Прогноз погоды для яхтсмена — прежде всего фактор, определяющий безопасность яхтинга. И только затем фактор комфорта, самочувствия и здоровья. Прогноз погоды, с научной точки зрения, одна из сложнейших физических задач. Для ее решения существует несколько методов. Мы уже затрагивали эту тему в статье : глобальные механизмы погодообразования. Пришло время узнать о влиянии ветра на прогноз погоды в яхтинге на локальном уровне.
Гидрометеорологическая обстановка — это метеорологические и гидрологические условия, складывающиеся в районах океанов и морей под воздействием процессов, происходящих в атмосфере и океане. Анализ фактической и предсказание ожидаемой метеорологической обстановки необходимы при планировании яхтенных переходов. Под прогнозом метеорологической обстановки (прогнозом погоды) в яхтинге понимается научно обоснованное предсказание значений метеорологических элементов и явлений на определенный район в заданный промежуток времени. Прогноз погоды является конечным результатом анализа атмосферных процессов, который проводится на основе данных о фактической метеорологической обстановке и известных физических закономерностей в развитии атмосферных процессов.
Но как всем известно, научно обоснованное предсказание (ключевое слово здесь «предсказание») не всегда, мягко выражаясь, соответствует действительности. И здесь на помощь в яхтинге приходит наблюдение за элементами метеорологической обстановки и их изменениям в определенный промежуток времени. Для этого надо понимать, что это за элементы и какое влияние они оказывают на прогноз погоды. В этой статье рассмотрим один из них – ветер, собственно без которого яхтинг не смог бы существовать.
Прогноз погоды ветра.
Воздушный океан находится в постоянном движении. Со школьной скамьи известно, что вес столба воздуха, распределенного на единице площади, называют давлением: плотный холодный воздух создает высокое давление, а более теплый и менее плотный воздух — низкое давление.Разница в давлении между воздушными массами заставляет их двигаться из области высокого давления к области низкого, но сила трения поверхности, вращение Земли и центробежная сила изменяют траекторию движения воздушных масс, что осложняет точный прогноз погоды ветра.
Ветры — это движение потоков воздуха под действием разности температур и давлений. Ранее мы уже рассматривали глобальную картину движения воздушных потоков. Коротко напомним ее. Можно выделить несколько зон, наиболее актуальных с точки зрения яхтинга.
Умеренные широты(30-60°), где воздушные массы перемещаются в основном с запада на восток. Прогноз погоды в этих широтах особенно сложен, так как погода обусловлена постоянной сменой циклонов и антициклонов и изменением направления и силы ветра.
Зоны пассатов (ниже 30°), где ситуация гораздо более стабильна для прогноза погоды, преобладающие направления ветра в этих зонах северо-восточные в Северном полушарии и юго-восточные – в Южном. Однако «стабильность» этих зон осложняется для яхтинга тем, что именно в этих широтах зарождаются и двигаются тропические циклоны с огромной скоростью ветра.
Приэкваториальная штилевая зона, которую, впрочем, штилевой можно назвать весьма условно, так как большое количество влаги в воздухе создает предпосылки для частого образования мощных грозовых облаков с ливнями и шквалами, осложняющими жизнь яхтсменам и затрудняющими точный прогноз погоды ветра.
Поскольку на Земле существует неравномерное распределение суши и воды, а также есть смена времен года, реальная картина заметно отличается от приведенной выше, еще больше запутывая прогноз погоды. Например, разная скорость прогревания и остывания материков и океанов приводит к муссонному характеру погоды во многих местах Земли. Муссоны – сезонные, изменяющие направление ветра, летом с океана на сушу, а зимой – с суши на океан. Да и граница зоны пассатов непостоянна, она обычно смещается в сторону экватора зимой и поднимается выше летом. Впрочем, знание этих закономерностей облегчает яхтинг и прогноз погоды ветра.
В яхтинге важно иметь хотя бы самые общие знания о происходящем в атмосфере как на глобальном, так и на локальном уровне. Это позволит сделать свои выводы на основании наблюдаемых явлений, даже если нет прогноза или погода в данном конкретном районе яхтинга отличается от той, что предсказана в прогнозе погоды. Существенное влияние в погоде на локальном уровне оказывают местные ветра.
Прогноз погоды, местные ветра.
Под местными ветрами понимают воздушные течения небольшой горизонтальной протяженности (от нескольких сот метров до десятков километров), характерные только для определенных районов яхтинга. Они имеют различную силу и направление ветра. Происхождение их различно. Они могут быть либо проявлением местных циркуляции (бризы, горно-долинные), либо представляют собой изменения крупномасштабных движений атмосферы под влиянием местности (фен, бора). Подробно местные ветры описываются в лоциях морей. Это обязательно надо учитывать при точном прогнозе погоды ветра.
Вдоль холодного побережья Гренландии, Антарктиды и в некоторых других местах наблюдаются так называемые катабатические ветры, скорость которых иногда достигает штормовой силы. Вследствие охлаждения, воздух становится более плотным и под действием силы тяжести стекает по склонам вниз по направлению к морю. К семейству катабатических относится также бора.
Бора — это сильный и порывистый ветер, направленный вниз по горному склону и приносящий в зимнее время значительное похолодание. Бора наблюдается в местностях, где невысокий горный хребет граничит с морем. Холодная воздушная масса, встречая на пути горный хребет, задерживается им, происходит накопление воздуха перед хребтом. Воздушная масса увеличивает свою вертикальную протяженность до момента, когда она сравняется с высотой перевала. После этого холодный воздух через перевал обрушивается в сторону моря в виде холодного, штормовой силы ветра. Вертикальная мощность боры обычно не превышает 200—500 м, а распространяется она в море на несколько километров, сильно влияя на прогноз погоды ветра в данном районе.
Прогноз погоды. Смерчи и ураганы.
Смерчи. В условиях большой неустойчивости атмосферы, когда образуются мощные кучево-дождевые облака, под ними возникают вертикальные вихри небольшого диаметра, простирающиеся от поверхности Земли до нижней границы облаков. Яхтсмены такие вихри называют смерчами. Вихрь возникает в передней части грозового облака. Скорость ветра в таком вихре более 100 м/сек. Вращение воздуха сопровождается поднятием его вверх по спирали. В процессе вращения вихрь втягивает сверху облако, а снизу — воду или пыль с земной поверхности. Поэтому смерчи видны как темные столбы между облаками и Землей, расширяющиеся сверху и снизу.
Смерчи перемещаются вместе с облаком. Время существования смерчей не большое, но даже за короткое время смерч может продвинуться на несколько миль, сметая все на своем пути. Чрезвычайно опасное с огромной силой ветра явление для яхты в открытом море, к счастью довольно редкое в популярных местах яхтинга. Необходимым условием возникновения вихрей являются высокая температура воздуха и его большое влагосодержание.
Тропические ураганы. В северной части Атлантического океана возникают тропические циклоны, известные под названием ураганов, обладающие огромной разрушительной силой ветра. Подсчитано, что если бы всю энергию только одного тропического циклона превратить в электрическую, то ее хватило бы всему человечеству на несколько лет. В среднем за год в Атлантическом океане наблюдается около 12-13 циклонов. Они характеризуются небольшими размерами, не превышающими в диаметре 100-300 миль, низким давлением в центре, достигающим 940 мб, большими барическими градиентами и скоростями ветра до 40 м/сек. Особенно большая сила наблюдается в центральной части урагана, причем усиливается она внезапно.
Таким образом, ураганы представляют собой смертельно опасное явление для яхтсменов и при их приближении должны быть приняты меры для расхождения с центром урагана(см. статью). Необходимо внимательно следить за прогнозом погоды, чтобы не оказаться на его пути. Сильный ветер, связанный с тропическим циклоном, развивает большую волну, которая распространяется радиально по всем направлениям и ощущается в виде зыби на больших расстояниях. Скорость распространения зыби больше скорости перемещения циклона, и поэтому ее появление в направлении, не совпадающим с направлением ветра, может служить одним из важнейших признаков приближения урагана. Несмотря на то что приближение урагана можно предсказать, все-таки в яхтинге наиболее адекватным поведением будет, пожалуй, просто не ходить в тех местах и в то время, когда начинается сезон ураганов. К счастью времена и места известны.
Влияние берегов на прогноз погоды ветра.
Бризы. Бризами называются реверсивные ветры на берегах океанов, морей и озер, имеющие суточную периодичность. У поверхности Земли днем они направлены с моря на сушу — морские бризы, а ночью — с суши на море — береговые бризы. В низких широтах бризы образуются в течение всего года, в умеренных и высоких широтах — обычно в теплое время года. Знание этих особенностей является хорошим помощником при прогнозе погоды ветра в яхтинге.
Причина возникновения бризов — неравномерное нагревание и охлаждение суши и водной поверхности в течение суток. После восхода Солнца поверхность суши и воздух над ней прогреваются значительно быстрее, чем море. Так как в теплом воздухе давление с высотой падает медленнее, чем в холодном, то по мере нагревания воздуха над сушей на некоторой высоте давление будет выше, чем на той же высоте над морем. И вследствие этого на высотах начнется отток воздуха с суши на море. Благодаря увеличению массы воздуха над морем давление в нижних слоях здесь окажется выше, чем над сушей. Это приведет к движению воздуха в направлении с моря на сушу, т. е. к развитию ветра, называемого морским бризом. Морской бриз начинается утром. Постепенно он усиливается и достигает максимума после полудня, затем медленно затухает ко времени захода Солнца.
Ночью поверхность суши охлаждается быстрее, чем поверхность моря, вследствие чего на высотах движение воздуха будет происходить с моря к суше, а в нижних слоях будет развиваться ветер в направлении от суши к морю, называемый береговым бризом. Береговой бриз начинается после захода Солнца и продолжается до утра следующего дня. Использование для точного прогноза погоды в яхтинге силы бриза очень популярно среди яхтсменов.
Сила ветра морского бриза обычно выше берегового, так как в дневные часы контраст температур между водной поверхностью и сушей значительно больше, чем ночью. Скорость ветра и вертикальные и горизонтальные размеры бризовой циркуляции весьма разнообразны и изменчивы. Они зависят от суточного хода температуры воздуха над континентом, а, следовательно, от широты места, от градиентов давления, а также от рельефа и формы побережья.
Особенно четко бризовая циркуляция в прогнозе погоды проявляется в тропической зоне, где контрасты температур между поверхностью суши и моря особенно велики.
Береговой эффект. Рассмотрим случай, когда направление ветра над морем параллельно береговой черте, идущей, например, в меридиональном направлении. Так как движение воздуха над сушей отклоняется от изобар на больший угол, чем над морем, то вдоль западного берега образуется зона дивергенции, в которой происходит ослабление силы ветра, опускание масс воздуха, а следовательно, устанавливается безоблачная погода. Наоборот, вдоль восточного берега образуется зона конвергенции и соответственно будет происходить усиление силы ветра, развитие восходящих движений воздуха, что способствует образованию облачности и выпадению осадков. Такое изменение силы ветра при прогнозе погоды называется береговым эффектом.
Движение воздуха в прибрежной зоне всегда усиливается, если суша располагается справа от направления линии тока, и ослабевает, если суша слева. Береговой эффект будет наблюдаться и в случае, когда направление ветра под острым углом к береговой черте. Этот эффект усиливается, если берег высокий или гористый. Этим часто пользуются яхтсмены для прогноза погоды в гонках.
Всякое препятствие, стоящее на пути воздушного потока, отклоняет его, и он либо обтекает препятствие с боков, либо перетекает через него сверху. При горизонтальном обтекании сила ветра увеличивается у мысов, оконечностей островов и т. п., так как линии тока в таких местах сближаются. Это усиление силы ветра называется угловым эффектом. Если мыс или остров остается справа от направления линии тока, то ветер будет особенно сильным. Существенное усиление скорости ветра наблюдается в проливах с высокими берегами, причем в них преобладает движение воздуха вдоль пролива.
За препятствиями скорость ветра уменьшается, и там образуется ветровая тень. Этим объясняется известный факт, что в заливах, бухтах и фьордах сила ветра значительно слабее, чем в открытом море.
На этом краткий обзор ветров как элемента метеорологической обстановки для прогноза погоды закончим, а в следующей статье рассмотрим атмосферное давление, и его влияние на образование циклонов и антициклонов, важнейших погодных явлений в яхтинге.