ПАДАЮЩИЕ ВЕТРЫ
В некоторых прибрежных районах в разное время года при определенных метеорологических условиях воздух с большой скоростью срывается с вершин гор и всей своей мощью обрушивается на побережье, ломая деревья, нанося повреждения зданиям, срывая суда с якорей и швартовов...
Морской флот, 1980, №11
Общим названием «падающие ветры» объединены прибрежные ветры, наблюдающиеся в предгорных районах некоторых морей. Как и другие локальные явления природы, эти ветры в различных местностях и у разных народов называются по-разному: фен, бора, мистраль, сарма. Их объединяют такие качества, каквнезапность, большая сила и характер воздействия на суда. Немало судов терпело аварии во время боры вблизи Новозе-мельских берегов, у берегов Гренландии, на рейдах таких крупных портов, как Триест, Марсель, Новороссийск.
Например, в январе 1963 года в Новороссийском порту во время жестокой боры два крупных сухогрузных судна: ливанское «Айлос-П» и греческое «Бендита» — были сорваны с якорей и выброшены на берег.
Скорость падающих ветров достигает у поверхности моря 40 метров в секунду, а при порывах 50 — 60. Естественно, они представляют большую опасность для прибрежного судоходства, для стоянки судов на рейде и у причалов, для работы портов.
Так, в Новороссийске в среднем 69 дней в году бывает с борой с максимумом в октябре, из них одна треть дней с ветром скоростью не менее 20 метров в секунду, а наибольшая скорость ветра при боре здесь достигает 50 метров в секунду. Продолжительность новороссийской боры составляет 1 — 3 суток, иногда она доходит до недели. Во время боры в порту практически прекращаются все работы.
При изучении этого явления исследователи обратили внимание на то, что бора бывает, как правило, зимой, причем в тех местностях, где невысокий горный хребет граничит с морем. Бора известна прежде всего на адриатическом побережье Балканского полуострова (в Истрии и Далмации), где она падает исключительно сильными порывами с крутых склонов прибрежных гор. Не менее сильная бора бывает на северо-восточном побережье Черного моря, у западных берегов Новой Земли.
Во всех этих местностях прибрежные горы ограничивают довольно высокую равнину, которая зимой сильно выхолаживается. Над равниной часто образуется область высокого давления, в то время как над морем сохраняется циклоническая область. Из-за этого возникают большие горизонтальные градиенты, которые приводят в движение огромные массы холодного воздуха. Вследствие действия силы тяжести скорость движения воздуха резко возрастает при его перевале через хребет.
Хотя воздух при падении немного нагревается (вследствие адиабатического эффекта, а именно: расширения при увеличении давления во время движения от вершин гор к поверхности моря), однако его первоначальная температура очень низка, горы невысоки, поэтому он приходит вниз сравнительно холодным. Бурное падение холодного воздуха на поверхность бухт создает сильное волнение в прибрежной зоне, при отрицательных температурах водяные брызги вызывают обледенение судов и портовых сооружений. Ледовая броня доходит до 4 метров, что нередко вызывает катастрофические последствия.
Так, 8 февраля 1976 года в результате жестокой боры и низких температур в районе Каботажного мола Новороссийской бухты утонули три научно-исследовательских судна: «Академик Вавилов», «Адмирал Нахимов», «Профессор Арнольди» и погибли три человека.
Интересно, что по вертикали бора распространяется на 200 — 300 метров, а по горизонтали — всего на несколько километров от берега.
Пытливый глаз моряка давно подметил основные черты этого природного явления, и не случайно, что авторами первых печатных работ о боре были моряки. Так, причины происхождения новороссийской боры впервые были исследованы русским моряком-гидрографом капитан-лейтенантом Ф. Ф. Врангелем и опубликованы в 1876 году. Эта работа замечательна тем, что в ней автор, хотя и не совсем точно, далфизическое толкование одной из причин возникновения боры как низвергающегося с гор потока воздуха.
Но можно ли сказать, что бора — сугубо местное явление, наблюдающееся исключительно зимой?
Из газетных сообщений мы узнаем следующее: «15 — 17 мая 1966 года в Анапе, Новороссийске, Геленджике и Туапсе порывы ветра достигали 35 — 40 метров в секунду. Были повреждены плодовые деревья, виноградники, линии электропередачи, сорваны крыши домов и т. п. Штормовой ветер и волны выбросили на берег Цемесской бухты греческое торговое судно, которое не приняло необходимых мер предосторожности». Оказалось, что и в теплое время года в районе Новороссийска ежегодно наблюдается 1 — 2 случая боры.
Анализ атмосферных процессов за эти периоды показал, что во всех случаях новороссийская бора усиливалась до урагана при прохождении через данный участок черноморского побережья холодных фронтов с северо-востока, то есть в это время как бы моделировалась зимняя ситуация: холодный ветер проходил над горным хребтом и падал на побережье. Анализ воздушных масс показал, что средняя разность температуры воздуха на небольшой высоте при прохождении фронта достигает 14-15° С. Но даже при таких сравнительно небольших перепадах температуры скорость боры на побережье возрастает до 30 — 35 метров в секунду.
Механизм образования фена немного иной. Собственное название ветра «фен» (теплый) дает ключ к пониманию природы явления, хотя вначале именно повышенная температура движущегося воздуха была причиной неверного его объяснения. В начале века фен, который часто наблюдался в Альпах, Апеннинах, горах Далмации и других горных районах Европы, считали порождением знойной Сахары.
Но с развитием метеорологии, увеличением сети наблюдательных станций пришло более точное понимание явления. Установлено, что фен образуется благодаря значительной разности между атмосферным давлением в глубине суши и над морем. При прохождении циклона над морем вблизи побережья, когда в глубине суши сохраняется ядро высокого давления, барическое поле формирует потоки воздушных масс, направленные со стороны суши к морю. И если на пути этих потоков (рис. 10,а) встречаются горы, то массы воздуха, накапливаясь за хребтом, начинают медленно подниматься. Температура воздуха (линия АВ на рис. 10,6) при его подъеме падает, а влажность постепенно возрастает и в некоторой точке В достигает максимума.
При дальнейшем подъеме (линия ВС) скорость понижения температуры воздуха меньше, чем на первом участке, так как здесь происходит выделение скрытой теплоты, освобождающейся при конденсации водяного пара. На вершине гребня, где воздух перенасыщен водяным паром (точка С), он начинает конденсироваться, образуя облачный вал, покрывающий весь горный хребет, — возникает характерная «феновая стена». С этой высоты воздух устремляется к морю, нагреваясь с такой же скоростью, с какой он охлаждался при подъеме на
участке АВ, поэтому на побережье он приходит с более высокой температурой и небольшой влажностью.
Так, во время фена 28 февраля 1915 года на Зеленом мысу (под Батуми) температура воздуха поднялась от 10 до 24,4° С, а относительная влажность упала с 95 до 16% за 8 часов.
Рис. 10. Схема образования фена (а) и изменение температуры (б)в восходящем и нисходящем воздухе при фене
Во всем районе, захваченном нисходящим движением воздуха, наступает прояснение («феновый сегмент») и воздух приобретает исключительную прозрачность. Атмосферно-электрические наблюдения, проведенные во время фена, указывают на сильное уменьшение напряжения электрического поля и увеличение числа ионов в воздухе. При этом увеличивается дальность действия радиолокационных станций.
Приведенная выше картина образования фена сильно идеализирована; в действительности условия его возникновения отличаются от простых сухо- или влажноадиа-батических изменений состояния воздуха, представленных на рис. 10. Большую роль играют реальные географические условия: высота гор, их удаленность от побережья, градиент атмосферного давления и т. п. Однако основной «спусковой» механизм фена ясен: это наличие горных хребтов вдоль побережья и соответствующее совпадение атмосферных условий — антициклона над сушей и глубокого циклона над морем. Поэтому фены наблюдаются во всех горных системах, хорошо выражены и часты в районе Черноморского побережья Кавказа, на Адриатике, у западных берегов северной части Южной Америки.
Своеобразной природой обладает еще одно проявление падающего ветра — так называемый стоковый ветер. Появление его связано с нарушением статического равновесия атмосферы вблизи ледяного склона, температура которого значительно ниже температуры в свободной атмосфере на такой же высоте.
Как известно, в нормальных условиях температура воздуха понижается с высотой, причем характер этого понижения зависит от широты места. Однако в отдельных районах созданный обычным градиентом давления ветер, двигаясь над большим пространством холодного плоскогорья, еще более выхолаживается и как бы проваливается ниже той отметки, на которой ему надлежит быть при нормальном профиле температуры.
Создается то самое неустойчивое состояние атмосферы, при котором скорость потока усиливается вследствие действия дополнительного горизонтального градиента давления, вызванного разностью температур воздуха на одной и той же высоте над ледниковым куполом и над поверхностью моря. Ветер приобретает дополнительное ускорение и ураганом обрушивается на побережье.
Такие стоковые ветры, носящие название ледниковых, в огромных масштабах наблюдаются в Антарктиде на склонах материкового плато и в Гренландии вдоль всего юго-восточного берега. Стоковый ветер, имеющий местное название «мистраль», часто наблюдается в Провансе на юге Франции, где воздух бурно и порывисто падает с холодного плоскогорья Севенн к теплому побережью Лионского залива. Интересно, что стоковые ветры могут наблюдаться не только зимой, но и летом, когда выхолаживание обширных равнинных пространств создает предпосылки для их возникновения.
Падающие ветры создают серьезные помехи мореплаванию и работе портов. В это время практически прекращаются перегрузочные работы, зачастую из-за обрыва линий электропередачи не работают некоторые предприятия.
