2.1. Атмосферная циркуляция
Климат любого района определяется его географическим положением и формируется под влиянием солнечной радиации, циркуляции атмосферы, влагооборота и характера подстилающей поверхности.Щита расположена в зоне умеренных широт в глубине материка Азии, удалена от океанов и морей и значительно приподнята над уровнем моря. Это и определяет основные черты ее климата.
Согласно классификации климатов Б. П. А лисова [3], в основу которой положены условия атмосферной циркуляции, выражающейся в преобладании воздушных масс определенного типа, Чита находится в умеренном климатическом поясе. Здесь преобладают континентальные полярные воздушные массы с преимуществом летом конвективных типов погоды, зимой — радиационного выхолаживания в антициклонах.
Климат Читы резко континентальный. Континентальность климата здесь выражена гораздо резче, чем на тех же широтах в городах Западной Сибири и Дальнего Востока. По суровости и сухости зимы, а также по морозоопасности, Чита приближается к климату, характерному для Якутии.
На климат города значительное влияние оказывает и большая расчлененность рельефа как в черте самого города, так и в пригородной зоне (неравномерное нагревание склонов различной ориентации и значительные перепады высот местности).
Зима в Чите длительная и суровая, малоснежная, с устойчивой ясной сухой погодой. Для нее характерны затишья, сильные морозы, резкие перепады температуры и атмосферного давления в течение суток и ото дня ко дню.
Лето короткое и теплое, в отдельные годы жаркое. Весна короткая, ясная и сухая, весенние заморозки могут затягиваться до конца июня. Для осени характерны ранние заморозки, ясная, в основном, сухая погода. Средняя годовая температура воздуха отрицательная (—3,1 °С).
Атмосферная циркуляция является одним из основных климатообразующих факторов. Именно особенности циркуляции служат причиной частых капризов погоды.
Атмосферная циркуляция — это система движений атмосферного воздуха в масштабе всей Земли (общая циркуляция атмосферы) или над участком земной поверхности с особыми свойствами (местная циркуляция).
К основным крупномасштабным атмосферным движениям, благодаря которым осуществляется обмен больших масс воздуха в горизонтальном и вертикальном направлениях в нижней атмосфере (тропосфере), относятся воздушные течения, обусловленные разностью температур между различными широтами, в том числе и циркуляция воздуха в системе циклонов и антициклонов. Эти виды воздушных течений играют важную роль в формировании климата Земли. Более мелкие по своим масштабам движения (шквалы, смерчи, бризы, горнодолинные ветры и др.) имеют местное значение. Хотя они и характерны для определенных географических районов, однако не могут оказать существенного влияния на режим общей циркуляции атмосферы.
С циклонами связаны атмосферные фронты. Фронт — это граница раздела между двумя воздушными массами.
Климат города Читы формируется в основном под воздействием континентального воздуха умеренных широт. Этот воздух трансформируется из воздушных масс различного происхождения, в том числе арктического. Повторяемость в Чите континентального воздуха умеренных широт равна 85 %. Вторжения арктического воздуха бывают в течение всего года. Число дней с вторжением арктического воздуха составляет 15 % общего числа дней в году.
Циклоны перемещаются на территорию Забайкалья в течение всего года, но чаще летом (табл. 1). Наиболее часто они приходят с запада и северо-запада, несколько реже с юго- запада и юга (с Монголии и Китая), изредка с севера.
Летом преобладают западные циклоны, в остальное время года северо-западные. Повторяемость юго-западных циклонов увеличивается от зимы колету, а южные циклоны наблюдаются только летом (рис. 1) . В отдельных случаях циклоны образуются над Забайкальем; они возникают, как правило, на холодных фронтах, движущихся с запада на восток.
Значительное место среди циклонических образований занимают ложбины. Наблюдаются они от 12 до 16 дней за сезон. Так, за год в целом ложбины наблюдались около 133 дней, однако число дней, когда циклоны проходили непосредственно над Читой или формировались в районе Читы, составило только 75.
Ложбины, как и циклоны, чаще всего смещаются с запада и северо-запада. Их центры располагаются в основном севернее Читы.
Повторяемость областей низкого давления — циклонов и ложбин — в среднем за год составляет 36,4 % всех барических образований (см. табл. 1).
Антициклоны и гребни над Забайкальем наблюдаются чаще, чем циклоны и ложбины}. Вероятность областей высокого давления составляет 46,3 %. Ежегодно в каждом сезоне наблюдается от 33 до 56 дней с антициклоническими образованиями. Велика повторяемость зимой сибирского антициклона и его гребня. Летом и, как правило, в ночные часы над Читой иногда образуются местные антициклоны, которые днем разрушаются (см. табл. 1).
Наиболее часто антициклоны приходят с запада (см. рис. 1). Они перемещаются с запада на восток в тылу циклонов или их ложбин. Самым и малочисленными являются юго-западные антициклоны, которые смещаются из Средней Азии на запад Монголии и оттуда изредка выходят на Забайкалье. Следует отметить небольшую повторяемость антициклонов, смещающихся с северо-востока. В летнее время такие антициклоны не наблюдаются. Немаловажную роль в формировании климата Читы играют гребни. Число дней с гребнями составляет примерно половину всех дней с антициклоническими образованиями. Перемещаются гребни так же, как и антициклоны, с которыми они связаны.
Во все сезоны года значительную повторяемость имеют дни, когда наблюдаются размытые малоградиентные барические поля. Их повторяемость составляет 17,3 % всех дней в году. Наиболее часто такие дни наблюдаются летом и реже зимой. В среднем за год аитициклоническая циркуляция составляет 58 %, а циклоническая — 42 % общего числа дней.
Атмосферные процессы каждого сезона имеют свои особенности. Зимний период характеризуется активным антициклогенезом, т. е. образованием области повышенного давления. Над Забайкальем в это время располагается сибирский антициклон или его гребень Наблюдается ясная морозная сухая погода. Небольшой приток солнечного тепла, излучение при ясном небе, малая подвижность воздуха — все это способствует выхолаживанию воздуха и его застою. Зимой для Читы характерны инверсии температуры, достигающие по вертикали 2—3 км. В этом слое температура с высотой может возрастать до 2°С и более на 100 м. Мощные инверсии создают устойчивую стратификацию воздуха и препятствуют вертикальному обмену.
Зимой преобладает умеренно холодная и холодная погода. Повторяемость такой погоды составляет в среднем 62 дня (соответственно 32 дня — умеренно холодная и 30 дней — холодная). Повторяемость относительно теплой погоды составляет 20 дней, очень холодной — 8 дней (табл. 2)
Холодная погода устанавливается при наличии устойчивого сибирского антициклона или его гребня и поступлении воздушной массы с северо-запада (из районов Северного Урала через Западную Сибирь). Если сибирский антициклон разрушается, а воздушная масса поступает с запада (из районов Среднего Урала через Западную Сибирь), то наблюдается в основном умеренно холодная погода.
Очень холодная погода- бывает в тех случаях, когда в систему сибирского максимума вовлекаются антициклоны преимущественно северного происхождения. При этом всю Азиатскую территорию СССР занимает обширный устойчивый и мощный антициклон, который полностью преграждает доступ западным циклонам на Забайкалье. Установившийся на высотах северный и северо-восточный ветер сопровождается ультраполярными вторжениями холодного арктического воздуха. Например, при таком процессе в период с 27 по 31 января 1974 г. температура воздуха в Чите понизилась до —40. .. —41 °С .
Устойчивая антициклональная погода иногда нарушается прохождением циклонов. Обычно это бывают уже окклюдированные, пришедшие издалека циклоны, которые не вносят больших изменений в погоду: увеличивается облачность, выпадают небольшие осадки, наблюдается потепление.) Оно связано зачастую не столько с адвекцией теплого воздуха, сколько с общим усилением ветра, что приводит к нарушению инверсионного состояния и вызывает перемешивание холодных нижележащих и теплых вышележащих слоев воздуха.
Наиболее часто относительно теплую погоду зимой приносят циклоны, которые смещаются с меридиональной составляющей с севера и северо-запада, или, как их принято называть, «ныряющие» циклоны. Ныряющие циклоны, как правило, в большинстве случаев слабо выражены в барическом поле, невелики по размерам и проходят быстро. Продолжительность движения ныряющих циклонов от Карского моря и моря Лаптевых до Забайкалья составляет от 1,5 до 3,5 суток, а в среднем трое суток. Средняя скорость их перемещения 50—60 км/ч. Большинство ныряющих циклонов заполняется, и в Читу чаще приходят только ложбины с фронтальными разделами.
По периферии антициклона, занимающего всю Западную Сибирь, циклоны с Карского моря и моря Лаптевых движутся на юго-восток на районы Забайкалья. Теплый воздух приносится в Читу северо-западным и северным ветром. Повышение температуры 'воздуха, обусловленное прохождением циклона, составляет в среднем 10— 15 °С, в отдельных случаях достигает 20 °С. Осадки при этом выпадают не существенные. После прохождения такого циклона наступает резкое похолодание, которое сопровождается усилением ветра до 5—10 м/с (рис. 2).
В Чите наблюдается большое количество солнечных дней. По продолжительности солнечного сияния она может быть поставлена в один ряд с городами Крыма, Кавказа и Средней Азии. Здесь солнце светит более 2350 ч в году.
За год в Чите выпадает 334 мм осадков. В начальный период вегетации осадков выпадает очень мало. Сухим является и июнь. Основное количество годовых осадков выпадает во 2-й половине вегетационного периода.
Для Читы характерны сильные ветры в период с марта по май. Весной здесь может наблюдаться ветер скоростью до 18— 20 м/с, в отдельные годы порывы ветра могут достигать 35— 40 м/с. При таком сильном ветре иногда возникают пыльные бури, в воздух поднимаются частицы песка и пыли и переносятся ветром на значительные расстояния. Пыльные бури обычно приносят вред сельскохозяйственным угодьям пригородной зоны, вызывают ветровую эрозию почвы, загрязняют воздух, затрудняют работу людей и техники на открытом воздухе.
В течение всего года суточная амплитуда колебаний температуры воздуха в отдельные дни может превышать 20 °С, иногда в течение 3 ч (от срока к сроку) температура может измениться на 15 °С и более, особенно в дополуденные часы, когда происходит интенсивное нагревание воздуха и почвы.
Особенности климата Читы достаточно хорошо проявляются при сравнении данных табл. 3
Район расположения Читы и ее окрестностей — один из наиболее освоенных в Читинской области. Большая часть этой территории характеризуется умеренно теплым, но часто подверженным засухе вегетационным периодом с очень низким показателем увлажнения ГТК (ГТК — гидротермический коэффициент— отношение суммы осадков к сумме средних суточных температур, определяющих испарение за определенный период). По показателю увлажнения за июнь (ГТК = 0 ,8 ... 1,0) эта территория относится к очень засушливой зоне, сопредельные территории — к засушливой (ГТК = 1,1... 1,4).
Сумма температур выше 10 °С в этом районе составляет 1400— 1600°С, годовая сумма осадков 300—360 мм. Зима здесь суровая. Высота снежного покрова незначительна (5— 10 см). Лето с умеренно теплым вегетационным периодом. Продолжительность безморозного периода 80— 105 дней.
Засушливость мая и июня часто вызывает необходимость орошения сельскохозяйственных угодий. В сельскохозяйственной зоне, расположенной вокруг Читы, развито мясо-молочное скотоводство, овцеводство, птицеводство, выращиваются также овощные и зерновые культуры.
Относительно теплая погода зимой устанавливается в Чите иногда при выносе теплого воздуха с районов Средней Азии и юга Казахстана, когда на севере Европейской территории СССР и Сибири располагается обширная область низкого давления, а на юге Сибири, Забайкалья и Дальнем Востоке — антициклон. При такой синоптической ситуации в средних широтах возникает западный поток, который выносит тепло на Забайкалье. Аналогичный процесс наблюдался 2—6 января 1974 г. минимальная температура воздуха в Чите составляла — 14... — 25°С (рис. 3).
Очень редко в Чите значительное потепление зимой наблюдается при восточном процессе, т. е. при выносе теплого воздуха с Охотского моря.
Резкие изменения погоды зимой обусловливают юго-западные циклоны. Они наблюдаются не каждую зиму. Прохождение таких циклонов сопровождается снегопадом, сильным ветром и продолжительными метелями. Так, например, 18 февраля 1974 г. циклон, сместившийся из Монголии на Читинскую область, вызвал обильные снегопады и метели в Забайкалье (рис. 4). В Чите метель продолжалась 11 ч 45 мин, порывы ветра достигали 16 м/с, температура воздуха — 18... —20°С. Южный циклон над Читинской областью углубился за сутки примерно на 10 гПа. Минимальное давление (приведенное к уровню моря) в его центре достигало 980 гПа.
При переходе к весне роль радиационного фактора повышается .и влияние подстилающей поверхности усиливается. В течение 1-й половины весны сибирский антициклон ослабевает. Однако перестройка полей давления и ветра на летний режим происходит только в мае: сибирский антициклон разрушается и усиливается западный перенос.
Весной преобладает неустойчивая погода. Частые смещения циклонов приводят к значительному усилению ветра. Усиление ветра (северо-западного или северного направления) происходит в основном в тыловой части циклона, иногда в передней части циклона или перед холодным фронтом.
Продолжительность сильного ветра зависит от степени развития проходящего через Забайкалье циклона. В случае обширных хорошо развитых циклонов сильный ветер может сохраниться до 2—5 суток. При прохождении молодого циклона сильный ветер наблюдается не более суток, но он в таких случаях интенсивнее.
Весной в Чите сильный ветер наблюдается преимущественно днем. Следует отметить, что иногда в середине дня происходит усиление северо-западного ветра до 10— 14 м/с, не связанное с фронтами. Чаще всего это бывает, когда Забайкалье находится в зоне прямолинейных изобар, направленных с севера на юг.
Интенсивный приток солнечного тепла весной вызывает быстрое повышение температуры. Однако в тылу циклонов часто наблюдаются вторжения холодных арктических масс, вызывающие «возвраты холодов», и температура в мае может понизиться ночыо до — 10-.. — 13°С, а днем до 0°С и ниже. Вторжения холодного арктического воздуха сопровождаются сильным северо-западным ветром.
Весной начинает усиливаться циклоническая деятельность на атмосферном фронте, который располагается над Монголией. Увеличивается количество циклонов, смещающихся с юго- запада. Они так же как и зимой, обусловливают снегопады, метели и сильный ветер. Однако невысокая повторяемость циклонов и небольшое влагосодержание воздуха в этот период не приводят к значительному увеличению осадков.
Лето в Забайкалье характеризуется усиленным прогревом воздуха и выносом теплого воздуха с юга в передней части циклонов.
По преобладающей максимальной температуре воздуха в Чите можно выделить 4 типа погоды: жаркую, теплую, умеренно теплую и прохладную (см. табл. 2). Наиболее часто наблюдается теплая и умеренно теплая погода, в среднем за сезон соответственно 40 и 32 дня; жаркая погода составляет 12, прохладная — 8 дней.
Теплая погода наблюдается преимущественно при поступлении воздуха с южных районов Западной Сибири, а умеренно теплая погода — при поступлении воздушных масс с центральных районов Западной Сибири. Кроме того, теплая и умеренно теплая погода наблюдается в малоградиентном баричеоком поле. Повторяемость теплой погоды при этом почти в два раза выше.
Следует отметить, что тип погоды зависит не только от того, откуда поступает воздушная масса, и но и от количества облачности.
Жаркую погоду приносит сухой теплый воздух с районов Средней Азии, Монголии или Китая. Высокая температура часто наблюдается в малоградиентной области повышенного давления, сформированной в массах сухого воздуха. При малооблачной погоде и слабом ветре происходит интенсивное прогревание воздуха и температура повышается до 30—35 °С.
Прохладную погоду обусловливает, как правило, арктическая воздушная масса. Вторжения холодного арктического воздуха в летний период являются основной причиной похолоданий иа большей территории, в том числе и в Забайкалье. Следствием холодных вторжений являются заморозки. Наибольшее похолодание происходит не в начале вторжения, а позже, когда в холодной массе формируется антициклон. В связи с прояснением в ночные часы увеличивается радиационное выхолаживание, температура воздуха понижается до отрицательной. На рис. 5 приведена синоптическая обстановка при вторжении арктического воздуха 15— 17 июня 1972 г. Оформление антициклона за холодным фронтом и его медленное смещение на восток способствовало стационированию холодной воздушной массы над Забайкальем. В этот период температура воздуха ночью в Чите составляла 0 ... 1 °С, днем 9 ... 16°С.
Циклоническая деятельность летом увеличивается, но циклоны характеризуются меньшей, чем весной, интенсивностью. Отмечается максимальная повторяемость юго-западных циклонов (см. рис. 1). В среднем они наблюдаются 2—3 раза в месяц, в отдельные годы их число увеличивается до 5—7 или уменьшается до 0. В июле и августе примерно один раз в месяц наблюдаются циклоны, которые смещаются строго с юга на север.
Большая часть осадков в Чите выпадает летом. Это связано как с влагосодержанием воздушной массы, так и с перемещением циклонов и фронтов.
Сильные дожди и ливни, часто с грозами, обусловливают южные или юго-западные циклоны, а также меридионально направленные холодные фронты с волнами. Наиболее интенсивные и затяжные дожди бывают при условии, когда циклоны смещаются на Забайкалье из восточного Китая. В этом случае в циклоническую систему над Монголией входит циклон с Желтого моря, который приносит большое количество влаги. Иногда активизация монгольского циклона происходит за счет выноса теплого влажного воздуха с Желтого и Восточно-Китайского морей по западной периферии высотного гребня, расположенного над северо-восточными районами Китая и Приморьем. Например, 6 августа 1969 г. (рис. 6) циклон, сместившийся из районов Монголии, обусловил в Забайкалье сильные дожди. Количество осадков в Чите за сутки составило 84 мм. Днем 28 июня 1975 г. с прохождением холодного фронта с волнами за 3 ч 10 мин выпало 42 мм. Дождь сопровождался грозой, градом и шквалом.
Структура термобарического поля и атмосферные процессы осенью очень сходны с весенними, только развиваются они в обратном порядке. Циклоническая деятельность ослабевает. Преобладающими становятся зональные процессы с быстрым перемещением в восточном направлении небольших ложбин и гребней. Повторяемость юго-западных циклонов уменьшается.
Характерным для первой воловины осени являются длительные периоды возврата теплой сухой и солнечной погоды, известные под названием «бабье лето». Обусловлены они интенсивным антициклогенезом; вынос теплых воздушных масс с гага происходит по периферии антициклонов, расположенных над Забайкальем. Такие возвраты тепла наблюдаются одни раз в два года. Например, стационирование антициклона с 9 по 19 сентября 1973 г. обеспечило в Чите теплую сухую малооблачную погоду со слабым ветром и большими суточными амплитудами; днем температура воздуха повышалась до 22—2 5 °С, ночыо понижалась до 0—3°С (рис. 7). Более короткие волны тепла (3— 5 дней) в сентябре наблюдаются почти ежегодно.
По мере охлаждения материка холодные вторжения в тыловых частях циклонов становятся все продолжительнее и интенсивнее. Процессы приобретают зимний характер, начинается формирование сибирского антициклона. В ноябре устанавливается зимний режим погоды.
Таким образом, по циркуляционным условиям вторая половина осени приближается к зимнему сезону.
2 .2 . Атмосферное давление
Атмосферное давление — давление, оказываемое атмосферой на все находящиеся в ней предметы и на земную поверхность. Обычно это давление определяется весом воздушного столба, расположенным над каждым пунктом или предметом и представляет собой силу, приходящуюся на единицу поверхности. Давление зависит от высоты воздушного столба. На уровне моря при температуре воздуха 0°С среднее атмосферное давление равно 760 мм ртутного столба, или 1,033 кг/см2. В качестве единицы измерения атмосферного давления в метеорологии используется гектопаскаль (гПа); 1 гПа = 0,75 мм рт. ст., 1 мм рт. ст.= 1,33 гПа.
Атмосферное давление с высотой убывает. В приземном слое воздуха при увеличении высоты на 8 м давление уменьшается на 1 гПа, *или примерно на 1 мм рт. ст. на каждые 10 м высоты. На высоте около 5 км атмосферное давление составляет примерно половину давления на уровне моря. Поэтому для сравнения давления в разных пунктах показания барометра приводят к уровню моря. В табл. 1 приложения приводятся значения давления на уровне установки барометра, приведенное к уровню моря.
Давление, так же как и другие метеорологические элементы, имеет суточные, годовые (периодические) и междусуточные (непериодические) колебания. Непериодические колебания давления связаны с процессами развития барических образований (циклонов и антициклонов). Атмосферное давление в течение суток может повыситься на 15—20 гПа при перемещении антициклона (области повышенного давления) в тыл циклона (области пониженного давления), при этом наблюдается усиление ветра (особенно весной) и резкое похолодание. При прохождении циклопа давление может понизиться на такую же величину, характер погоды при этом бывает неустойчивый.
Годовой ход давления воздуха в Чите имеет континентальный характер (максимум наблюдается зимой, а минимум — летом). Среднее годовое давление воздуха на ст. Чита, ГМО — 936,0 гПа, колебание его от года к году незначительное и составляет в среднем 2,8 гПа
Как отмечалось выше, давление зависит от высоты местности. Так, на ст. Чита, агрометстанция, расположенной на 32 м выше ст. Чита, ГМО, среднее годовое давление на 3 гПа ниже, а на ст. Карымская, расположенной на 50 м ниже ст. Чита, ГМО, давление почти на 6 гПа выше, чем на ст. Чита, ГМО. Наиболее высокое (938,6 гПа) среднее годовое давление в Чите, за имеющийся период наблюдений было в 1964 г., а наименьшее (935,8 гПа) — в 1946 г
Среднее месячное давление и а уровне станции Чита, ГМО в течение года изменяется в пределах 14 гПа. При образовании устойчивого мощного антициклона или смещении глубокого циклона давление воздуха в течение 3—5 суток может повыситься или понизиться на 25—30 гПа, а в весенние месяцы (март—м а й ) — на 35—40 гПа, в течение суток оно изменяется на 18—20 гПа и от срока к сроку (за 3 ч ) — на 7— 10 гПа. Наибольшее давление наблюдается в декабре—феврале и составляет 941,1—942,2 гПа, летом оно понижается, минимальное давление в июле — 928,5 гПа. В отдельные годы среднее месячное давление в январе и феврале может повышаться до 948,3 и 952,3 гПа (1934 и 1964 гг. соответственно) и понижаться до 925,4 гПа (1944 г.) (см. табл. 1 приложения). Амплитуда изменения среднего месячного давления, приведенного к уровню моря, в два раза больше, чем на высоте станции, и составляет 30 гПа.
Наибольшие колебания средних месячных значений давления наблюдаются зимой (10— 13, иногда 17 гПа). Это в 1,5—2 раза больше, чем летом. Разности между наибольшими и наименьшими средними месячными и абсолютными значениями давления воздуха представлены в табл. 4.
Средние суточные колебания давления воздуха значительно больше, чем колебания средних месячных значений.
Абсолютный максимум и абсолютный минимум, выбранные из срочных наблюдений за период 1891 — 1975 гг., приведены в табл. 1 приложения. В зимний период абсолютный максимум на 20—24 гПа, а абсолютный минимум на 10— 12 гПа выше, чем летом. Наибольшая разность давления наблюдается в марте и апреле (57—59 гПа), наименьшая — в июле (32 гПа).
Наиболее высокое атмосферное давление наблюдается зимой в стационарных антициклонах. Так, максимум давления был отмечен в январе 1970 г. (968,4 гПа), когда все Забайкалье и Восточная Сибирь были заняты мощным малоподвижным отрогом сибирского антициклона, центр которого располагался над районами Монгольской Народной Республики. Наиболее низкое давление наблюдалось в апреле 1930 г. (901,9 гПа), когда глубокий южный циклон смещался из районов Китая, через Монголию к южным районам оз. Байкал и на Забайкалье.
В суточном ходе давления наблюдается два максимума и два минимума: первый минимум наступает в 23—4 ч, максимум — около 9— 10 ч, второй минимум наступает в 15— 16 ч, второй максимум в 21—22 ч (время местное).
Давление в течение суток изменяется незначительно (на 5—7 гПа). Однако иногда зимой (с ноября по март) в период максимального усиления антициклона и в переходные месяцы (апрель—май, октябрь) в период активной циклонической деятельности давление может изменяться до 20—26 гПа. Летом контрасты давления сглаживаются за счет преобладания над Забайкальем размытого барического поля. Ниже приведены наибольшие междусуточные изменения давления воздуха (гПа) за период 1970— 1975 гг.:
Наибольшие суточные колебания давления воздуха в годовом ходе отмечаются зимой (октябрь—февраль) и в апреле (максимум 25,9 гПа, декабрь). Летом (июнь—август) различия сглаживаются и составляют 12,2— 13,1 гПа. Такие резкие перепады давления воздуха неблагоприятно действуют иа состояние здоровья людей, страдающих сердечно-сосудистыми и гипертоническими заболеваниями.
2.3. Ветер
Ветер — это движение воздуха относительно земной поверхности. Характеризуется он направлением и скоростью.
Ветер связан с атмосферным давлением: чем больше разность давления на единицу расстояния, т. е. барический градиент, тем больше скорость ветра. На скорость и направление ветра в приземном слое воздуха оказывают влияние рельеф местности и характер подстилающей поверхности (растительность, тип застройки, водные объекты и др.). В условиях пересеченного рельефа и неоднородной застройки города данные метеорологических наблюдений за ветром отличаются большой пестротой даже на сравнительно близких расстояниях. Для уменьшения влияния подстилающей поверхности на ветровые характеристики ветроизмерительный прибор (флюгер, анеморумбометр) устанавливается на высоте более 10 м и на расстоянии от окружающих предметов, равном их 10—20-кратной высоте.
Сведения о ветре в Чите приводятся по данным наблюдений ст. Чита, город (высота измерений 14 м) и Чита, ГМО (высота измерений 11 м). Таблицы 2— 10 приложения составлены по осредненным данным за несколько минут наблюдений с учетом мгновенных порывов скорости ветра.
В течение всего года в Чите преобладает ветер западного и северо-западного направления, повторяемость в среднем за год составляет 22—27 %. Наименьшую повторяемость имеет ветер восточного н северо-восточного направления (вероятность 2— 5 %). «Розы ветра» дают наглядное представление о повторяемости ветра по направлениям (рис. 8). Преобладающее направление ветра зимой — западное и северо-западное. Повторяемость их в среднем за сезон составляет 25—38 %, ветер восточной четверти имеет наименьшую повторяемость (1—2 %).
В марте преобладает ветер западного и северо-западного направления, значительно возрастает также повторяемость северного направления (20% от общего числа случаев). Следует отметить, что март по характеру изменения многих метеоэлементов относится к зимнему периоду, а по ветровому режиму — к весенне-летнему. В марте сибирский антициклон начинает разрушаться и происходит перестройка барического поля. Западный перенос несколько ослабевает, усиливаются меридиональные процессы, поэтому в весенний и летний периоды значительно возрастает повторяемость ветра северного направления. В апреле и мае так же, как и в марте, преобладающее направление—- западное и северо-западное (наблюдается в 5— 10 раз чаще восточного и южного). Ветер западной четверти горизонта преобладает в период июнь—сентябрь (в 7 раз чаще восточного и северо-восточного). Ветер другого направления имеет почти одинаковую повторяемость (10— 16% ). В октябре по-прежнему преобладает ветер западного направления и значительно увеличивается повторяемость северо-западного ветра (см. табл. 2 приложения).
Город в значительной степени искажает характеристику ветра (направление и скорость). Чередование зданий, улиц, парков, скверов и площадей создает большую «шероховатость».
Ветровой режим в пределах города характеризуется большой изменчивостью, особенно при сильном ветре (см. табл. 2 и 3 приложения).
В годовом ходе скорости ветра (рис. 9) максимум отмечается весной (май), минимум зимой (январь). Средняя годовая скорость в городе значительно меньше, чем на окраинах. Так, в центре (Чита, город) она составляет 1,7 м/с, а на окраине (Чита, ГМО )— 2,3 м/с. Среднее отклонение от этих значений не превышает 0,2 м/с, но в,отдельные годы может составлять 0,3— 1,2 м/с. Весной (апрель, май) средняя скорость увеличивается до 2,9 м/с (на окраинах до 3,7 м/с). Возможные отклонения средней многолетней скорости ветра можно определить по табл. 5
Зимой скорость ветра снижается в 3—4 раза, минимальные значения наблюдаются в январе (0,9 м/с), среднее отклонение 0,2—0,4 м/с. В период ноябрь—март чаще всего отмечаются штили (55—60 % случаев). Весной и летом повторяемость штилей уменьшается почти в 2 раза.
В течение всего года наибольшую повторяемость имеет скорость ветра до 3 м/с (67—90 % случаев). Максимальная повторяемость скорости ветра 4—9 м/с увеличивается весной (до 30% случаев), минимальная — зимой (8% случаев). В остальной период года эта скорость наблюдается в 16% случаев. Ветер скоростью 15 м/с и более чаще наблюдается весной (в среднем 2 % случаев). В другие месяцы такой сильный ветер наблюдается не каждый год (табл. 6).
О суточном ходе скорости ветра можно судить по данным табл. 7 и табл. 4 приложения. Обычно суточный ход скорости ветра хорошо выражен при антициклонической и малооблачной погоде и значительно слабее — при циклонической пасмурной. Суточные изменения скорости ветра наиболее существенны в переходные -сезоны и летом. В это время года днем ветер бывает почта в 2—3 раза сильнее, чем ночыо. Зимой суточный ход скорости ветра выражен слабо (рис. 10). В суточном ходе наименьшая скорость ветра наблюдается ночью, наибольшая — днем (11 — 15 ч). Средняя суточная амплитуда скорости ветра зимой составляет 0,4—0,8 м/с, а скорость ветра в течение суток колеблется от 1 до 2 м/с. Наибольшая изменчивость скорости ветра в течение суток отмечается в апреле—мае. Ночью средняя скорость ветра составляет 2—3 м/с, днем она увеличивается до 4—5 м/с, в отдельные годы до 7 м/с (см. табл. 4 приложения).
Для решения многих практических задач необходимы данные о средней скорости и повторяемости различной скорости ветра по направлениям (табл. 5 приложения). Средняя месячная скорость ветра по всем направлениям в течение года не превышает 4 м/с, и только весной (апрель—май) при западном и северо-западном направлении она увеличивается до 4,6— 5,5 м/с.
Анализ повторяемости скорости ветра (по градациям) и по направлениям показал, что скорость ветра до 5 м/с зимой (ноябрь—февраль) и до 9 м/с в остальной период года наблюдается при всех направлениях (рис. 11). Наибольшая их повторяемость отмечается при западном, северо-западном и северном направлениях (см. табл. 5 приложения). Наибольшая скорость ветра соответствует преобладающему направлению.
Большое значение для практики имеет порывистость ветра, т. е. максимальное значение мгновенной скорости (табл. 8). При сравнении данных табл. 5 приложения и табл. 8 отмечается некоторое несоответствие различной скорости и наблюдавшихся максимальных порывов. Это связано с тем, что табл. 5 приложения составлена по данным 4-срочных наблюдений за скоростыо ветра по флюгеру за период 1936— 1965 гг., а табл. 8 содержит данные 8-срочных наблюдений за этот же период, причем с 1966 г. использовались данные анелгорумбометра М-63.
Наибольшая повторяемость сильных ветров (23—52 %) отмечается при западном и северо-западном направлении (табл. 9). Сильный ветер северо-восточного, восточного и южного направления почти не наблюдается. В среднем за год число дней с ветром 15 м/с и более в Чите составляет 26,2 (табл. 10). Чаще всего сильный ветер наблюдается в марте— мае (16,1 дней за сезон). В отдельные годы (1966, 1974 гг.) их число может увеличиться до 27—28 дней, а иногда (1967 г.) уменьшиться до 3 дней. Осенью и зимой число дней с ветром 15 м/с и более составляет в среднем 2,2—2,7 дней.
Максимальная скорость ветра при порывах может достигать 26—28 м/с, а иногда (весной) 30—40 м/с. Вероятность их невелика и составляет не более 5 % Однако такой ветер обладает большой разрушительной силой. При проектировании различных сооружений необходимо учитывать кратковременные порывы сильного ветра, а также умеренный ветер значительной продолжительности.
Данные о непрерывной продолжительности ветра различной скорости приведены в табл. 6 и 7 приложения. Эти таблицы составлены по данным самописца ветра, периоды непрерывной продолжительности определены с точностью до 1 ч. Наибольшую повторяемость имеет продолжительность 1—5 ч (см. табл. 6 приложения). В холодный период года скорость ветра до 4 м/с с непрерывной продолжительностью более трех суток повторяется 1—3 раза в месяц. При увеличении скорости ветра непрерывная продолжительность уменьшается. Так, скорость ветра 5—8 м/с и более при непрерывной продолжительности 6— 15 ч наблюдается в основном 1—3 раза в месяц, скорость ветра более 12 м/с при непрерывной продолжительности 6— 10 ч наблюдается только в мае и октябре (один раз в 5 лет).
Наибольшая средняя непрерывная продолжительность наблюдается при скорости 4 м/с и менее и составляет 10,8— 41,4 ч, а максимальная может достигать иногда 141—404 ч (см. табл. 7 приложения).
Распределение суммарной средней и максимальной непрерывной продолжительности штилей (табл. 11) показывает, что зимой более чем в 50 % случаев отмечается штиль. В отдельные годы (1968 и 1969 гг.) штилевые условия могут наблюдаться непрерывно в течение нескольких суток. Летом и осенью продолжительность штилей в 3 раза (весной в 7 .раз) меньше, чем зимой.
Данные о повторяемости направления ветра и скорости ветра на разных высотах представлены в табл. 8— 10 приложения.
Табл. 8 и 9 приложения составлены по данным наблюдений ст. Чита, ГМО за 10-летннй период (1966— 1975 гг.). Для составления табл. 10 приложения использованы материалы аэрологических и шаропилотных наблюдений по станциям Чита, ГМО и Чита, АМСГ за 20-летний период наблюдений (1956— 1975 гг.). Расстояние между станциями Чита, ГМО и» Чита, АМСГ составляет 15 км.
Как следует из анализа этих данных, преобладающим направлением ветра на высоте 100 м является восточное, юго-восточное и южное. Выше преобладает ветер юго-западного и западного, а на высоте 500 м северо-западного направления.
Скорость ветра с высотой, как правило, увеличивается в 2 раза и более. Максимальная скорость наблюдается на высоте 500 м.
Максимальные значения скорости ветра в суточном ходе наблюдаются, как правило, в 15 ч.
По данным табл. 10 приложения на ст. Чита, ГМО максимум скорости ветра наблюдается в апреле на высотах 100 и 200 м и в июне на высотах 300 и 500 м, на ст. Чита, АМСГ — в марте на высотах 100, 300 и 500 м и в июне и а высоте 200 м. Сильный ветер (20 м/с и более) отмечался с марта по июнь на высотах 100—500 м. В это время наблюдается максимальная скорость ветра и у земли. Максимальных значений (33—39 м/с) скорость ветра достигает на высотах 300—500 м.