Ветры и волны в зонах атмосферных фронтов. Пособие для наблюдателей
Ветры и волны в зонах атмосферных
фронтов. Пособие для наблюдателей
К. Сиротов, старший научный сотрудник Гидрометцентра СССР
Т. Сидельников, старший инженер
Атмосферным фронтом называется относительно узкая переходная зона
(полоса) между различными воздушными массами в атмосфере. В нижней
""приземном", слое воздуха ширина таких зон составляет несколько
десятков миль. В полосе фронта, как правило, погода резко меняется; что
весьма опасно для кораблей и судов: возрастает скорость ветра, меняется
его направление, выпадают интенсивные осадки, ухудшается видимость,
значительно увеличивается волнение. Особенно часто (85 - 100% случаев)
наблюдается усиление ветр и волн в зонах холодных фронтов.
Атмосферные фронты над океанами образуются очень часто. Советский
гидролог З. Тирон в своей книге "Ураганы" приводит следующие сведения:
по данным девяти судов погоды в северной части Атлантического океана,
между параллелями 35° - 65° с. ш. С октября 1945 по 1957 г. отмечено
появление около 12300 атмосферных фронтов. При этом наибольшее число их
(1213) зафиксировано в 1953 г., а наименьшее (845) в 1945 г. Установлено
также, что в холодное время года они возникали чаще и были более
активными, чем в летнее время. .
По расчетам специалиста Гидрометцентра СССР А. Кржижановского, за
10-летний период в зонах циклогенеза северных частей Атлантического и
Тихого океанов зимой (в феврале) и летом (августе) отмечалось в среднем
около 28 фронтов в месяц, т. е. ежедневно по одному фронту.
Особенности ветра и волн в зонах фронтов изучены еще недостаточно. В
Гидрометцентре СССР проводился специальный анализ гидрометеорологических
элементов, в результате которого получены важные и интересные выводы и
проверен оригинальный метод расчета фронтального усиления ветра.
Для такого анализа использовались данные судовых гидрометеонаблюдений,
производившихся в зимний период 1978 - 1979 г. и 1979 - 1980 г. в
северной части Атлантического океана. Рассматривались более 200 примеров
встречи судов с холодными фронтами. В большинстве случаев скорость
ветра увеличивалась до 16 м/с и выше, максимальная доходила до 40 м/с,
волнение усиливалось до 4 - 6 м, а наибольшее значение высоты волн
достигало 14 м.
В 1980 г. старший научный сотрудник Гидрометцентра СССР М. Мастерских
разработал метод расчета скорости ветра (для условий холодных фронтов)
по градиенту атмосферного давления (в вдоль фронта) и величине перепада
температуры воздуха в зоне фронта. Так как последняя величина в условиях
морей и океанов неизвестна, то автор рекомендует использовать наиболее
ее вероятное значение, равное 4°С.
Практический расчет скорости ветра производиться по специальной таблице,
составленной М. Мастерских. Проверка данного метода в океане показала
достаточную его точность, особенно для штормовых ветров - со скоростью
15 - 16 м/с и больше. Для них абсолютная ошибка расчетов колеблется в
пределах 3 - 4 м/с, а относительная уменьшается с увеличением скорости
ветра. Так для скорости ветра 15 - 16 м/с ошибки составляют 24 - 25% от
фактической, а для скорости ветра 20 м/с и более они уменьшаются до 8 -
12%; при этом погрешности расчетов с противоположными знаками становятся
равновероятными. Для более слабых ветров (скорость менее 15 м/с) ошибки
расчетов возрастают. Результаты испытаний метода М. Мастерских
подтвердились наблюдениями сухопутными метеостанциями.
Специфические особенности механизма генерации ветровых волн в зонах
атмосферных фронтов до конца еще не исследованы. Единственным путем
получения данных об элементах волн является расчет обычными приемами,
применяемыми для прогнозов волнения. Для этого используют ветер,
скорость которого рассчитывается описанным способом. Опыт Гидрометцентра
СССР подтверждает целесообразность такого метода, ибо погрешности
расчетов высот волн при этом находятся в пределах ошибок, допускаемых
при прогнозах волнения.
Скорость ветра (м/с) в зонах холодных фронтов
при различных градиентах давления вдоль фронта