погода Санкт-Петербург из Норвегии

Норвежский сайт Спб и Ленинградская область Yr.no

 

3 Особенности атмосферной циркуляции

Под атмосферной циркуляцией понимается совокупность основных воздушных течений.

Ha северо - западе европейской части Советского Союза где расположен Ленинград , основной чертой циркуляционных  процессов является  возникновение , перемещение и эволюция крупномасштабных атмосферных вихрей — циклонов и антициклонов.  В системе атмосферной циркуляции на район Ленинграда перемещаются воздушные массы , сформировавшиеся над различными районами и имеющие разные метеорологические характеристики . Именно в зонах сходимости воздушных масс которые называются атмосферными фронтами , возникают и развиваются циклоны . В области атмосферных фронтов наблюдаются сложные погодные условия : сильные ветры , обширные поля облаков и осадков , грозы , шквалы и т. д.

Антициклоны же в большинстве случаев  характеризуются хорошей погодой . В центральной части их ветры слабые и только на периферии скорость ветра возрастает . Преобладает малооблачная сухая погода ; лишь в нижних слоях воздуха главным образом в холодное полугодие ,  отмечается образование слоистых облаков и выпадение моросящих осадков .

Условия погоды в циклонах и антициклонах могут отличаться от описанных выше , так как они зависят от характера воздушных масс , в которых с формировано барическое образование, от стадии его развития, от особенностей подстилающей поверхности , от сезона и т. д. Однако в целом в антициклонах погодные условия более благоприятны , чем в циклонах .

Для района Ленинграда характерна большая повторяемость воздушных масс атлантического происхождения , что определяет морские черты его климата . В холодное полугодие циклонические процессы усиливаются , а в теплое , как правило , несколько ослабевают . Активная циклоническая деятельность и частая смена воздушных масс определяют неустойчивый режим погоды во все сезоны .

Ленинградрад расположен в близи « дорог циклонов » , поэтому почти в течение всего года здесь наблюдается преобладание циклонической циркуляции . Лишь в мае и июле сумма антициклонических и малоградиентных барических полей имеет повторяемость , превышающую 50 % ( рис .18). Интересно отметить , что в Москве , расположенной всего в 600 км к юго - востоку от Ленинграда , в течение всего года преобладает антициклониче-ская циркуляция , характерная для континентального климата.

Циклоны на район Ленинграда перемещаются во все сезоны главным образом с запада, осенью и зимой велика также повторяемость перемещения циклонов с северо-запада, а весной и летом нередки выходы юго-западных циклонов (табл. 15)

 Рис. 18. Повторяемость различных барических полей в районе Ленинграда (1967— 1976 гг.).

Антициклоны приходят в район Ленинграда в большинстве случаев с запада и северо-запада, однако возможны вхождения их и с других направлений

 Повторяем ость ( % ) траекторий циклонов в районе Ленинграда

Зимой циклоническая деятельность , как правило , усиливается , увеличивается повторяемость проходящих через Ленинград атмосферных фронтов ( табл. 16 , рис . 19). В летний сезон число основных фронтов уменьшается, но в тыловой части циклонов отмечается большое количество вторичных холодных фронтов.

Около 80 % осадков в районе Ленинграда имеет фронтальное происхождение и лишь небольшая их часть выпадает вне зоны фронтов в однородных воздушных массах. Зимой на фронтах выпадают обложные осадки, летом же фронтальные осадки нередко имеют ливневой характер.

Рис. 19. Среднее число-дней с фронтам и ( / ) , с осадкам и на фронтах (2 ), с количеством осадков 3 мм и более на фронтах (5 ), 1972— 1976 гг.

Прохождение хорошо выраженных атмосферных фронтов сопровождается в ряде случаев сильным ветром (рис. 20), а в теплое полугодие, кроме того, и грозами (рис. 21 ).

 Среднее число проходящих через Ленинград фронтов

Анализ повторяемости переносов воздушных масс на район Ленинграда (табл. 17) позволяет сделать вывод о том, что при преобладании переносов западных румбов нередко сюда поступает воздух с других направлений. Таким образом, в Ленинграде в течение всего года происходит смена воздушных масс морского, континентального и арктического происхождения.

В зимний сезон, когда преобладают воздушные течения западной и южной частей горизонта, наибольшую повторяемость (около 60 %) имеет умеренно теплая влажная погода с температурами от 0 до — 7°С.

 Рис. 20. Среднее число дней а с сильным ветром на фронтах ( /) и вне фронтальных зон (5 ), 1972— 1976 гг.

 

Вторжения арктических воздушных масс приводят к установлению очень холодной сухой погоды с температурой воздуха — 17, — 25 °С, однако повторяемость такой погоды невелика (5 %). В теплых секторах атлантических и средиземноморских циклонов в Ленинград приходит очень теплый влажный воздух с температурой 3 ... 6°С; повторяемость таких условий составляет около 10% . Именно с ними связано выпадение наиболее значительных осадков.

 Повторяемость ( % ) переносов воздушных масс

 

В летний сезон западные потоки приносят обычно в район Ленинграда влажные воздушные массы с температурой близкой к норме (12 ... 20 °С).

Жаркая сухая погода с температурой 2 6 ... 30°С связана с приходом с юго-востока воздушных масс, прогревшихся над континентом; повторяемость таких условий составляет 12% .

Холодная погода с температурой 5 ... 10 °С в летний сезон отмечается при перемещении с северо-запада через район Ленинграда циклонов, в тыловой части которых далеко на юг проникают воздушные массы арктического происхождения. Повторяемость таких процессов невелика.

Рис. 21. Среднее число дней п с грозам и на фронтах (1) и вне фронтальных зон (2 ), 1972— 1976 гг

Переходные сезоны характеризуются разнообразными погодными условиями.

В связи с частой сменой воздушных масс различного происхождения в районе Ленинграда во все сезоны могут наблюдаться большие отклонения температуры воздуха от средних многолетних значений (норм). Периоды с такими отклонениями, которые могут длиться по нескольку дней, а иногда и недель, получили название волн тепла и холода. Ленинградские метеорологи исследовали повторяемость так волн за 80-летний период (1881— 1960 гг.). При этом в январе волной холода или тепла считался период, когда средняя суточная температура отклонялась от нормы более чем на 8°С, в октябре и апреле — более чем на 4°С, а в июле — на 3°С и более. В холодных январях волны тепла небольшой длительности отмечались лишь в начале и в конце месяца. В теплых же январях волны тепла (оттепели) могут наблюдаться в течение всего месяца, но особенно часты они во вторую половину. В обычных, близких к норме, январях волны холода отмечаются в основном в первой половине месяца.

Зимние волны тепла, как правило, определяются западным переносом атлантического воздуха. Например, средняя температура воздуха в Ленинграде в теплом январе 1975 г. оказалась на 6°С выше нормы.

Исключительно мощная как по продолжительности, так и по величине отклонения температуры от нормы волна холода, вызванная интенсивным притоком арктических воздушных масс, обрушилась на Ленинград в последнюю неделю 1978 г. Температура ниже —20 °С удерживалась непрерывно в течение 141 ч, что в три с лишним раза перекрыло отмеченную ранее максимальную продолжительность для декабря периода с температурой ниже — 20 °С.

В холодных июлях отмечаются очень редкие волны тепла и имеет место значительная повторяемость волн холода в течение всего месяца. В теплых июлях волны холода изредка наблюдаются в первой декаде, в середине и в конце месяца, а волны тепла имеют большую повторяемость в течение всего месяца. В июлях с температурой воздуха около нормы обычно происходит частое чередование волн тепла и холода. Продолжительность их, как правило, два-три дня, а в третьей декаде— от четырех до семи дней.

Рис. 22. Карта погоды за 3 ч 8 июля 1972 г. (жаркое лето).

Летом волны тепла наблюдаются в случаях, когда на Северо-Запад СССР поступают сухие и теплые воздушные массы из районов Нижнего Поволжья и Средней Азии. Именно такие процессы отмечались жарким летом 1972 г. На рис. 22 представлена схема процесса 8 июля 1972 г., когда была отмечена самая высокая температура воздуха в Ленинграде за весь многолетний период наблюдений (33,6 °С).

Таким образом - циркуляционные процессы являются опреде­ляющими при формировании климатического режима Ленинграда, под которым понимается вся совокупность разнообразных погодных условий. Преобладающий в течение всего года западный перенос воздушных масс и циклонических образований из районов Атлантического океана является причиной формирования в районе Ленинграда климата с хорошо выраженными морскими чертами: мягкой зимой, прохладным летом, достаточным увлажнением и сравнительно частым выпадением осадков.

3.1. Атмосферное давление

 Давление воздуха является одной из основных и существенных характеристик физического состояния атмосферы.

В метеорологии за основную единицу давления воздуха в настоящее время принят гектопаскаль (гП а), численно равный применявшемуся ранее миллибару.

Атмосферное давление всегда уменьшается с высотой, поэтому для получения представления о пространственном распределении и для сравнимости результатов давление на высоте станции приводится к уровню моря. Для Ленинграда при высоте установки барометра 4,8 м разница в давлении на высоте станции и на уровне моря составляет примерно 0,6 гПа.

В каждой точке земной поверхности атмосферное давление не остается постоянным. Характер изменений определяется термическими и динамическими причинами.

Отличительной особенностью режима давления в Ленинграде, как и на всем Северо-Западе Европейской территории СССР, является большая изменчивость во времени, особенно в холодный период, что обусловлено интенсивной циклонической деятельностью. Причем диапазон изменения атмосферного давления очень широкий — от 953,8 гПа (декабрь 1902 г.) до 1064,3 гПа (январь 1907 г.)

Годовой ход атмосферного давления описывается средними месячными многолетними его значениями.

В Ленинграде изменение значений атмосферного давления от месяца к месяцу невелики. Максимум давления воздуха 1014,6 гПа отмечается в мае, минимум, равный 1010,1 гПа, приходится на июль. Годовая амплитуда атмосферного давления близка к значениям над океаном — всего 4,5 гПа.

С октября по апрель среднее месячное давление воздуха почти не меняется и колеблется от 1013,3 до 1013,7 гПа (см. табл. 7 приложения). В это время года над Ленинградом располагается северо-западная окраина области повышенного давления в азиатском антициклоне, охватывающая почти всю территорию СССР.

В мае происходит перестройка барического поля атмосферы с зимнего режима на летний. Начинается прогревание континента, азиатский антициклон исчезает. Океан и морские побережья, в том числе и район Ленинграда, оказываются холоднее внутренних районов.

Среднее месячное давление воздуха в отдельные годы значительно отличается от многолетнего. Для холодного времени года эти отклонения в два раза больше, чем для теплого и составляют 15 ... 20 гПа. При этом наибольшие изменения атмосферного давления характерны для февраля.

О диапазоне изменений средних месячных значений давления воздуха в отдельные годы можно судить по разности между наибольшими и наименьшими их значениями за период с 1881 по 1975 г.:

 

За тот же период изменения среднего суточного давления воздуха внутри каждого месяца имеют еще большие пределы. Например, с декабря по февраль в 2 5 ... 30 % лет разность между наибольшим и наименьшим значениями среднего суточного давления в каждом из этих месяцев превышает 60 гПа.

В то же время изменения атмосферного давления в течение суток для умеренных широт, в том числе и для Ленинграда, выражены слабо. Для большинства месяцев суточная амплитуда составляет всего 0 ,4 ... 0,5 гПа. Наибольшее ее значение (0,7 гПа) приходится на май, октябрь и декабрь. Практического значения периодические суточные колебания не имеют, так как они в значительной степени перекрываются непериодическими колебаниями.

При быстром прохождении барических систем давление воздуха даже за несколько часов может резко упасть или повыситься и вызвать в отдельные дни большие суточные амплитуды. Максимальные суточные непериодические амплитуды атмосферного давления при этом зимой наибольшие и нередко составляют 30 ... 40 гПа, а летом не превышают 15 ... 20 гПа. Так, 21— 22 декабря 1971 г. в районе Ленинграда произошла быстрая смена барических образований: вместо хорошо развитого гребня пришел глубокий циклон и давление за сутки понизилось на 42 гПа. При обратном процессе атмосферное давление может также резко повыситься: так, 26.—27 ноября 1958 г. на место быстро смещающегося глубокого циклона переместился антициклон и давление воздуха в Ленинграде за сутки повысилось на 33,5 гПа. Были отмечены случаи, когда только за три часа давление изменялось на 1 0 ... 12 гПа (22 декабря 1971 г., 18 октября 1967 г.) Как правило, такими-резкими изменениями атмосферного давления осенью сопровождаются наводнения в Ленинграде.

Замечено, что резкое изменение давления воздуха ото дня ко дню вызывает у больных с заболеваниями сердечно-сосудистой системы ухудшение состояния. В климатических условиях Ленинграда зимой понижение атмосферного давления за сутки на 8 гПа и более приводит к увеличению показателя заболеваемости [11].

Определение междусуточной изменчивости (разности давления между двумя смежными сутками за один и тот ж е срок) и ее повторяемости имеет важное практическое значение. Она же служит дополнительной и существенной характеристикой циклонической деятельности.

Средняя месячная междусуточная изменчивость давления воздуха по абсолютному значению (знак изменения давления во внимание не принимался) обычно невелика и возрастает от 3,4 гПа в июле до 7,3 гПа в январе, но в некоторые годы увеличивается соответственно до 4,3 и 10,5 гПа (см. табл. 8 приложения).

Повторяемость междусуточной изменчивости давления воздуха с учетом знака (положительная при повышении давления от предыдущего дня к последующему и отрицательная при понижении) помещена для всех месяцев в табл. 9 приложения. Поскольку какой-либо существенной разницы в полученных результатах за 8 и 14 ч нет, в таблице приводятся данные только за 8 ч. Давление воздуха в Ленинграде чаще всего остается постоянным или меняется незначительно. Иногда перепады его доходят до ± 20 ... 30 гПа, хотя повторяемость таких случаев даже зимой невелика и не превышает 5 %

Самые большие в году экстремальные значения междусуточной изменчивости 3 5 ... 42 гПа отмечаются в период декабрь— март (см. табл. 8 приложения), а в летние месяцы они уменьшаются до 1 8 ... 22 гПа. Причем во все месяцы, кроме ноября, экстремальные значения междусуточной изменчивости при понижении давления (отрицательные) больше, чем при его повышении (положительные). В отдельные месяцы эти превышения составляют 8 ... 10 гПа.

3.2. Ветер

Ветер — это горизонтальное движение воздуха относительно земной поверхности. Скорость ветра является векторной величиной, она характеризуется модулем и направлением. В метеорологии модуль скорости принято измерять в метрах в секунду, направление (азимут точки, откуда дует ветер )— в градусах или румбах. На метеостанциях приборы для измерения ветра устанавливают на мачтах высотой 1 0 ... 12 м.

В сроки наблюдений определяют среднее за 2 мин направление и осредненное за 10 мин значение модуля скорости ветра. Кроме того, в последние годы регистрируется также максимальная мгновенная (осредненная за 2 ... 3 с — время инерции прибора) скорость ветра (порыв) между сроками и в сроки наблюдений; эта характеристика учитывается при расчете динамических нагрузок на различные объекты.

Все конструкции, возвышающиеся над поверхностью земли, в той или иной мере подвергаются ветровому воздействию. Для таких сооружений, как телевизионные и радиомачты, башни, опоры линий электропередачи, дымовые трубы, ветровая нагрузка является основной. Ее также необходимо учитывать при проектировании зданий высотой более 40 м. Скорость и направление ветра принимаются во внимание при выборе режима отопления зданий, при производстве строительных и погрузо- разгрузочных работ, при разводке мостов и т. д. Информация о ветре используется также при оценке условий труда и отдыха людей на открытом воздухе (комфортные, дискомфортные условия) .

Ветер связан со всем комплексом гидрометеорологических характеристик. От структуры воздушных течений, направления и скорости воздушных потоков зависит температурно-влажностный режим района. Опасные подъемы уровня Невы и наводнения также связаны с особенностями поля ветра, определяемыми общей синоптической ситуацией.

Ветер возникает вследствие неравномерного распределения атмосферного давления. Чем больше горизонтальный барический градиент (перепад давления на единицу расстояния), тем сильнее ветер и устойчивее его направление. Однако при одинаковых перепадах давления характер ветра зависит от термодинамических характеристик воздушных масс и от местных условий. Особенно велико влияние земной поверхности на ветер в нижних слоях воздуха. Чем больше шероховатость поверхности, тем сильнее сказывается ее тормозящее действие на воздушные потоки в нижних десятках и сотнях метров и тем интенсивнее турбулентность.

Как и любой холм или лес, массив городских домов, заводских труб и башен представляет собой существенное препятствие для воздушных потоков. Ленинград, расположенный на равнине, можно в этом плане сравнить с залесенной холмистой местностью.

Результаты исследований, полученные за последние годы, свидетельствуют о том, что динамическое влияние большого города на воздушный поток может сказываться в значительном по толщине слое воздуха, иногда до высоты более километра.

Ветер у земли. Обычно осенью и зимой в Ленинграде барические градиенты и соответственно скорости ветра в среднем несколько больше, чем летом. На направление и скорость ветра здесь заметно влияют местные условия, такие, как близость Финского залива, различный характер застройки районов и др. При встрече с массивом городских построек воздушный поток существенно деформируется. Его направление в большей или меньшей степени изменяется в зависимости от расположения улиц и плотности застройки кварталов, а скорость в основном уменьшается.

 Повторяемость ветров различных направлений и штилей на станции Ленинград, ИЦП представлена в табл. 10 приложения и на рис. 23. При этом указаны повторяемости в процентах каждого направления от общего числа наблюдений без штилей и повторяемость штилей в процентах от общего числа наблюдений.

Рис .23. Повторяемость (% ) различных направлений ветра и штилей по сезонам (цифра в центре — повторяемость штилей)

B Ленинграде преобладают ветры западного, юго-западного и Южного направлений. Повторяемость их в среднем за год превышает 50% . Ветры преобладающих направлений, как это обычно бывает, являются и наиболее сильными: 3,3 ... 3,7 м/с (см. табл. 11 приложения). Реж е наблюдаются восточные и северные ветры (рис. 23), средняя скорость их не превышает 3 м/с.

При современном загрязнении воздушного бассейна города ветер играет немаловажную роль — освобождает воздушный бассейн от загрязнения естественным путем.

Сведения о скорости ветра при различных направлениях в сочетании с повторяемостью направлений особенно необходимы при проектировании строительства в Ленинграде, размещении в нем зон отдыха и предприятий, особенно таких, которые связаны с вредными выбросами в атмосферу.

Изменение направления ветра по сезонам невелико.. Осенью и зимой, когда сильно развита циклоническая деятельность, чаще всего отмечаются ветры западной, южной и юго-западной четверти горизонта (рис. 23) со средними месячными скоростями более 4 м/с. Менее характерны в это время ветры северного, северо-восточного и восточного направлений, средняя месячная скорость которых не превышает 3 м/с.

Самые существенные изменения в ветровом режиме обнаруживаются при переходе от зимы к лету. Циклоническая деятельность в теплый период заметно ослабевает, и скорости ветра в Ленинграде в целом уменьшаются. Однако сохраняется преобладание западного ветра, а его скорость даже летом составляет 3 ,3 ... 3,5 м/с. Зато повторяемость северо-восточного ветра > от зимы к лету возрастает в два раза (рис. 23). В мае, июле ' и августе северо-восточный ветер бывает так же часто, как и западный (см. табл. 10 приложения). Летом повторяемость штилей в полтора раза.выше, чем. зимой.

В течение года роль ветра в формировании термического режима заметно меняется. О влиянии различных воздушных масс на термический режим города дают представление табл. 12 приложения, а также так называемые термические розы ветра (рис. 24). Зимой, например, при преобладающих ветрах западного, юго-западного и южного направлений нередко отмечаются оттепели, при которых температура воздуха в отдельные дни повышается до 6°С. Хотя из всех ветров восточные, северо-восточные и северные наиболее редки в холодный период, но с ними, как правило, связано резкое понижение температуры воздуха в Ленинграде, а с восточными и северо-восточными зимой — экстремально низкие ее значения.

Самый теплый воздух с апреля по июль приходит с юго- восточным и южным потоками, а похолодание вызывает северный ветер. Однако значительное понижение температуры воздуха в Ленинграде летом до 5 ... 10 °С возможно также в ночные часы при ясной, тихой погоде в результате радиационного выхолаживания.

Осенью с западными потоками в Ленинград поступает теплый воздух с Атлантики, и температура воздуха в октябре при этом бывает около 7°С.

Рис. 24. Положительное {1) и отрицательное (2) отклонение температуры воздуха при различных направлениях ветра и штиля от средней месячной.

В теплый период имеет место суточная периодичность изменения направления ветра, связанная с бризовым эффектом. В районах Ленинграда, находящихся вблизи Финского залива, в малооблачную погоду на фоне слабых барических градиентов формируется дневной бриз — ветер со скоростью 2 ... 3 м/с, направленный с прохладной водной поверхности на прогретое солнцем побережье. В пасмурную ветреную погоду разность температур вода — суша бывает незначительной и бризовая циркуляция отсутствует. Однако суточная смена направлений прослеживается даже по средним данным в мае — июле на ст. Невская, расположенной в Ленинграде на территории морского торгового порта в устье реки Невы. Здесь днем в июле, например, за счет ветра с Финского залива и реки Невы повторяемость западного и северо-западного направлений на 15 ... 20% больше, чем в ранние утренние часы (рис. 25).

Скорость ветра в центральной застроенной части города небольшая, в среднем за год 3 м/с. В то же время на открытых участках — в прибрежной полосе и на окраине города — она увеличивается до 4,3 м/с. Ветер в городе по сравнению с окраинами и пригородами ослаблен на 40.. 50 %.

Рис. 25. Суточный ход направления ветра на ст. Невская (Ленинград) в июле

Многолетняя средняя месячная скорость ветра в Ленинграде не остается постоянной в течение года, но изменения эти незначительны. Годовая амплитуда составляет всего 1 м/c. Самые большие средние месячные скорости отмечаются в осенне-зимний период (максимум 3,4 м/с в декабре, январе) (табл. 18). В теплый период ветер слабее, минимальные значения скорости приходятся на самые теплые месяцы — июль и август.

Средняя месячная скорость ветра — устойчивая'"во~ времени величина. Ее отклонение от многолетней в отдельные годы редко превышает 1 м/с (табл. 18). Самым ветреным был октябрь 1949 г. — 4,8 м/с ( на 1,6 м/с выше многолетней средней месячной скорости ветра в октябре). Осенью и зимой значения средней за месяц скорости лежат в диапазоне 4 ,8 ... 1,8 м/с, весной и летом — в диапазоне 4 ,1 ... 1,6 м/с.

Средняя (о) и максимальная (Рмакс> ^порыв) скорость ветра и возможные отклонения от средней в отдельные годы

Средняя месячная и годовая скорость ветра (м/с) в различные часы суток

Суточный ход скорости ветра определяется изменением интенсивности турбулентного обмена в течение суток. Днем, когда турбулентный обмен между нижними и верхними слоями усиливается, скорость ветра в Ленинграде увеличивается, достигая наибольших значений в послеполуденные часы (табл. 19).

Ночью ветер обычно ослабевает и его скорость в это время наименьшая. Наиболее отчетливо суточный ход выражен в теплый период, но и тогда амплитуда его невелика — не более 2 м/с/ Довольно часто в летние ночи устанавливается безветренная погода. Зимой периодические суточные колебания скорости ветра почти полностью отсутствуют. В связи с этим скорость ветра в дневные часы в течение всего года примерно одинакова,, но летом в ночные часы она на 1,0 ... 1,3 м/с меньше, чем зимой, и близка к 2 м/с.

Климатические данные получены путем осреднения за весь период наблюдений независимо от погоды. Необходимо учитывать, что в ясную погоду на фоне небольших барических градиентов суточный ход ветра может значительно превышать указанные в табл. 19 величины.

Средняя скорость ветра в Ленинграде, как отмечалось ранее небольшая. Однако в отдельные дни, когда барические градиенты при прохождении циклонических образований в районе Ленинграда бывают значительными, ветер резко усиливается. В любой из месяцев его максимальная скорость может быть 12 м/с, а в некоторые — даже более 12 м/с (табл. 18). Самая большая скорость за период 1936— 1976 гг., отмеченная в один из сроков наблюдений в застроенной части города (Ленинград, ИЦП ), составила 17 м/с, но на открытых участках и побережье Финского залива она может быть и больше (табл. 20). Распре деление по румбам максимальных скоростей ветра (из срочных наблюдений) представлено в табл. 13 приложения. Наибольшие скорости наблюдаются главным образом при ветрах южной и западной четверти горизонта, которые являются преобладающими. При восточном ветре максимальные скорости не превышают 7 ... 9 м/с и только в декабре отмечена скорость 11 м/с.

 Наибольшие скорости ветра (м /с) различной вероятности

Практический интерес к сведениям о ветре возрастает и одних общих представлений о нем бывает недостаточно. Диапазон скоростей ветра, повторяемость которых учитывается различными народно-хозяйственными организациями Ленинграда, довольно широк: от 0 ... 1 м/с, при которых ослаблен обмен воздуха в городе и концентрация в нем загрязняющих веществ может сильно увеличиваться, до 15 м/с и более, когда городское хозяйство терпит определенные убытки. Однако в Ленинграде преобладают ветры, не превышающие 5 м/с (88,5% ). С увеличением скоростей повторяемость быстро уменьшается, так что на ветры скоростью 8 м/с и более приходится всего от 1,6 % в июле до 3,6% в январе (см. табл. 14 приложения)

Число дней п с сильным ветром (15 м/с и более)

Сильный ветер (15 м/с и более) в центральной застроенной части города — явление редкое. В году бывает в среднем два дня с таким ветром (табл. 21). В спокойные годы и даже за целые периоды (1960— 1965 гг.) ветер ни разу не достигал больших скоростей, а в 1949 г. отмечено 8 дней с сильным ветром и половина из них пришлась на октябрь. Чаще ветер такой силы имеет место на окраине города с менее плотной застройкой, а также в прибрежных городских районах и пригородной зоне вдоль Финского залива. Среднее число дней за ' год с сильным ветром здесь увеличивается до 14 ... 22. На ст. Невская, например, только за один 1949 г. отмечено 49 таких дней.

I Большое значение в городских условиях приобретает ориентировка улиц по отношению к воздушному потоку. Ветер на улицах, расположенных параллельно преобладающему направлению (скорости его обычно самые большие), еще больше усиливается за счет так называемого эффекта трубы.

Представляют практический интерес сведения о длительности различных скоростей ветра. В Ленинграде самыми продолжительными являются ветры, имеющие небольшую скорость. Так, суммарная за месяц продолжительность ветров скоростью 4 м/с и менее в среднем оказывается более 500 ч, в летние месяцы превышает 600 ч. Суммарная же продолжительность за месяц ветров скоростью 8 м/с, и более мала, она составляет 21 ч в январе и всего 9 ч в июле (табл. 22).

Средняя суммарная продолжительность ветра (ч ) различной скорости

Непрерывная продолжительность различных скоростей ветра характеризует устойчивость их во времени. В Ленинграде скорость ветра 4 м/с и менее наиболее устойчива в течение всего года. Длительность воздействия таких скоростей изменяется от 20 ч в ноябре и январе до 33 ч в августе.

Непрерывная длительность ветра скоростью 8 м/с и более в Ленинграде почти не меняется в течение всего года и составляет ежемесячно в среднем 4 ... 5 ч, а в октябре — 6 ч. Однако в отдельные годы продолжительность его может увеличиваться в три-четыре раза. Так, в декабре 1954 г. ветер 8 м/с и более отмечался в течение 34 ч, а в январе 1957 г .— в течение 32 ч. Большие скорости (12 м/с и более) в отдельных случаях могут сохраняться непрерывно более 12 ч осенью и зимой и 2 ... 3 ч летом.

Ветер на высотах. Для более полной оценки ветрового режима необходимы сведения о ветре па различных высотах. В этой связи на разных уровнях ленинградской телевизионной башни (на высотах 25, 68, 104, 164, 232 м над поверхностью земли) были установлены датчики ветра. Сама телевизионная башня находится в двух километрах к востоку от ст. Ленинград, ИЦП па левом берегу Большой Невки, примерно в 70 м к западу от уреза воды; с трех сторон она окружена зданиями высотой 12.. 20 м и деревьями примерно такой же высоты.

Систематические наблюдения за ветром на телебашне были начаты в 1968 г. Все последующие годы на высоте 25 м они проводились непрерывно, а на больших высотах — с некоторыми перерывами. Поэтому полученные выводы о ветровом режиме на высотах по этим данным носят предварительный характер и требуют дополнительного уточнения по мере накопления материалов наблюдений.

Наиболее полные данные имеются по ветровому режиму на уровне 25 м Распределение направлений ветра па этой высоте (см. табл. 15 приложения, рис. 26) аналогично наблюдаемому у земли (на ст. Ленинград, ИЦП на высоте 10 м ). Однако скорость ветра на высоте 25 м во все сезоны примерно на 20 % больше, чем у земли (табл. 23). Соответственно меньше здесь, чем у земли, количество штилей — 1 ... 4 % (см. табл. 15 приложения, рис. 26)

 Средняя скорость ветра (м /с) по направлениям на высоте 25 м

Рис. 26. Повторяемость (% ) различных направлений ветра и штилей на высоте 25 м (цифра в центре — повторяем ость ш тилей).

В ряде случаев при сильных ветрах порывы по величине могут достигать больших значений. Возможность фиксировать порывистость ветра появилась с оснащением метеостанций дистанционными электрическими анеморумбометрами. Максимальная скорость ветра при порывах у земли (ст. Ленинград, ИЦП) приведена в табл. 18  Uпорыв. Зимой эта скорость достигала 1 9 ... 22 м/с, а в остальные сезоны — 1 8 ... 20 м/с. Скорость ветра при порывах на высоте 25 м соответственно больше и по данным И-летних наблюдений доходила до 29 м/с (табл. 24).

 Максимальные скорости ветра при порывах на высоте 25 м

Сопоставление максимальных скоростей ветра при порывах на высотах 25 и 68 м телебашни показало, что на этих высотах они имеют примерно одинаковые значения, т. е. с высотой в этом слое не увеличиваются.

Повторяемость сильных порывов (15 м/с и более) на -высоте 25 м при различных направлениях ветра представлена в табл. 25. Розы ветра при наличии сильных порывов, характеризующие повторяемость сильных ветров, более асимметричны, чем обычные розы ветров. Четко прослеживается зимой и осенью повышенная повторяемость порывов при южных, юго- западных и западных ветрах, к лету увеличивается процент повторяемости сильных порывов при северном и северо-восточном направлениях, а при южных — уменьшается. В целом же за год наибольшую повторяемость (29% ) имеют сильные порывы при ветре западной четверти. Данные о порывах ветра, вследствие небольшой продолжительности рядов наблюдений, носят предварительный характер.

 Повторяемость ( % ) различны х направлени й ветра при порывах 15 м /с и более на высоте 25 м

Для оценки ветрового режима в нижнем двухсотметровом слое были использованы данные наблюдений на телебашне за шестилетиий период (1968— 1973 гг.), обработка которых проводилась отдельно для холодного (ноябрь—март) и теплого (апрель— октябрь) периодов.

Как и следовало ожидать, с высотой ветер значительно усиливается и на уровне 232 м достигает в. среднем 7 м/с в холодный период и 6,6 м/с в теплый.

 В холодный период суточный ход ветра на всех высотах выражен слабо (рис. 27 а ). В теплый период года он проявляется более отчетливо (рис. 27 б), что обусловлено существенной суточной изменчивостью температурной стратификации в этот период.

В нижнем стометровом слое максимум скорости ветра приходится на дневные часы, а минимум — на ночные, амплитуда суточного хода превышает 1 м/с. На высоте 100... 150 м располагается уровень обращения ветра, выше которого характер изменения его скорости в суточном ходе меняется на противоположный по сравнению с нижними слоями. На высоте 232 м уже прослеживается максимум скорости ветра ночью и минимум утром.

Рис. 27. Суточный ход ветра по высотам в холодный (а) и теплый (б) периоды.

На рис. 27 суточный ход ветра представлен независимо от погодных условий. Однако известно, что в ясную погоду суточный ход всех метеорологических элементов выражен гораздо более четко, чем в пасмурную. Например, в Ленинграде летом в ясную погоду, по данным [78], суточный ход ветра в нижнем стометровом слое превышает 2 м/с.

Ветровые коэффициенты. Выше приведены данные о ветровом режиме при использовании принятого в климатологических разработках статистического подхода. Современные представления о строении пограничного слоя атмосферы позволяют выделить основные факторы, определяющие распределение метеорологических элементов в пограничном слое, и учесть их при анализе ветра на разных высотах. Методика обобщения материалов высотных наблюдений при достаточно строгом учете определяющих факторов изложена в [68, 78].

Для практики представляет существенный интерес возможность оценивать скорость ветра на различных высотах по скорости ветра измеренной на каком-либо одном уровне, например на высоте 10 м. Для этого необходимо иметь переходный ветровой коэффициент Rz.

Известно, что величина ветрового коэффициента существенно зависит от высоты 2 , величины барического градиента, вертикального распределения температуры, шероховатости подстилающей поверхности zо, а также от характера адвекции температуры.

Выявленные в [68] особенности вертикального распределения ветра по высотам в нижнем двухсотметровом слое в условиях города показали, что ветровые коэффициенты мало зависят от горизонтального барического градиента, а при отсутствии фронтальных разделов — и от температурной адвекции. Указанное обстоятельство позволяет с достаточной для практики точностью считать коэффициенты нарастания ветра с высотой (при фиксированном параметре шероховатости z0) только функцией высоты z и упрощенного параметра стратификации 

 

 

На широте Ленинграда g/l — 7 ,8 -104 м/с.

Для определения kz в условиях Ленинграда в [68] предло­жена номограмма, разработанная по материалам наблюдении в теплый период (рис. 28). Поскольку шероховатость в условиях города в основном определяется характером застройки, эта номограмма может быть использована и в холодный сезон.

При отсутствии данных, необходимых для расчета параметра стратификации ...  по формуле (2), можно ориентировочно полагать, что ночью в ясную погоду ...  составляет — 100... — 150, в облачные ночи близок к нулю; днем, как правило, ... положителен и колеблется от 30 до 100, а в ясные летние дни может доходить до 200 и более. Указанные значения параметра стратификации можно использовать для примерной оценки величины ветрового коэффициента в зависимости от времени суток и типа погоды.