Орографические факторы влияния, подветренная сторона

(Раздел 2.4.3)

В устойчивой среде сильные ветры, дующие перпендикулярно препятствию (например, горе), вынуждены подниматься с наветренной стороны и опускаться вдоль склонов подветренной стороны. Возмущенный воздушный поток по мере движения с подветренной стороны начинает производить волнообразные колебания, образуя горные волны.

Если эти волны остаются практически неподвижными по мере того, как воздух проходит через них, они называются нетурбулентными стационарными или стоячими волнами (также захваченными подветренными волнами). Если воздух достаточно влажный, то в восходящих воздушных потоках на гребне волн могут появляться орографические облака (рис. 5). Чаще всего они образуются над горными хребтами или с их подветренной стороны и обычно не движутся на протяжении нескольких часов (в редких случаях более дня).

При наблюдении с земли кажется, что эти облака движутся очень медленно или не движутся вовсе, хотя на уровне облаков может дуть сильный ветер. В некоторых случаях скорость ветра становится заметна по некоторым признакам, например, когда отдельные облачные элементы перемещаются с одного конца облака в другой. Эти облака в форме чечевицеобразных, образуемые горными волнами, свидетельствуют о наличии сильного ветра на стабильном среднем ярусе атмосферы. Они не дают осадков.

Рис. 5. Горные волны

Иногда эти волны вытягиваются на значительные расстояния, образуя серию подветренных волн, так что их воздействие может ощущаться на большом удалении. Они могут выстраиваться в длинные полосы, расположенные параллельно горной гряде с периодическими интервалами в несколько километров (рис. 6).

На спутниковых снимках они имеют обтекаемую форму.

Рис. 6. Спутниковый снимок серии подветренных волн (A = расположение гряды, B = направление ветра)

Волнистые облака могут также появляться одновременно на разных ярусах. Зачастую над холмом или горой появляется одно или несколько орографических облаков в форме чечевицеобразных, иногда слегка смещенных в наветренную или подветренную сторону. Орографическое влияние воздушного потока может быть существенным на высотах, значительно превосходящих высоту горных пиков или вершин, и даже достигать стратосферы (рис. 7).

Рис. 7. Захваченные подветренные волны

В широких горных хребтах при наличии значительной атмосферной устойчивости, достигаемой благодаря глубине атмосферы, и явного сдвига ветра над вершиной горы в местах, где энергия распространяется вверх, могут образовываться вертикальные волны. Это так называемые незахваченные подветренные волны и перистообразные облака, образованные орографическими факторами влияния (рис. 8). Они указывают на наличие турбулентности у верхних слоев тропосферы. Иногда гребни волн могут выходить за верхние пределы тропосферы в стратосферу.

Рис. 8. Вертикальная волна

Если между холмом и облаком существует явный зазор (феновая щель), турбулентность скорее всего будет сильной. Если зазора нет, то турбулентность скорее всего будет слабой.

Наличие облаков свидетельствует о движении воздуха и турбулентности, однако иногда это происходит и без видимых признаков. Зачастую близ тропопаузы имеет место турбулентность при ясном небе, обусловленная вертикальными волнами в сухих условиях среды.

В некоторые моменты амплитуда горных волн может достигать значительных размеров, и тогда энергия волны резко направляется вниз по наветренной стороне хребта, что приводит к интенсивным метеорологическим явлениям, таким как разрушающиеся волны, сильная и умеренная турбулентность, роторы и разрушительные нисходящие штормовые ветры с подветренной стороны горного барьера.

Под подветренными волнистыми облаками в нижележащих слоях может образоваться крупный турбулентный вихрь с горизонтальными осями (рис. 9). Если восходящий воздух в этом крупном неподвижном вихре достаточно охлаждается, то в его верхней части может образоваться облачный вал, который называется «роторное облако» (валовое облако). Роторные или валовые облака являются признаком зоны сильной турбулентности у земной поверхности или рядом с ней, с приповерхностными ветрами крайне изменчивого направления и (или) скорости, что представляет угрозу для авиации.

Рис. 9. Роторное облако