Что такое накопление ветра
Терминология, применяемая в прогнозах погоды и штормовых предупреждениях
Терминология, применяемая в краткосрочных прогнозах погоды общего назначения и штормовых предупреждениях
(в соответствии с Руководящим документом РД 52.27.724-2009 «Наставление по краткосрочным прогнозам погоды общего назначения»)
В краткосрочных прогнозах погоды общего назначения указывается следующие метеорологические величины (элементы): облачность, осадки, направление и скорость ветра, минимальная температура воздуха ночью и максимальная температура днем (в ˚С), а также явления погоды. В табл. 1–5 приведены термины, используемые в прогнозах для различных метеорологических величин (элементов), явлений погоды и соответствующие им количественные характеристики.
Для учета специфики ожидаемого синоптического процесса и/или влияния региональных особенностей территории, по которой составляется прогноз, в случае если прогнозируемые метеорологические величины и явления погоды в отдельных частях территории будут значительно различаться, выполняют посредством детализации прогноза, применяя дополнительные градации. Для выделения отдельных частей территории используют характеристики географического положения (запад, юг, северная половина, центральные районы, правобережье, прибрежные районы, пригороды и др.), а также особенности рельефа местности (пониженные места, низины, долины, предгорья, перевалы, горы и т.д.).
Детализация прогноза по территории или пункту с использованием дополнительной градации и терминов «в отдельных районах» или «местами» допускается, как правило, при наличии влияния (воздействия) атмосферных процессов (явлений) мезометеорологического масштаба:
— ливневых осадков, гроз, града, шквала, связанных с развитием интенсивной конвекции;
— туманов и температуры воздуха (включая заморозки в воздухе и на почве), обусловленных влиянием особенностей рельефа местности или радиационными факторами (притоком солнечной радиации в атмосферу и на земную поверхность, ее поглощением, рассеянием, отражением, собственным излучением земной поверхности и атмосферы).
С целью учета влияния радиационных факторов допускается детализация прогноза температуры воздуха с использованием дополнительной градации и терминов «при прояснениях», «при натекании облаков».
Использование в прогнозе погоды терминов «местами» или «в отдельных районах (пунктах)» подразумевает, что ожидаемое явление погоды или значение метеорологической величины будет подтверждено данными наблюдений не более чем 50% метеорологических наблюдательных подразделений, находящихся на территории, по которой составлен прогноз.
Термины, применяемые в прогнозах облачности
Количество облаков в баллах
Ясно, ясная погода, малооблачно, малооблачная погода, небольшая облачность, солнечная погода
До 3 баллов облачности среднего и/или нижнего яруса или любое количество облачности верхнего яруса
Переменная (меняющаяся) облачность
От 1-3 до 4-7 баллов нижнего и/или среднего яруса
Облачно с прояснениями, облачная погода с прояснениями
4-7 баллов облачности нижнего и/или среднего яруса или сочетание облачности среднего и нижнего яруса общим количеством до 7 баллов
Облачно, облачная погода, значительная облачность, пасмурно, пасмурная погода
8-10 баллов облачности нижнего яруса или плотных, непросвечивающих форм облаков среднего яруса
Если в течение полусуток ожидается значительное изменение количества облачности, то разрешается использовать две характеристики из терминологии, приведенной в таблице 1, а также применять слова «уменьшение» или «увеличение». Например: Утром малооблачно, днем увеличение облачности до значительной.
Термины, применяемые в прогнозах осадков
В прогнозах погоды и штормовых предупреждениях используются термины, характеризующие факт отсутствия или наличия осадков, при наличии осадков – их вид (фазовое состояние), количество, продолжительность (рекомендуется, но не обязательно). Термины и соответствующие им количественные величины для жидких и смешанных осадков приведены в табл. 2а, для твердых осадков – в табл. 2б.
Кол-во осадков, мм/12 час
Без осадков, сухая погода
Небольшой дождь, слабый дождь, морось, моросящие осадки, небольшие осадки
Дождь, дождливая погода, осадки, мокрый снег, дождь со снегом; снег, переходящий в дождь; дождь, переходящий в снег
Сильный дождь, ливневый дождь (ливень), сильные осадки, сильный мокрый снег, сильный дождь со снегом, сильный снег с дождем
То же для селеопасных районов
То же для Черноморского побережья Кавказа
Очень сильный дождь, очень сильные осадки (очень сильный мокрый снег, очень сильный дождь со снегом, очень сильный снег с дождем)
То же для селеопасных районов
То же для Черноморского побережья Кавказа
Сильный ливень (сильные ливни)
То же для Черноморского побережья Кавказа
≥30 мм за период ≤ 1 ч
≥50 мм за период ≤ 1 ч
Кол-во осадков, мм/12 час
Без осадков, сухая погода
Небольшой снег, слабый снег
Сильный снег, сильный снегопад
Очень сильный снег, очень сильный снегопад
Для более детальной характеристики ожидаемого распределения количества осадков по территории в прогнозе рекомендуется использовать дополнительные (как правило, соседние) градации количества осадков, допускается также применение терминов «в отдельных районах» и «местами».
Например: Во второй половине дня по области ожидаются грозовые дожди, местами сильные ливни.
Для характеристики вида осадков (жидкие, твердые, смешанные) применяются термины: «дождь», «снег», «осадки». Термин «осадки» можно применять только с обязательным дополнением одного из терминов, приведенных в табл. 3.
Характеристика смешанных осадков
Дождь и снег одновременно, но преобладает дождь
Снег и дождь одновременно, но преобладает снег; тающий снег
Снег, переходящий в дождь
Сначала ожидается снег, а затем дождь
Дождь, переходящий в снег
Сначала ожидается дождь, а затем снег
Снег с дождем (дождь со снегом)
Чередование снега и дождя с преобладанием снега (дождя)
Для качественной характеристики продолжительности осадков рекомендуется применять термины, приведенные в табл. 4.
Общая продолжительность осадков, час
Кратковременный дождь (снег, дождь со снегом, снег с дождем, мокрый снег), снег (мокрый снег) зарядами
Если в прогнозах указывается «небольшая облачность» или «малооблачная погода», то термин «без осадков» разрешается не использовать.
Термины, применяемые в прогнозах ветра
В прогнозах погоды и штормовых предупреждениях указывают направление и скорость ветра. Разрешается использовать детализацию прогноза характеристик ветра (направления, скорости) по частям территории. Направление ветра указывают в четвертях горизонта (откуда дует ветер): северо-восточный, южный, юго-западный и т.д.). Если в течение полусуток ожидается изменение направления ветра в пределах двух соседних четвертей горизонта, то указывается две соседние четверти; если ожидается изменение направление ветра более чем на две четверти горизонта, то используется термин «с переходом». Например: 1. Ветер юго-восточный, южный.
2. Ветер южный с переходом на северо-западный.
В прогнозах погоды и штормовых предупреждениях указывают максимальную скорость ветра при порывах в метрах в секунду (далее – максимальная скорость ветра) или максимальную среднюю скорость ветра, если порывы не ожидаются.
Примечание: максимальная средняя скорость ветра – это наибольшая средняя скорость ветра, которая ожидается в любой 10-минутный интервал времени в течение времени периода действия прогноза или штормового предупреждения.
В прогнозах погоды и штормовых предупреждениях скорость ветра указывают градациями с интервалом не более 5 м/с. При слабом ветре (скоростью ≤5 м/с) разрешается не указывать направление или использовать термин «слабый, переменных направлений».
Если ожидается, что в течение полусуток скорость ветра будет значительно меняться, то указание на эти изменения формулируется с помощью терминов «ослабление» или «усиление» с добавлением характеристики времени суток.
Например: Ветер южный 3-8 м/с с усилением во второй половине дня до 20 м/с (т.е. максимальная скорость ветра при порывах достигнет 15-20 м/с).
При прогнозировании шквала направление ветра не указывается. Рекомендуется применять термины «шквалистое усиление ветра до …. м/с» или «шквал до … м/с» с указанием максимальной скорости ветра.
Например: при грозе шквалистое усиление ветра до 20-25 м/с (или шквал до 25 м/с).
В прогнозах погоды помимо количественного значения скорости ветра может применяться качественная ее характеристика в соответствии с таблицей 5.
Геологическая деятельность ветра
Методические рекомендации
Ветер – один из наиболее могущественных природных факторов, изменяющих лик Земли. Геологическая деятельность ветра связана с динамическим воздействием воздушных струй на горные породы и выражается в разрушении, размельчении пород, сглаживании и полировке их поверхностей, перенесении обломочного материала и отложении его на поверхности Земли (континентов и океанов). Интенсивность эолового процесса зависит от типа и скорости ветра. При скорости ветра 4,5–6,7 м/с переносится пыль, 9,3–15,5 м/с – песок, 19 м/с – гравий, а во время сильных ураганов со скоростью ветра более 23 м/с может переноситься гравий.
О значительной силе ветра по переносу взвешенных частиц свидетельствует перемещение пепла от извержения вулкана Кракатау (1935) в верхних слоях тропосферы, вокруг земного шара в течение почти двух лет. В 1935 году в районе города Линкольн штата Небраска за 4 дня ветер принес пыльную бурю, из которой выпал осадок пыли до 40 т на 1 км2.
Скорость ветра быстро изменяется в пространстве, вследствие чего продолжительность нахождения в воздухе частиц разной величины сильно различается. Частицы размером больше 1 мм быстро осаждаются на небольшом расстоянии от места захвата. Частицы мельче 0,1 мм могут находиться в тропосфере во взвешенном состоянии в течение нескольких дней и даже недель, переносясь воздушными массами на большие расстояния. Обнаружено, что пыль из пустынь Северо-Восточного Китая не только разносится над окружающей территорией Азии, но даже доносится до Гавайских островов, находящихся в центре Тихого океана.
Установлено, что тонкие пылеватые и высокодисперсные частицы, попадая в тропосферу, образуют аэрозоли. Средняя продолжительность нахождения в тропосфере терригенных (от лат. terra — земля, суша) аэрозольных частиц, поступивших туда с поверхности суши, около 5-7 дней, а затем они вымываются атмосферными осадками. По этой причине на поверхности высокогорных ледников постоянно осаждается тонкая атмосферная пыль. Замечательно то, что в тропосфере все время поддерживается одинаковое содержание аэрозолей над континентами. Следовательно, между поверхностью суши и тропосферой непрерывно происходит циклическая миграция твердого вещества в форме мельчайших твердых частиц. Суммарный захват ветром тонких твердых частиц с поверхности всей мировой суши составляет более 5 млрд т в год. Из этого количества примерно 4 млрд т возвращается с атмосферными осадками на поверхность континентов, а свыше 1,5 млрд т выпадает на поверхность Мирового океана и затем входит в состав морских осадков.
Ветер может разрушать горные породы, переносить обломочный материал, отлагать его в определённых местах. Чем больше скорость ветра, тем сильнее производимая им работа.
Благоприятные условия для проявления деятельности ветра:
1) резкие суточные изменения температуры;
2) незначительное количество осадков, выпадающих редко, нерегулярно;
3) превышение испарения над осадками (в 5-15 раз);
4) разрежённость или отсутствие растительного покрова;
5) частые ветры большой силы;
6) наличие материала, способного перемещаться ветром.
Разрушительная работа ветра производится путём воздействия на рыхлый материал воздушных струй (дефляция) и при помощи тех твёрдых частиц, которые он несёт (корразия).
Кроме плоскостной дефляции существует ещё и бороздовая дефляция. В узкой щели или борозде сила ветра больше и весь рыхлый материал развевается оттуда в первую очередь. Таким образом растут и углубляются колеи дорог, узкие расщелины, особенно в мягких породах. В Средней Азии в лёссах можно видеть выемки дорог глубиной до 6 м, а в лёссах Китая на месте дорог образуются узкие каньоны глубиной до 30 м.
Эоловый перенос. Работа ветра особенно заметна при переносе мелкого обломочного материала. Ветер способен перенсить пылеватые частицы, песчинки и даже камешки. Материал переносится ветром порой на огромные расстояния (пыль и песок из Афганистана переносится в Каракумы, из Сахары пассатным ветром в Атлантический океан на расстояние 2-2,5 тыс. км. Особенно далеко может переноситься пыль, поднятая на большую высоту. Например, пепел вулкана Кракатау во время извержения 1883 года облетел земной шар и держался в воздухе около трёх лет, вызывая в ряде мест розовые зори, «кровавые» дожди.
Глинистые и пылеватые эоловые отложения возникают за счёт осаждения мелких частиц, переносимых во взвешенном состоянии, иногда очень высоко. Такие отложения могут отлагаться на значительном удалении от областей развевания. Песчаные эоловые отложения образуются из крупных частиц, перемещаемых или перекатываемых ветром у самой поверхности. Поэтому эоловые пески распространены в непосредственной близости от областей развевания.
По окраинам песчаных пустынь часто происходит накопление пылеватых частиц размером 0,05-0,01 мм. При уплотнении они образуют лёсс. Это очень пористая порода (пористость 42-50%). Многие поры появляются в результате разложения стеблей и корешков растений. В результате образуются вертикальные канальцы. Типичный лёсс не имеет слоистости. Характерна сильная карбонатность и присутствие известковых стяжений, называемых журавчиками. В отличие от песков лёсс мало сыпуч, в связи с чем при дефляции и размыве в нём образуются овраги с очень крутыми склонами. Мощность достигает 100 м. Встречается лёсс в Китае, Средней Азии и др.
Формы эоловой аккумуляции.
Во многих областях Европы с песчаным покровом широко распространены древние дюны, уже не перерабатываемые ветром и заросшие сосновыми лесами (Припятское Полесье, Мещерская низина к востоку от Москвы). Это свидетельство иного климата в недавнем геологическом прошлом.
Эоловая рябь наблюдается на поверхности всех отмеченных форм, а часто и на выровненных участках песков. Это мелкие валики, образующие также серповидно изогнутые цепочки, напоминающие мелкую рябь на воде.
Пустыни. Геологическая работа ветра наиболее сильно проявляется в пустынях, распространённых на всех континентах в тропиках, субтропиках и южной части умеренных поясов. Резкие колебания температуры создают в пустынях условия для возникновения постоянных или периодических сильных ветров.
Песчаные пустыни наиболее распространены вследствие большой устойчивости кварца, из которого состоят песчинки. В песчаных пустынях особенно хорошо выражены все те бугристые и грядовые Формы, о которых говорилось ранее.
Глинистые пустыни располагаются по краям или внутри песчаных пустынь. Глинистые частицы, принесённые ветром или водой во время паводков, быстро уплотняются. Выпадающая на поверхность такыра дождевая вода не проникает в глубину, скапливается, образуя обширные, но очень мелкие озёра. После испарения такого озера разбухшая поверхность дна высыхает, сокращается в объёме, в связи с чем образуются многочисленные трещинки высыхания, разбивающие поверхность на многоугольники. Трещины часто забиваются песком и пылью, но на гладкой поверхности последние обычно сносятся ветром. Вот почему среди песчаных пустынь такыры хорошо сохраняются.
Лёссовые пустыни получают материал путём выдувания из каменистых пустынь или намыва водой с окрестных гор. Воды, стекающие во время дождей и снеготаяния по поверхности адыров, обычно расчленяют её густой системой ветвистых оврагов, так что чаще всего рельеф неровный. Эти пустыни при использовании искусственного оршения могут быть превращены в очень плодородные земли.
Таким образом, геологическая работа ветра состоит из следующих процессов:
1) разрушения горных пород (дефляция и корразия);
2) переноса – транспортировки разрушенного материала;
3) эолового отложения (эоловая аккумуляция).
Дефляция наиболее сильно проявляется в узких горных долинах, в сильно нагреваемых пустынных котловинах, где часто возникают пыльные вихри. Именно дефляцией объясняется происхождение бессточных глубоких котловин в пустынях Средней Азии, Аравии и Северной Африки, дно которых опущено на многие десятки и сотни метров ниже уровня Мирового океана. Классическим примером проявления локальной дефляции служит котловина Катар в Сахаре, дно которой находится ниже уровня Мирового океана на 134 м, или впадина Карагие в Закаспии, дно которой опущено ниже отметки уровня Мирового океана на 132 мм. Часто днища таких эоловых котловин покрыты тонким слоем солей, которые образуются в виде кристаллов при испарении подземных и поверхностных вод во время сильнейших засух.
Наибольшее количество песка, гонимого ветром, наблюдается в нижних, приземных слоях воздушного потока (до 1-2 м), где и происходит максимальная корразия. Сильные и частые удары песка подтачивают скалы в основании. Так в результате корразии и дефляции возникают скалы-останцы своеобразных очертаний, когда верхние расширенные части покоятся на относительно тонких и коротких подставках. Нередко встречаются грибообразные формы (рис. 1).
Рис. 1. Грибообразная форма корразии
При ветрах одного направления часто образуются корразионно-дефляционные ниши, небольшие пещеры, котлы. В неоднородных породах, состоящих из минералов различной стойкости, под ударами песчинок, получающих вращательное движение (вследствие турбулентного, или вихревого, характера движения атмосферы), высверливаются небольшие углубления — ячеи. Так возникают ячеистые скальные поверхности, напоминающие пчелиные соты в несколько увеличенном виде (рис. 2).
Рис. 2. Ячеистая поверхность туфов – результат выветривания и деятельности ветра
В результате корразии возникают эоловые ограненные камни в виде трехгранников или многогранников с блестящими отполированными гранями и относительно острыми ребрами между ними. Но корразия проявляется и на горизонтальной глинистой поверхности пустынь.
Захвату ветром тонких частиц с поверхности рыхлых отложений и почвы препятствует только густая древесная растительность. Поэтому развевание почв в лесной зоне минимально, а на территории степей ветровая эрозия возрастает по мере уменьшения степени покрытия почвы травянистой растительностью. Большой ущерб почвам степей наносят сильные сухие ветры, развевающие рыхлый плодородный слой распаханных почв, так называемые черные бури. Свое название они получили из-за сильного потемнения атмосферы, насыщенной черной пылью развеянного верхнего горизонта почв. Черные бури возникают при скорости ветра 10-12 м/сек, но наибольшей интенсивности они достигают при скорости 15 м/сек и больше. В 1928 г. подобная буря охватила пространство от Дона до Днепра, причем площадь выдувания составила около 200 тыс. км2, а область потемнения атмосферы — 470 тыс. км2. Ветер, дувший со скоростью 10 м/сек, выдувал почву в отдельных местах до глубины 12 см и более. Количество выдуваемой почвы достигало 120-124 т с гектара.
Наиболее сильно воздействие ветра проявляется в пустынях, где защитная роль растительности минимальна. Тонкая пыль постоянно присутствует в воздухе пустынь, снижая его прозрачность. Постоянные ветры выносят огромное количество пыли из пустынных регионов, вызывая запыленность тропосферы соседних областей. Эти ветры в разных странах получили особые названия. Таковы афганец, поражающий равнины Средней Азии, североафриканский сирокко, периодически иссушающий прибрежные районы Средиземного моря.
Действие ветра в пустынях настолько сильно, что оно распространяется не только на пылеватые частицы, но также вызывает непротяженный перенос и перекатывание более крупных песчаных частиц. При этом образуются особые эоловые формы рельефа (Эол — бог ветра в греческой мифологии) – формы рельефа, возникающие в результате деятельности ветра: корразии, дефляции, аккумуляции, к которым относят дюны, барханы, гряды и др. Примером может служить барханно-грядовый рельеф песчаных пустынь Средней Азии, образованный в результате перевевания аллювиальных отложений, песчаных пустынь Аравийского полуострова и африканской Сахары. Наиболее распространенными формами эолового рельефа являются барханы, гряды, дюны и эоловая рябь (рис. 3).
Одновременно с дефляцией и переносом (транспортировкой) частиц ветром происходит и аккумуляция, в результате которой образуются особые типы континентальных эоловых отложений. Выделяют два главных генетических типа эоловых отложений: эоловые пески и эоловые лессы.
Эоловые пески – характеризуются хорошей окатанностью и отсортированностью, размер зерен преимущественно 0,25–0,1 мм. В составе преобладает минерал кварц – весьма устойчивый к длительной транспортировке эоловым путем, в отличие от менее стойких минералов гидрослюды и полевых шпатов. По косой и перекрещивающейся слоистости можно определить преобладающее направление транспортировки.
Эоловый лесс – поверхностные покровные отложения палевого (буровато-желтого) цвета, пористые и водопроницаемые, состоящие на 80–90% из обломочных частиц размером от 0,01 до 0,1 мм, с небольшим количеством высокодисперсных минералов. В минеральном составе мелкообломочных частиц преобладает слабоокатанный кварц, в составе пылеватых частиц присутствует кварц, полевой шпат, роговая обманка, слюда. Для лессов характерна высокая пористость (до 70%) и высокая просадочность под нагрузкой и при увлажнении. В естественных обнажениях часто обнажаются в виде столбчатых вертикальных отдельностей (рис. 4).
Рис. 4. Вертикальные обрывы, сложенные лессом
Лессы залегают сплошным покровом на водоразделах и междуречных пространствах, занимают огромные площади в Европе, Азии, Северной Америке, но не распространяются в пределы тропического пояса. Мощность эолового лесса составляет от нескольких метров до 1000 и более метров. Наибольшая мощность лессовых пород зафиксирована в Китае, где лесс сформировался за счет выноса пылевого материала из пустынь Центральной Азии. Состав атмосферных пылеватых осаждений весьма близок, практически аналогичен составу лессов.
Образование лессов происходило на протяжении последнего миллиона лет. В мощных толщах лесса присутствует несколько горизонтов древних погребенных почв. Это указывает на то, что периоды активного накопления аэральных пылеватых осадков прерывались периодами прекращения дефляции и ветрового переноса минеральной пыли, а аэрально-пылеватые осадки преобразовались под воздействием почвенных и гипергенных процессов и приобретали микростроение, характерное для лессов. В процессе формирования лессов в них возникали специфические карбонатные конкреции (так называемые лессовые куколки), присутствие которых свидетельствует о том, что формирование лессов происходило в условиях засушливых, но не пустынных ландшафтов.
Таким образом, формирование лессовых толщ происходило в две стадии: стадия накопления аэральных пылеватых осадков и стадия превращения их в лессы. На протяжении плейстоцена имело место несколько эпох лессообразования. Есть основания предполагать, что активное развеивание и аккумуляция аэральной пыли происходили во время стабилизации и отступания покровных ледников, а преобразование пылеватых аккумуляций в лессы — в межледниковые периоды.
Экологическая роль геологической деятельности ветра. В результате площадной дефляции в областях многих стран возникают суховеи, способные «поднять и перенести» рыхлый почвенный материал и отложить его на новом месте. Например, от суховеев сильно страдают черноземы России в Воронежской, Тамбовской областях и др., а на территории Калмыкии ветер выносит рыхлый материал, и местами формируется почти каменистая пустыня, в Украине интенсивно развивающаяся дефляция уничтожает огромные площади посевов. Наиболее интенсивно дефляция проявляется в местах деятельности человека: сельскохозяйственное освоение земель, вырубка леса, выпас скота. Почвы лишаются зеленой защиты. К примеру, в низовьях Миссисипи вырубка леса в Коста-Рике обусловила снижение уровня рек, изменение климата и появление сильных ветров.
Дюны и барханы под действием ветра перемещаются и наносят ущерб человеку. Известны примеры, когда наступающие пески засыпали целые города. Например, в Африке в XIV в. был засыпан большой оазис Абиуэр и другие города. В настоящее время пески движутся в Африке, Азии, Прибалтике и других местах. Ряд районов Средней Азии, Закаспия и Калмыкии подвергаются нашествию песков, которые засыпают сады, огороды, дома, водоемы; при этом понижается уровень грунтовых вод, и люди вынуждены уходить с обжитых мест.
В основном эоловая деятельность наносит ущерб среде обитания человека. Разработаны специальные меры по защите от эоловой деятельности: сажают деревья, кустарники, травы, корни которых скрепляют рыхлые образования, а сам растительный покров защищает коренные породы от прямого действия ветра; на пути преобладающего направления ветра строят преграды, ослабляющие силу ветра и изменяющие его направление; пески покрывают защитной полимерной пленкой; в районах ветров-суховеев создаются специальные посадки – лесозащитные полосы и т.д.