Как образуется погода

Прогноз интересует всех

Вряд ли кто из нас сможет прожить хотя бы несколько дней и при этом ни разу не поинтересоваться погодой (рис. 1).

Каждый день, проснувшись поутру, мы сознательно или бессознательно, но все равно хотя бы мельком бросаем взгляд в окно: какая там погода? Безоблачное ли небо или хмурые грозовые тучи? Моросит ли дождь или лишь легкий ветерок шевелит листья деревьев? А какова на улице температура воздуха? Хорошо, если в летний день термометр показывает двадцать пять градусов тепла, а небом безраздельно владеют ослепительные солнечные лучи… Но даже при этом нас все же тревожит мысль: а что, если через час-два погода вдруг возьмет, да и резко испортится? Что же тогда надеть на себя? Брать с собой зонтик или не брать? Нет, решаем мы, лучше все же подстраховаться, и прослушать по радио прогноз погоды…

А из радиоприемника голос диктора доносит до нас известия о том, что по Карибским островам пронесся очередной тайфун разрушительной силы, что Эфиопию поразила такая небывалая засуха, какой не помнят и древние старики, что в Европе среди лета вдруг выпал снег, а в Антарктиде зарегистрирован очередной рекорд низкой температуры воздуха… Но вот наконец по местному телеканалу сообщают, что в ближайшие двенадцать часов в Самаре ожидается погода без осадков, ветер будет юго-восточный, слабый, температура к середине дня поднимется с двадцати двух до двадцати семи градусов тепла, а вот давление и влажность воздуха останутся прежними. Вот и хорошо, облегченно вздыхаем мы – значит, зонтик с собой брать не нужно…

Но как же дружно мы все порой ругаем синоптиков, когда после оптимистического прогноза погоды, возвращаясь вечером с работы, нам приходится стоять на автобусной остановке под проливным дождем среди множества таких же легковерных и мокрых людей, опрометчиво не захвативших из дома зонтика!

Впрочем, справедливости ради следует сказать, что специалистам гидрометцентра от нас достается не так уж и часто. Просто мы вспоминаем об этих людях главным образом лишь тогда, когда их предсказания не сбываются. Если же синоптики оказываются правы (а чаще всего именно так и бывает), то мы в своей повседневной суете их точности просто не замечаем: мол, правильно предсказать дождь - это очень просто и даже нечто само собой разумеющееся.

Между тем мало кто из обычных людей знает о том, насколько сложное это дело - составить для каждой отдельной местности верный прогноз погоды! Не раз приходилось слышать рассказы о том, что порой даже в небольшом селе бывает так, что после дождя одна его половина оказывается покрытой лужами, а во второй земля по-прежнему остается сухой. А происходит все это потому, что во время ливня деревенька попадает на самую границу дождевой полосы. Стало быть, прогноз погоды в отношении осадков, выданный по радио, каким бы он ни был, для одной части этого села оказался бы верным, а вот в другой он дал бы повод ругать синоптиков. И если такое порой происходит даже на очень небольшом участке местности, что же говорить о точном предсказании погоды на достаточно обширной территории (рис. 2).

Далеко над океаном

Где-то над обширными пространствами в тропической зоне Северной Атлантики солнечные лучи в течение нескольких весенних дней беспрепятственно владели лазурным небом. Они до последней молекулы прогрели огромную воздушную массу над водной поверхностью размером в сотни километров, напитали воздух океанской влагой и свежестью, и вся эта атмосферная масса медленно тронулась в дальний путь на восток. И лишь метеорологи знали, что примерно в это же самое время по другую сторону планеты, над ледяной пустыней Арктики, где весна еще и не думала наступать, возник другой воздушный «островок». В отличие от атлантического, он был весьма холодный и сухой. Эта арктическая воздушная масса довольно быстро пересекла Сибирь и Северный Казахстан, постепенно отклоняясь к западу.

На снимках из космоса специалистам было прекрасно видно, как друг навстречу другу движутся два заклятых врага. С востока на территорию Европейской России шла воздушная «глыба» из полярного пространства, очень холодная и почти не имеющая в себе влаги, а с запада - теплая и влажная масса атлантического воздуха, в которой в силу законов физики оказались «растворенными» целые озера воды. Прошло всего пару дней с момента их зарождения, и метеорологам уже без всяких приборов стало ясно: пути двух соперников неминуемо должны пересечься. Столкновение это и произошло мартовским днем в небе Среднего Поволжья.

Так как холодный воздух оказался чуть-чуть расторопнее, он первым занял небо над нашим краем. В результате с утра в Самаре резко похолодало, но уже к середине дня на город с запада надвинулась атлантическая воздушная масса. Как более теплая и легкая, она поднялась над арктическим пришельцем и напала на него сверху. Но при этом подъеме, а также при контакте с морозным воздухом она сама стала постепенно охлаждаться, из-за чего на землю выплеснулся весь ее «груз» - принесенная с океана влага.

Дело в том, что способность воздуха поглощать водяной пар сильно зависит от его температуры. При плюс 25 градусах в кубометре воздушного объема «растворяется» двадцать два грамма воды, а минус 25 - всего один грамм. Следовательно, при охлаждении кубометра воздуха на пятьдесят градусов из него в виде жидкости выльется 21 грамм «лишней» влаги. Если же говорить о целом воздушном столбе с основанием в один квадратный метр и высотой в километр, то из него при понижении температуры на землю в виде осадков должно выпасть не менее двух ведер воды.

И был настоящий смертный бой, в ходе которого теплая воздушная масса, словно танковая дивизия, теснила на восток холодную, непрерывно обстреливая ее тяжелыми зарядами дождя и мокрого снега. Между прочим, это не преувеличение: в метеорологии при описании подобных атмосферных процессов и в самом деле используются военные термины. Так, граница между разными по своим свойствам воздушными массами именуется не иначе, как «линия фронта». Название это, конечно же, для данного случая очень точное, и оно словно подчеркивает - на невидимом небесном фронте и в самом деле идет настоящее сражение. И в этой битве холодный воздух вовсе не собирался легко сдаваться; во многих местах он контратаковал теплую воздушную массу, прорывая фронт и глубоко вторгаясь в расположение противника. В таких местах рождались атмосферные вихри, настоящие воздушные воронки; они пронесли вдоль всей фронтальной зоны мокрые метели, переходящие в дождь.

На земле же при этом все происходило точно так, как в известной поговорке: «Паны дерутся, а у холопов чубы трещат». Атмосферное сражение теплого и холодного воздушных фронтов, как это регулярно у нас бывает в весеннее межсезонье, вызвало серьезные затруднения в нормальной жизни городов и поселков. Сверху на населенные пункты обрушились тонны влажного снега и воды, что вызвало гололед и пробки на автомобильных дорогах, обледенение на линиях электропередач, а на железнодорожных магистралях - глубокие заносы.

Но рано или поздно это сражение все же закончилось. Теплая воздушная масса одержала в нем полную победу, выбив холодного пришельца далеко на восток. В Самаре стало значительно теплее, прекратились обложные дожди и постепенно ушли атмосферные вихри. О недавней воздушной битве все еще напоминала лишь слабая морось. А вскоре и она истощила себя, поскольку вся лишняя влага, скопившаяся в воздухе, уже перешла в жидкое состояние и вылилась на землю в виде снега и дождя. Результаты же этой победы атлантического гостя, как всегда, подсчитали метеорологи: оказалось, что во многих населенных пунктах области за сутки выпало до полумесячного среднего количества осадков!

Невидимый фронт

Такие столкновения воздушных масс в атмосфере Земли - вещь очень обычная, и для природы совершенно необходимая. Ведь именно такие бои на невидимом фронте как раз и обеспечивают поверхность планеты атмосферными осадками. Если бы таких сражений не было, то огромные пространства континентов навсегда остались бы сухими и бесплодными, лишенные всяких признаков жизни. Но такого в природе не бывает: воздушные массы двигаются, что для человека и создает ощущение ветра разной силы.

Пока что самый мощный ветер в нашем городе был отмечен 26 октября 1973 года, когда его скорость достигала 28 метров в секунду. Чуть-чуть не дотянул до этой величины ураган, который в течение нескольких часов бушевал в нашем городе 11-12 февраля 1970 года - тогда воздух носился по нашим улицам со скоростью до 27,7 метра в секунду. При этом некоторые села в окрестностях Куйбышева в те дни испытали и вовсе жесточайший шторм. Так, 26 октября 1973 на территории Поволжской АГЛОС ветер носился со скоростью до 40 метров в секунду, а в Смышляевке 11 февраля 1970 года - аж до 41 метра в секунду.

Остается ответить на вопрос: почему же в газовой оболочке Земли возникают подобные воздушные острова, отличающиеся от остальной атмосферы по температуре и содержанию водяного пара, и почему они ко всему прочему начинают двигаться с такой скоростью? Объяснение этому довольно простое: оказывается, все подобные атмосферные неоднородности порождаются энергией Солнца. Ведь лучи нашего вечного светила по-разному нагревают различные участки земной поверхности. При этом соотношение принятого им и отраженного тепла в каждом конкретном случае определяется свойствами данной местности. Например, данный участок может быть как закрыт облаками, так и открыт, снежным покровом на нем может уже растаять или, наоборот, сохраниться. А еще здесь может расти либо лес, либо степная трава. Есть также десятки других факторов, из-за которых соответствующие точки атмосферы над землей или океаном прогреваются в разной степени. Если же воздух над одним участком нагреется сильнее, чем над другим, то теплая масса, как более легкая, сразу начинает подниматься вверх, а на ее место тут же притекает воздух холодный. В итоге возникают ветры; именно так ощущаются нами перемещения воздушных масс близ поверхности земли.

Пути нагретых и охлажденных «воздушных глыб» неисповедимы. Необязательно холодный воздух вытесняется теплым, часто бывает и наоборот - все зависит от того, у кого из «соперников» первоначальные скорость и масса оказываются больше. Если при столкновении холодный воздух движется медленно, то его фронтальная часть обычно перемещается вперед тупым клином, оттесняя наверх теплую массу, как более легкую. Поэтому в данном случае непосредственно перед линией раздела разнотемпературных масс на горизонте появляется полоса кучево-дождевых облаков, из которых на землю выпадают мощные ливни, очень часто с грозами. А после прохождения холодного в данной точке земной поверхности давление воздуха резко возрастает, а температура понижается. Одновременно слоисто-дождевые облака из теплой воздушной массы, вытесненной холодным «агрессором» в верхние слои атмосферы, продолжают поливать землю обложными осадками.

Немного по-другому формируется погода в данной местности при прохождении через нее холодного фронта второго рода. Его скорость всегда в полтора-два раза выше, чем у первого, и потому передняя часть такого фронта в разрезе имеет форму не клина, а вала, который несет на себе мощные ливневые облака. Его скорость в полтора-два раза выше, чем у первого, и потому передняя часть такого фронта в разрезе имеет форму не клина, а вала, который несет на себе мощные ливневые облака. Вследствие столь стремительного наступления теплый воздух очень быстро проходит фронтальную зону, затем резко охлаждается - и выплескивает из себя на землю всю лишнюю влагу, после чего уже остывшим он снова опускается вниз. За фронтом второго рода никогда не наблюдается ни облачного слоя, ни обложных осадков. Если мы окажемся в зоне прохождения холодного фронта второго рода, то мы будем свидетелями резко изменившейся погоды со шквалами, ветрами рекордной силы, сильнейшими ливнями, а после окончания бури - быстрым похолоданием и резким изменением направления ветра (рис. 3, 4).

(Подписи к рисункам №№ 3 и 4.

3. Виды атмосферных фронтальных разделов.

А – схема вертикального разреза теплого фронта; Б – схема вертикального разреза холодного фронта первого рода; В – схема вертикального разреза холодного фронта второго рода.

4. Схема образования циклона.

1 - холодный фронт; 2 – теплый фронт; 3 – направление движения циклона; 4 – направление ветра; 5 – область обложных осадков; 6 – область моросящих осадков; 7 – область ливневых осадков.

Облака: Ci – перистые; Cs – перисто-слоистые; As – высоко-слоистые; Ns – слоисто-дождевые; St – слоистые; Cb – кучево-дождевые; Cu – кучевые).

Самыми известными атмосферными образованиями являются мощные воздушные завихрения, которые достигают в поперечнике нескольких сотен, а иногда и тысяч километров, и называются циклонами и антициклонами. Эти гигантские вихри обычно возникают в местах контакта теплой и холодной воздушных масс, когда неоднородности одной из них резко вторгаются внутрь другой через линию фронта. В циклоне воздушные слои всегда вращаются против часовой стрелки, и он как бы «отсасывает» воздух от поверхности земли на верхние «этажи» атмосферы. Как следствие, в центре вихря образуется зона низкого давления (около 980-940 миллибар). Поэтому приближение циклона сопровождается «падением барометра» (так в быту частенько говорят о понижении атмосферного давления). Кроме того, воздух в ходе такого подъема быстро охлаждается, и из него в полном соответствии с законами физики на землю выпадают осадки в виде дождя или снега. Именно поэтому с приходом циклона всегда связано наступление пасмурной и ненастной погоды.

Что же касается антициклона (буквально - противовихря), то в нем воздух вращается в обратную по сравнению с циклоном сторону, то есть по часовой стрелке. Как видно из самого названия, прямо противоположными оказываются и все остальные параметры этого атмосферного явления. В частности, давление воздуха в центре антициклона всегда повышено (примерно до 1020-1070 миллибар), а внутренние потоки в нем направлены по нисходящей – из верхних слоев атмосферы в нижние. В результате воздух из холодных слоев тропосферы перемещается вниз, где всегда оказывается гораздо теплее. В ходе такого процесса днем в небе разрушаются любые облака, а ночью травы на лугах, да и все другие поверхности покрываются восхитительной росой. В целом же при появлении в той или иной местности антициклона на ней устанавливается ясная и безоблачная погода, летом – как правило, жаркая, а зимой - морозная. Понятно, что приближение «противовихря» бывает хорошо заметно по неуклонному повышению атмосферного давления, что можно видеть по показаниям барометра. И если циклоны обычно быстро движутся (от 30 до 70 километров в час), то антициклоны никогда не спешат. Порой они задерживаются в одном и том же месте на несколько суток и даже недель. К тому же антициклоны, как правило, охватывают гораздо большие пространства земной поверхности, нежели циклоны.

Климатообразующие факторы

В природе ничто не бывает вечным. И атмосферные вихри, исчерпав энергию, подаренную им Солнцем, рано или поздно все же разрушаются, подобно тому, как исчезают водовороты, образованные ударами весел на поверхности воды.

Кроме атмосферных вихрей и прочих образований, есть и другие физические факторы, определяют климат как на всей планете в целом, так и каждом отдельно взятом регионе. К таким факторам прежде всего следует отнести географическую широту той или иной точки поверхности Земли. Дело в том, в зависимости от показателя широты меняется угол наклона солнечных лучей в данной точке земной поверхности, и, следовательно, бывает разным количество получаемого ею тепла. А температурный режим, как известно, является крайне важным фактором, определяющим и климат вообще, и погоду в частности для любого географического региона. Это также одна из причин существования широтной зональности на земном шаре. Правда, в горных районах прослеживается также и высотная зональность, обусловленная в основном падением температуры и давления воздуха при подъеме местности над уровнем моря. Но в Самарской области настолько высоких гор, на которых подобная поясность проявилась достаточно четко. Так что с точки зрения климатологии, можно считать, что территория нашего края – это равнина, где природная поясность практически не зависит от высоты местности над уровнем моря.

Еще один важнейший климатический фактор - количество влаги, получаемое интересующим вас регионом, в основном, конечно же, в виде осадков. Здесь довольно четко прослеживается связь между степенью увлажненности местности и ее удаленностью от больших водных пространств, главным образом от морей и океанов. Чем дальше вглубь материка мы продвинемся от морского побережья, тем меньше и меньше осадков (конечно же, в среднем) будет выпадать из атмосферы на этот участок местности. А удаленность от океана формирует еще одно климатическое понятие - так называемую континентальность климата. Дело в том, что вода обладает огромной теплоемкостью по сравнению с сушей и с воздухом, и потому большие водные массы, накапливая в себе колоссальные запасы тепла, для своих побережий играют роль некоей гигантской печки, сглаживающей резкие скачки температуры и влажности воздуха. Именно поэтому летом у моря или крупной реки всегда прохладнее, чем вдали от него, зимой же, наоборот, гораздо теплее.

Однако атмосферная влага вглубь материков может проникать на весьма значительные расстояния только при одном условии: когда этому не мешают поднятия рельефа, то есть возвышенности и горные хребты. Если же местность, что называется, открыта всем ветрам на тысячи километров, то океанская влага регулярно достигает практически любой точки такой равнины, но, разумеется, в разных количествах.

Еще один климатообразующий фактор - это характер растительности в той или иной географической точке, и это особенно заметно при формировании местных микроклиматов. Давно известно, что в лесах и около них в среднем бывает больше осадков, чем в степной зоне, а в степи, в свою очередь, их всегда больше, чем в пустыне. Такое положение дел объясняется способностью лесных биоценозов удерживать значительные объемы влаги. Именно поэтому атмосфера над лесами всегда содержит больше водяного пара, чем над степью и пустыней. Ведь известно, что всего одна сосна за сутки испаряет до шести литров воды, тогда как на гектаре же леса порой бывает до нескольких сотен деревьев.

В этом отношении Самарская область отличается значительным природным разнообразием. Даже при беглом взгляде на карту можно убедиться, что в нашем крае есть как достаточно крупные лесные массивы, так и обширные пространства степей. Именно по территории области проходит граница между степной и лесостепной природными зонами, а это означает, что многие характеристики климата разных ее районов порой достаточно заметно отличаются друг от друга (рис. 5, 6, 7, 8).

Валерий ЕРОФЕЕВ.

Список литературы

75 лет Приволжскому УГМС. Самара, 2006. 22 с.

Геродот. 1972. История. Л. ,Наука.

Гидрометслужбе России – 165 лет. Юбилейное информационное письмо. Самара, изд-во Приволжского УГМС, 68 с.

Ерофеев В.В. 1989. У природы нет плохой погоды. 3аписки натуралиста. – В сб. «Орленок». Литературно-художественный сборник для детей среднего и старшего школьного возраста. Сост. Никульшин И.Е., Богомолов Н.В. Куйб. кн. изд-во, стр. 187-209.

Желтиков Ю.Т. 1994. Приволжское территориальное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Самара, изд-во Приволжского УГМС. 286 с., 56 с. илл.

Желтиков Ю.Т. 1999. Гидрометслужбе России – 165 лет. – В сб. «Гидрометслужбе России – 165 лет. Юбилейное информационное письмо». Самара, изд-во Приволжского УГМС, стр. 3-12.

Желтиков Ю.Т. 1999. Приметы о погоде. Самара, изд-во Приволжского УГМС, 48 с.

Захаров В.К. 1999. Развитие технических средств связи в УГМС. – В сб. «Гидрометслужбе России – 165 лет. Юбилейное информационное письмо». Самара, изд-во Приволжского УГМС, стр. 52-61.

Информационный сборник гидрометслужбы Красной Армии, № 1. М.- Свердловск, 1943.

Информационный сборник гидрометслужбы Красной Армии, № 4, М.- Свердловск, 1943.

Итоги борьбы с голодом в 1921-1922 г.г. М., 1922, 235 с.

Карманная книга натуралиста и краеведа. М., Географгиз, 1961, 264 с.

Климатический справочник СССР, вып.12, ч.1. Куйбышев,1968.

Лепехин И.И. 1795. Дневные записки путешествия академика Лепехина. т.1, изд-во Императорской АН.

Малушкин И.С. 1999. Техническое развитие наблюдательной сети. – В сб. «Гидрометслужбе России – 165 лет. Юбилейное информационное письмо». Самара, изд-во Приволжского УГМС, стр. 52-56.

Нездрюев Д.Ф. 1969. Очерки развития метеорологических наблюдений в России. Л. Гидрометеоиздат.

Очерки по истории гидрометеорологической службы России, т.1, СПб, Гидрометеоиздат, 1997.

Паллас П.С. 1773. Путешествие по разным провинциям Российской империи, ч.1. СПб.

Пархоменко А.Я. 1999. Электронно-вычислительная техника на службе гидрометеорологии. – В сб. «Гидрометслужбе России – 165 лет. Юбилейное информационное письмо». Самара, изд-во Приволжского УГМС, стр. 62-65.

Полн. собр. рус. летописей. т.11-12. М., Наука.1965, стр.21.

Различные бедствия. – Журн. «Отечественные записки». № 2, отд.3, 1853 год, стр.23.

Стрижев А. 1968. Народный календарь. – Журн. «Наука и жизнь», №№ 2,3,6,8,10.

Стрижев А. 1973. Календарь русской природы. М., Московский рабочий.

Тулайкова К.П. 1964. От пахаря до академика. М., Молодая гвардия.

Шапеева Е.В. 1994. Климатические условия (Радиационный режим. Особенности атмосферной циркуляции. Ветер. Температура воздуха. Влажность воздуха. Атмосферные осадки. Снежный покров. Климатическое районирование. – В сб. «Экологическая ситуация в Самарской области: состояние и прогноз. Под ред. Г.С. Розенберга и В.Г. Беспалого. Тольятти, ИЭВБ РАН», стр. 98-108.

Юдин В.Н. 1992. Дни величальные. Саратов, Приволжское книжное изд-во. 320 с.

Просмотров: 4039