено воздействию влажных холодных фронтов с океана, а с другой стороны континентальных холодных фронтов, что часто приводит к образованию фронтов окклюзии. Ветры, дующие на этих территориях, можно объяснить наличием соответствующего фронта. Юго-запад США не задевают мощные фронты, здесь преобладают теплые циклоны летом и тихоокеанские антициклоны зимой. Ветры, чаще северо-западные и слабые зимой, и восточные летом (от юго-восточных до северо-восточных в зависимости от местоположения). На этих территориях местные тепловые эффекты, включая морские бризы вдоль побережья, часто оказывают существенное влияние на общее направление ветров. Здесь не редкость в полете на параплане встретить местный ветер обратного направления всего через несколько километров.
Обратившись к Европейскому континенту, мы видим влияние Исландского циклона, который создает фронтальные системы вокруг себя так, что холодные фронты часто оккупируют Британские острова и запад Европы, двигаясь с запада или юго-запада. Местоположение этих фронтов и факт, что они двигаются над теплым Атлантическим океаном изменяет здесь природу. Из моделей, приведенных в предыдущей части, можно предположить, что ветер поворачивает на 90° против часовой стрелки. Холодные фронты часто не так суровы и несут много влаги, что вызывает обильные снегопады в Альпах. Но Европа может находиться и под действием континентального холодного фронта с очень холодным воздухом, подобно тому, как это происходит на северо-западе Америки.
Австралия испытывает действие классических фронтов в своей юго-восточной части, на большей части восточного побережья. На западном побережье сухо из-за практически отсутствия фронтов, ведь оно находится в зоне действия тропического антициклона. Север Австралии ближе к 15° широты - тропическая зона с циклонами и проливными дождями. Ветры на западе Австралии слабые, южные или местные, вызванные термической активностью, в то время как в восточной части типичные, вызванные фронтами и барическими системами.
В Южной Африке господствуют антициклон зимой, циклон летом и мощная термическая активность. Холодные фронты зимой несут тропические ветры. В другое время года ветровую обстановку определяют термические процессы, в том числе морские бризы, как в южной Калифорнии.

ПОВОРОТ ВЕТРА ПО И ПРОТИВ ЧАСОВОЙ СТРЕЛКИ

Наблюдая за направлением ветра, можно заметить, что он меняет направление при движении вдоль поверхности, с высотой и по времени.
Ветер может довернуть против часовой стрелки, как показано на рисунке 82. В северном полушарии это происходит в обычные дни, или после прохождения холодного фронта и, в конечном итоге, при приближении следующего фронта - обычно теплого.

С другой стороны, ветер может изменить направление по часовой стрелке. Такое часто происходит непосредственно после прохода фронта.

ГРАДИЕНТ ВЕТРА

Из-за трения движущегося воздуха о землю, скорость ветра у поверхности меньше, чем на высоте. По той же причине изменяется и направление. Ветер на высоте совпадает с направлением изобар, а у земли пересекает их. Давайте представим себе модель распределения ветра по высоте.
Градиент ветра (можно сказать изменение) возле земли может быть изображен, как на рисунке 83.



Это графическое представление скорости ветра от высоты можно назвать градиентным профилем ветра. В спокойных условиях (без термичности) над землей поток не турбулентен и наибольшее изменение скорости ветра происходит вблизи поверхности. Если местность пересеченная, нижний слой турбулизируется, увеличивается толщина пограничного слоя, то есть слоя, в котором изменяется скорость ветра.

Вопросы ветрового градиента аналогичны хорошо известным в авиации (в том числе парапланеризме) проблемам пограничного слоя.

ВЫСОТНЫЕ ВЕТРЫ

Как мы выяснили в этой главе ранее, ветер на высоте более 500 - 1000 м над высшей точкой поверхности уже не подвержен влиянию трения о землю. На этих уровнях можно говорить о ветрах, дующих в свободной атмосфере и имеющих скорость свободного потока. Следовательно, на высоте более 500м над наивысшей точкой поверхности, мы находимся в зоне действия воздушных потоков, движущихся по изобарам и со скоростью, соответствующей градиенту давления на данной высоте. Ветер, направление которого, совпадает с изобарой вне пограничного слоя принято называть градиентным ветром.
На рисунке 84 мы видим изменение скорости и направления ветра с увеличением высоты. От поверхности до высоты 550м ветер доворачивает по часовой стрелке на 45° и усиливается с 10м/с до 20м/с.



Также на рисунке показаны ситуации, возникающие над ровной (водной) поверхностью и пересеченной. В первом случае, меньший поворот при меньшем уменьшении скорости. Во втором случае, большие изменения и направления, и скорости ветра. Поворот ветра с высотой важно учитывать пилотам парапланов при поиске термических потоков, планировании маршрута полета, экономии топлива или использования парящих участков горных склонов. Хотелось бы отметить, что нестабильные условия с термичностью имеют тенденцию отклонять потоки воздуха вверх и вниз и несколько уменьшают поворот ветра по сравнению со стабильными условиями. Также надо помнить, что очень удлинненные долины доворачивают ветер так, что он дует вдоль них. Этот эффект часто увеличивает разницу между направлением приземных потоков и потоков на высоте.

Направление поворота ветра от поверхности до высоты свободного потока обычно по часовой стрелке в северном полушарии и против часовой в южном. Далее ветер опять поворачивает до направления более высоких ветров. В умеренном климате эти более высокие ветры обычно западные, за редким исключением, когда струйные потоки движутся к полюсу или изгибаются.
Лучший способ определить направление высотного ветра - это наблюдение за дрейфом облаков верхнего уровня, выбрав в качестве базы какой-нибудь неподвижный объект на земле. Зная направление ветра на большой высоте, в соответствии с полученной моделью, можно определиться с поворотом ветра с высотой. Обратив внимание на рисунки 58 и 68 в главе 4, где показаны высотные ветры в связи с барическими системами и фронтами, мы можем предположить направление при отсутствии нужных облаков. Отметим, что верховые ветры дуют почти всегда параллельно фронтам. Самое большое изменение направления ветра (180°) встречается в умеренных широтах при восточном ветре у поверхности. Все эти знания необходимы, когда работает высокая термичность, дрейфующая с ветром.
Характеристики высотного ветра зависят от места и расположения относительно него господствующих ветров на высоте и, особенно, струйных течений. Все это отображается на высотных картах погоды. При отсутствии таковых мы можем пользоваться основным правилом, которое гласит: ветер усиливается с высотой в теплом секторе антициклона и ослабляется в холодном секторе антициклона.

СТРУЙНЫЕ ТЕЧЕНИЯ

Ранее упоминалось о струйных течениях, которые являются составной частью погоды в умеренном климате, но любопытная вещь, о них ничего не было известно до начала полетов крупных самолетов на больших высотах во время второй мировой войны.
Известно несколько струйных течений. Одно из них, субтропическое, показано на рисунке 43. Его потоки расположены на высоте более 14 км, на широте 30° и являются более слабыми и короткими, чем течение, расположенное в умеренной зоне. Они оказывают малое влияние на спортивные полеты на парапланах.
Полярное струйное течение расположено на границе холодного и теплого воздуха в умеренной зоне, как показано на рисунке 43. Оно представляет собой быстро движущийся поток воздуха с запада на восток (рис. 85). Скорость воздуха максимальна в центре и уменьшается к периферии.

Скорость потока в струйном течении увеличивается, когда оно отклоняется к полюсу и уменьшается, когда отклонение к экватору. Объяснение этому дается при описании рисунка 58. Полярное течение располагается на высоте около 10 км и может достигать скорости 350 км/ч над Северной Америкой и Европой и более 500 км/ч над Японией и Новой Зеландией, где условия для его формирования наиболее благоприятны.
Струйные течения возникают из-за сильных температурных контрастов между полярными и тропическими воздушными массами. Эти потоки образуются при движении по направлению к полюсам, но поворачивают вправо в северном полушарии и влево в южном, двигаясь с запада на восток. Зоны сильных горизонтальных температурных градиентов, фронты на поверхности и струйные течения чаще всего сопутствуют друг другу.
Важность полярного струйного течения для спортивных пилотов парапланов двойная. Во-первых, помогает движению фронтов и циклонов, как показано в предыдущей главе. Обнаружение его дает предупреждение о погоде. Во-вторых, это говорит о сильном ветре на высоте. Полеты на параплане под струйным течением не обязательно опасны, но надо быть готовым к возможности усиления в течение дня ветра и турбулентности из-за перемешивания воздушных масс.
Струйное течение бывает заметным визуально, потому что оно зачастую сопровождается довольно протяженными группами перистых облаков. Они движутся параллельно потоку, но могут пересекать его при отклонении последнего к югу или северу.

ДНЕВНОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ВЕТРА

Изменение направления ветра в течение дня должно быть хорошо известно любому, кто проводит на природе достаточное количество времени. Мы знаем, что ветер обычно усиливается днем и утихает к вечеру. На рисунке 86 показано типичное изменение скорости ветра в течение суток. Отметим, что максимум показан вскоре после полудня, когда отмечается пик прогрева и термической активности; минимум в ранние часы, когда земля максимально остыла.

Попробуем объяснить изменение направления и скорости ветра. В течение ночи нижний слой воздуха стабилен- земля отдает остатки тепла - имеет место слабое вертикальное перемещение. Следовательно, иногда даже сильный ветер ночью у поверхности либо слаб, либо отсутствует совсем. С другой стороны, солнечный прогрев днем является причиной движения воздуха вверх и вниз и приносит к поверхности скорости воздуха, присущие верхним слоям. В результате, усиление ветра у поверхности при прогреве. Рисунок 87 иллюстрирует эту модель.



Типичный дневной цикл начинается со спокойных условий ранним утром, когда воздух постепенно приходит в движение по мере прогрева поверхности. Воздушные потоки будут усиливаться, предпочитая утреннее направление. Позднее термическая активность увеличивает обмен воздуха между различными слоями, и скорость ветра у поверхности увеличивается. После того, как солнечный прогрев начнет спадать, и термическая активность уменьшается, ветер у поверхности начинает утихать. Процесс этот может быть достаточно быстрым. Ветер продолжает утихать в течении ночи. Утром процесс повторяется. Часто бывают исключения из описанного сценария. Очень стабильные воздушные массы подавляют термическую активность, и ветер у поверхности может быть очень слабым или отсутствовать совсем. Жаркие гнетущие дни летом во влажных районах к этому предрасположены. Другое исключение возможно, когда на данной территории находится фронт. В этом случае, ветер может дуть весь день и всю ночь с очень малым изменением скорости.

СЛОИ ВОЗДУХА

Воздух не всегда состоит из однообразной массы от поверхности до тропопаузы. Имеет смысл рассматривать воздух по слоям. Первым подтверждением такой возможности является холодный слой воздуха у поверхности ясными ночами. В горных районах холодные ветры, движущиеся у склонов, могут создавать слои. Отметим возможность движения верхнего слоя воздуха над более холодным, находящемся в долине, в горах. И, конечно, мы должны иметь представление о слое инверсии.
Все эти расслоения связаны с разностью температур. Важно отметить, что профиль ветра часто связан с температурным градиентом. Это происходит потому что воздушные массы, имеющие различную температуру, имеют различную плотность, а это не способствует их перемешиванию. В результате, мы часто находим теплые слои, скользящие по холодным или наоборот.



На рисунке 88 показаны некоторые профили ветра и соответствующие градиенты температуры. Эти профили могут изменяться ото дня к ночи или сохраняться в течение нескольких дней, если они результат прихода крупных воздушных масс: Отметим, что и турбулентность часто ассоциируется с движением двух соседних слоев. Турбулентность может создавать, собственную температурную инверсию, когда в результате нее более холодный воздух оказывается ниже более теплого. Более теплый воздух, являясь более влажным, поднимается и образует слой слоисто-кучевых облаков. Этот тип облаков указывает на слоистость воздуха и турбулентность в этом слое.

Пилоты воздушных шаров предпочитают летать либо рано утром, либо поздним вечером, когда нет сильных ветров у земли. Однако, на высоте ветер есть, и он обеспечивает дрейф шара. На разных высотах слои воздуха движутся в различных направлениях. Пилоты воздушных шаров используют это для полета в нужном направлении. Довольно часто опытные пилоты шаров могут привести шар и посадить его в месте старта, находя на различных высотах нужные потоки.

СТРУЙНЫЕ ТЕЧЕНИЯ МАЛЫХ ВЫСОТ

Струйные течения малых высот не сравнимы с полярными струйными течениями, но природа их возникновения аналогична - температурный градиент. Они обычно возникают ночью из-за плотных холодных ветров, движущихся с больших высот вниз к земле. В результате разница в скоростях, ведь основной ветер ослабевает с высотой (рис. 89). Маловысотное струйное течение может быть достаточно интенсивным и турбулентным.

СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ВЕТРЫ

Мы начали эту главу с упоминания о ветрах настолько знаменитых или особенных, что они получили собственные имена. Многие из них являются фенами. Фен - это общий термин для обозначения ветра, который осушается и нагревается при сжатии, когда он переваливает горную гряду и спускается в долину (приложение III). Термин фен пошел от ветров Швейцарии, дующих с гор в глубокие долины. Еще один тип ветра называется бора. Он тоже относится к ветрам, спускающимся вниз с гор. Бора более холодный, чем замещаемый им воздух. Обычно бора возникает в полярных районах, таких как Аляска и Скандинавия.
Существует два типа фенов. Первый возникает, когда холодные, сухие воздушные массы высокого давления застаиваются в запирающем их горном районе. Воздух начинает перетекать через вершины и, если в долинах по другую сторону гор низкое давление, возникает фен. Скорость его 60 - 100 км/ч, отмеченный максимум около 150 км/ч. Этот ветер может продолжаться несколько дней с постепенным затиханием, внезапными прекращениями и возобновлениями. Он типичен для зимы и весны, когда существуют мощные барические системы.
Второй тип фена возникает, когда маловысотный слой влажного воздуха пересекает горы. Этот воздух нагревается и осушается таким образом, как показано в приложении III.

Фены могут действовать как теплый фронт и выдавливать более холодный воздух от подветренной стороны гор, если этому способствует градиент давления. Иногда фен может дуть на некоторой высоте, лишь изредка прорываясь к поверхности. Он может приходить как фронт или как относительно узкий поток, в зависимости от топографических особенностей и барической модели в данном районе. В любом случае фен повышает температуру и понижает влажность  Действие фенов часто связано с волновыми процессами в атмосфере (гл. 8). На подветренном склоне провоцируется волна, которая меняет длину или амплитуду там, где фен достигает земли. Хорошо известен фен в Альпах, в основе которого лежит подобный механизм. Воздух, двигаясь волнообразно вверх и вниз, достигает периодически уровня конденсации, и поэтому фен часто сопровождается слоисто-кучевыми облаками, расположенными группами, как показано на рисунке 91.

ВЕТРЫ СЕВЕРНОЙ АМЕРИКИ

На рисунке 92 показана западная часть североамериканского континента. Основные ветры здесь это фены.

Восточные ветры (east wind) значительно выше к северу. Они могут быть слабыми и дуть над поступающим с запада холодным морским воздухом и сильными, проникая в долины. Северные (north) и Mono (Mono) ветры Северной Калифорнии дуют в Большом Бассейне между Скалистыми горами и побережьем.
Ветры chinook дуют с западных склонов Скалистых гор. В зимнее время они могут быстро принести оттепель, известны случаи, когда температура поднималась на 17° - 22°С за несколько минут.
В Южной Калифорнии фен называют Santa Ana. Эти ветры также зарождаются в Большом Бассейне и часто дуют на южном побережье. Если Santa Ana слаб, он дует высоко над морскими бризами и может преобладать только на отдельных склонах. Морской бриз может повернуть этот ветер, который не заходит далеко в море. В другом случае сильный Santa Ana прижимается к поверхности и образует северо-восточный ветер, передавливая дневной морской бриз и создавая турбулентность.
Сильный Santa Ana сравнительно мало отличается днем и ночью. Однако, если он слабее, днем морской бриз дует с моря вверх на склоны, a Santa Ana над ним. Ночью земля, остывая, делает воздух стабильнее и Santa Ana на прибрежных склонах становится единоличным хозяином. Этот ветер может стать причиной возникновения волновых потоков.
Голубой северный ветер (blue norther), показанный на рисунке, - не фен, он движется вдоль Скалистых гор с севера на юг у поверхности. Известен как холодный, сильный и часто турбулентный ветер.

ВЕТРЫ СТАРОГО СВЕТА

Возможно, самый известный ветер в Европе мистраль (mistral), который дует с северной части Альп на юг к Средиземноморью. Он усиливается, проходя как в аэродинамической трубе, между Центральным массивом и южными Альпами во Франции (рис. 93).
Мистраль возникает из-за высокого давления на севере и низкого в бассейне Средиземного моря. Он приносит с собой очень холодные условия на юго-восток Франции и может дуть несколько дней.
Соседний с mistralветер - tramontane, что значит "пересекать гору". Дует он на юге Франции, параллельно Пиренеям по низменностям и долинам, между этими горами и Центральным массивом. Он возникает при перемещении слабых барических систем. Иногда эти два ветра дуют одновременно. Когда в Европе антициклон, настоящий tramontane может дуть, пересекая Италию, создавая эффект сухого фена вдоль всего юго-восточного побережья.
Ветры, являющиеся по природе своей фенами, в Европе имеют свои названия. Это сухие, низовые, дующие над горными склонами ветры в Альпах, во Франции, Швейцарии и Австрии. Часто они сопровождаются тяжелой облачностью на Итальянской стороне Альп, которая по виду подобна феновым валам, как показано на рисунке 91. В этом случае также присутствуют феновые щели.
Есть еще ветры интересные для пилотов парапланов. Это harmattans, который часто пылевой и дует, пересекая горы Атлас к атлантике; levanter, который дует с запада Среднего Востока к Средиземному морю; khamsin - жаркий и сухой с юга в Египте. И, конечно, sirocco, который формируется в пустыне Сахара, пересекает Средиземное море, достигая Сицилии и Италии и несет огромное количество пыли и песка.

ИТОГИ

Движение атмосферы создает ветер, который влияет как-то на полеты на параплане. Он может принести парящие условия, но может быть причиной сильной турбулентности. Понятно, что все пилоты- парапланеристы должны изучать и понимать ветровую обстановку.
В этой главе мы изучили условия и причины возникновения ветров, некоторые специфические ветры, особенно в горных районах. Мы узнали, что воздух можно разделить на слои по температуре или параметрам ветра. Были даны некоторые сведения о струйных течениях.
Далее мы рассмотрим некоторые формы турбулентности, привязывая их к местности.