Облака, сопутствующие волновым движениям в атмосфере

Феновый вал (феновая стена), роторные (вихревые) и чечевицеобразные облака — характерная облачность, выделяющая отдельные области волнового движения.

Вот как выглядит облачность, возникающая в так называемом активном турбулентном слое, а также в .прилегающем к земной поверхности слое с течением, возникающем ниже волнового движения. Это феновый вал, который часто затягивает горный хребет, и один или несколько вихрей (роторов), образующихся под гребнями волн. Феновый ветер возникает, когда устанавливается такое распределение давления, в результате которого через горную цепь перетекает воздух. Предположим, что рассматриваемый горный хребет одинаково возвы шается над долинами по обеим его сторонам. Рассмотрим четыре основных случая возникновения фенового ветра.

Если уровень конденсации по отношению к долине находится над горным хребтом, то вал облаков фенового ветра не образуется. Его не будет также и в том случае, когда воздух на наветренных долинах остается неподвижным (не переваливает через горный хребет). Если уровень конденсации находится немного ниже горного хребта, то вал облаков фенового ветра не опускается вдоль подветренных горных склонов. Если уровень конденсации находится на небольшой высоте над уровнем долин, то сохранение вала облаков на подветренной стороне склона зависит от того, выпадают ли осадки на наветренной стороне. Когда осадки не выпадают, вал облаков фенового ветра глубоко опускается вдоль подветренного склона вниз к долине,

Если на наветренном склоне хребта осадки выпадают из облаков, на подветренной стороне вал облаков фенового ветра вскоре исчезает. Происходит это вот почему. На наветренной стороне воздух, поднимаясь, расширяется и поэтому охлаждается на 1°С на каждые 100 м подъема до уровня конденсации. Это вызывает образование облаков. Внутри них от выделения скрытой теплоты поднимающийся воздух охлаждается на каждые 100 м подъема уже примерно на 0,5°С. Если из образовавшихся облаков выпадают обильные осадки, то выпадает значительная часть влаги, содержащейся в них. Перейдя горный хребет, облака исчезают, так как немного влаги, оставшейся в них, быстро испаряется (под влиянием адиабатического нагревания при опускании воздуха). Дальнейшее опускание воздуха вызывает уже нагревание на 1°С на каждые 100 м. Феновый ветер, достигший долины, приносит поэтому с собой неожиданное потепление и сильное падение относительной влажности. При волновом движении одинаковой интенсивности, но при разной степени влагосодержания воздуха наблюдаются большие различия в развитии облаков волнового характера. Так, при значительной влажности воздуха, сплошной облачности и небольшой высоте ее нижней кромки h единственный признак волнового движения — узкая безоблачная щель с подветренной стороны хребта (так называемый феновый глаз или феновая щель).

Верхняя граница фенового вала обычно гладкая. Находится она на высоте десятков или сотен метров над гребнем и нередко описывает нижележащие формы рельефа. Если феновый вал поднимется и приобретет кучевообразные формы, а ротор одновременно приближается к гребню, это первый признак ослабления волнового процесса. Причина — в снижении скорости ветра или возрастающем влиянии конвекции. Феновый ветер чаще бывает с середины октября до середины ноября, несколько реже — с середины марта до середины апреля. В остальное время года он наблюдается чрезвычайно редко.

Роторные (вихревые) облака образуются так. Поток воздуха, падая вниз вдоль подветренного склона, на передней стороне вихря поднимается круто вверх. Он бывает заметен по облакам пыли, которую уносит с собою вверх. Процесс этот ведет к «засасыванию» новых порций воздуха, расположенных ниже восходящих частей волн. Это дает начало образованию роторного восходящего движения Так образуются вихри (роторы) с горизонтальной осью, имеющие с подветренного склона гор узкую и прерывистую полосу восходящих движений, а на противоположной стороне ротора — такую же зону нисходящих движений. Ниже вихря в приземных слоях ветер бывает слабый. Он часто дует в противоположном направлении, т. е. к горам. В отчетливо выраженных роторах скорости вертикальных движений колеблются от 5 до 10 м/сек. Роторы наклонены в сторону ветра и имеют близкое к кругу сечение. 

Обычно роторный поток по вертикали на 50—100% больше высоты превышения горы над долиной. Следовательно, вертикальное развитие роторов зависит от высоты хребтов, вблизи которых они образуются. В большинстве случаев наблюдается развитие лишь одного вихря шод гребнем первой волны. Если образуется несколько волн достаточной амплитуды, может появиться и несколько рядов вихрей, параллельных друг другу, а также и горному хребту.

Роторные облака напоминают по виду отдельные кучевые или слоисто-кучевые, вытянутые в ряд параллельно горному хребту. Иногда они выглядят как сплошная облачная полоса. Однако в некоторых случаях мало выделяющаяся разорванная облачность — единственный признак вихря. Вид этих облаков наглядно свидетельствует о турбулентном движении в области вихря. При внимательном рассмотрении легко заметить, как верхняя часть облака будто непрерывно перетекает через нижнюю

Чечевицеобразные облака — очень красивые и наиболее характерные облака волновых движений в атмосфере. oни образуются на гребнях волн (см. рис 62) в слое волнового движения (СВД), который простирается выше приземного активного турбулентного слоя (АТС). Оба эти слоя разделяет тонкий переходный слой (ПС), где турбулентность очень быстро падает при переходе от слоя АТС к слою СВД.

Чечевицеобразные облака обычно наблюдаются под термическими задерживающими слоями в областях гребней волн на одном или одновременно на нескольких уровнях. Возникают они в области максимальных восходящих движений. Конденсация наблюдается поэтому только на данном участке. Наветренные, четко выраженные края чечевицеобразных облаков расположены обычно на 100—200 м выше, чем подветренные, слабее выражены. Последнее происходит потому, что частицы облака после пересечения уровня конденсации с общим нисходящим движением воздуха требуют определенного периода времени на испарение. Длина чечевицеобразных облаков бывает от нескольких километров до десятков километров, а ширина от нескольких сот метров до 100 км. В зависимости от размера волнового возмущения и его расстояния от препятствия могут наблюдаться один за другим несколько рядов чечевицеобразных облаков, которые, как и вихревые, параллельны друг другу и горному хребту.

В обширной горной местности, где много крупных и в разных направлениях простирающихся хребтов, чечевицеобразные облака располагаются весьма беспорядочно. Они могут иметь различную, иногда необычную форму. Причина этого — взаимное усиление или ослабление волновых движений, вызванных отдельными хребтами. Чечевицеобразные облака бывают и в несколько этажей, обычно в два-четыре Отдельные ярусы могут быть четко отделены друг от друга или сливаться своею средней частью, образуя единое мощное чечевицебразное облако, из которого на разных уровнях выделяются острые наветренные стороны отдельных облаков. Если гребень самой низкой волны не превышает уровня конденсации волны, расположенной выше, то чечевицеобразные облака не соединяются между собой. Если расстояние между слоями (большой относительной влажности и большой амплитуды волн) небольшое, уровень конденсации волны, расположенной выше, перейдет через волну, расположенную ниже Это приведет к соединению чечевицеобразных облаков между собой.

Основания самых низких отдельных чечевицеобразных облаков лишь иногда находятся ниже 3 км, обычно они располагаются на высотах 5—8 км. В высокогорной местности их высота может достигать 10—12 км.

Как уже сказано, слой, где происходят волновые движения воздуха, характерен невозмущенным ламинарным движением. Об этом свидетельствуют и гладкие формы чечевицеобразных облаков. Однако иной раз можно видеть внезапный переход их в разорванные хаотические формы, что указывает на быстрый переход ламинарного потока в турбулентный. Это может происходить только в некоторой части или во всем вертикальном слое атмосферы, охваченном волновым движением. Резкие перемены, вероятно, обусловлены постепенными изменениями некоторых метеоэлементов (ветра, температуры, влажности), которые на определенном этапе приводят к внезапному изменению характеристик (волнового движения. 

Смотрите также

Сергей Николаевич Анохин
В 1952 году в школе летчиков-испытателей вместе со слушателями заходу на посадку по приборам обучались и летчики ЛИИ, для которых это было новостью. В самолет ЛИ-2 садились три-четыре летчика и по ...

КАИ КАИ-12 ПРИМОРЕЦ Учебно-тренировочный планер
КАИ-12 Приморец - двухместный учебный планер. Был разработан и начал строиться предположительно в 1956 году. Начал поступать в планерные клубы и планерные станции в 1958 году. Планер был разработан на ...

Maedo Ku.1 Транспортно-десантный планер
Планер Ku.1 был спроектирован в 1941 году Хироши Сато - профессором Технического Университета Киюши и построен на фирме Maeda Koku Kenkyujo по спецификацией выданной руководством армейской авиации в и ...