Классификация метелей
Любая наука, становясь на ноги, прежде всего, создает свой язык, терминологию, классификацию изучаемых ею фактов. «Метелеведение» практически не имело своего общепризнанного языка, классификаций вплоть до пятидесятых годов нашего столетия.
Метелью называется атмосферное явление, состоящее в переносе снега более или менее сильным ветром.
Метель - очень сложное природное явление. Ветровой поток с включением снега ведет себя иначе, чем чистый ветер, так как метелевые снежинки влияют на скорость и турбулентность ветра. В метели принимают участие как снег, отложенный на поверхности земли, так и зародившийся в облаках и еще не достигший земли. Проведение и закономерности метелей существенно зависят от рельефа (орографии) местности. Наконец, действие метели определяется силой ветра, массой поднятого им снега и характером движения метелевых снежинок. Поэтому метели в настоящее время классифицируются по нескольким признакам (Дюнин, 1983).
По признаку источника появления несомых ветром снежинок различают:
1. верховую метель - снегопад при ветре до приземления атмосферных снежинок, после чего они становятся уже частицами снежного покрова. В верховой метели участвуют только атмосферные снежинки. Верховая метель в чистом виде наблюдается, например, если снег выпадает при ветре над кустарником, лесом, незамерзшим водоемом. Верховая метель условно отличается от спокойного снегопада по скорости ветра. Снегопад считается спокойным, если скорость ветра на высоте 10 м (примерная высота флюгеров метеорологических станций) не превышает 3 м/с;
2. низовую метель, при которой снег поднимается ветром с поверхности снежного покрова. Если перенос снега ветром ограничивается самым нижним слоем атмосферы, непосредственно над снежным покровом (несколько сантиметров или дециметров), явление называют поземкой.
3. общую метель, когда снег выпадает при достаточно сильном ветре и практически нельзя различить, в какой мере ветер переносит выпадающий снег, а в какой мере он срывает снег с поверхности снежного покрова (Хромов, 2004).
Метели могут приводить к перераспределению снежного покрова в горизонтальном направлении, к накапливанию сугробов снега у препятствий, к снежным заносам на дорогах и др. Особенно сильны они в России (пурга, буран), в Северной Америке (где сильные метели носят название близзардов), в Арктике и Антарктике. На окраинах Антарктического материка, где скорость ветра очень велика и снежный покров зимой сухой и рыхлый, метели достигают особенно большой силы.
Для низовой метели помимо скорости ветра важно состояние снежного покрова. Если температуры близки к нулю и снежный покров, слежавшийся и влажный, срыв снега ветром с поверхности покрова затруднен или невозможен. Особенно неблагоприятно для развития метели образование наста на поверхности снежного покрова. Таким образом, низовая метель наиболее вероятна при свежевыпавшем снеге и довольно низких температурах воздуха.
Для общей метели нужно сочетание достаточно сильного ветра со снегопадом, в особенности обложным. При ливневом снеге метель может быть сильной, но непродолжительной (Хромов, Петросянц, 2004).
По признаку рельефа подстилающей поверхности различают: 1) метели на равнинной и слабо пересеченной местности и 2) горные метели.
По признаку силы ветра, скорость которого измеряется на высоте флюгера метеорологических станций, выделяются следующие виды метелей: 1) слабые при скорости ветра менее 10 м/с; 2) обычные при скорости ветра от 10 до 20 м/с; 3)сильные при скорости ветра от 20 до 30 м/с; 4) очень сильные при скорости ветра от30 до 40 м/с и 5)сверхсильные при скорости ветра свыше 40 м/с.
Метели двух последних категорий можно назвать катастрофическими, так как они сопровождаются колоссальными заносами и нередкими разрушениями строений.
По насыщенности снегом различаются: 1) насыщенные метели, когда ветровой поток переносит количество снега, соответствующее его максимальной транспортирующей способности. «Грузоподъемность» низовой метели, как будет показано ниже, имеет предел, зависящий главным образом от скорости ветра; 2) ненасыщенные метели, когда вес снега, переносимого ветром, меньше максимума, насыщающего ветровой поток. Обе группы относятся только к низовым метелям.
Известны следующие способы движения метелевых частиц:
при верховой метели 1) падение атмосферных снежинок;
при низовой метели 2) влечение вдоль поверхности снежного покрова или земли; 3) сальтация, или прыжки, когда снежинки подскакивают сперва почти вертикально вверх, а затем снижаются по отлогой кривой; 4) витание, или диффузия, когда снежинки, сорванные со снежного покрова, поднимаются ветром и витают высоко над поверхностью земли.
Метель, как пылевая буря, способна формировать рельеф снежного покрова, вдоль которого она мчится. При малых скоростях ветра на поверхности снега отчетливо виден тонкий вибрирующий слой влекомых снежинок, постепенно создающих правильную рябь, похожую на рябь пустынных барханов и на подводную рябь песчаных пляжей. При усилении ветра на поверхности снега появляются своеобразные волны барханчики, медленно перемещающиеся в направление ветра. Эти и другие формы рельефа, образующиеся в результате метели, сами оказывают влияние на структуру метелевого потока (Дюнин, 1983).
Снежный покров Сахалинской области
Осадки, выпадающие в холодный период, образуют устойчивый снежный покров в течение всей зимы. Снежный покров появляется 16 - 31 октября в северной и средней частях и 1 - 15 ноября на юге. Устойчивый снежный покров формируется в течение ноября (с 1 ноября на севере до 5 декабря на юге). К третьей декаде ноября он в большинстве районов достигает высоты 15 - 30 см, которая является достаточной для предохранения посевов и многолетних трав от вымерзания. К концу зимы высота снежного покрова на открытых для ветра полях достигает 30 - 70 см, на закрытых участках (полянах, в лесу под кронами деревьев) она местами бывает более 1 м. Особенно глубокий снег наблюдается в понижениях рельефа: в долинах рек, распадках, ущельях и пр. Например, на метеорологической станции Краснополье, расположенной в хорошо защищенной горами долине, высота снежного покрова достигает 90 см, в то время как совсем рядом на побережье (ст. Углегорск) она не составляет и 25 см (Земцова, 1968). Для построения карты высот снежного покрова использованы многолетние данные стационарных наблюдений на защищенных от ветра участках. Общий характер распределения снежного покрова по территории острова мало чем отличается от характера распределения осадков. Наибольшей высоты (более 1 м) он достигает на юго-востоке Восточно-Сахалинского хребта. Здесь даже на побережье средняя высота снега достигает 110 см (ст. Усть-Мелкая). Почти такая же высота снежного покрова наблюдается на юго-восточных склонах средней части Западно-Сахалинского хребта (особенно на участке от ст. Матросово до ст. Восточный), а также в Южно-Камышовых и Сусунайских горах. Наименьшая высота снежного покрова (менее 70 см) отмечается на западном побережье горной части Сахалина и у юго-западного подножия Восточно-Сахалинского хребта. Таким образом, карта распределения снежного покрова позволяет сделать вывод о том, что в зимнее время года основным поставщиком влаги являются восточные и юго-восточные потоки морского воздуха. Высокий снежный покров в условиях сурового климата Сахалина является одним из основных факторов, определяющих существование на Сахалине представителей субтропической и широколиственной флоры (Земцова, 1968).
Продолжительность залегания снежного покрова изменяется от 250 дней на вершинах Восточно-Сахалинского хребта до 140 дней и менее на юге.
Разрушение устойчивого снежного покрова на юге и в средней части происходит в апреле (5 - 26 апреля), на севере и в горах - в мае (2 - 15 мая). Сход снежного покрова начинается на юге в конце апреля и заканчивается на севере к двадцатым числам мая, т.е. примерно через неделю после перехода средней суточной температуры воздуха через 0°. В отдельные годы могут быть значительные отклонения от указанных дат, т.е. снежный покров может устанавливаться или сходить на 10 - 15 дней раньше или позже средних сроков. В горных районах снежный покров обычно сходит намного позже. Даже в южной части Сахалина в ущельях среди гор снег часто удерживается до конца июня, на Восточно-Сахалинском хребте - до средины августа, а в отдельных местах среди гор сохраняется все лето (Земцова, 1968).
Метели. Выпадение снега часто сопровождается метелями. Больше всего метелей наблюдается на севере: от 40 до 57 дней за зиму. Они часто отмечаются на западном побережье, особенно в районе Углегорска - 53 дня за зиму. Меньше всего метелей бывает в долине р. Поронай - 19 метелей за зиму. В долине р. Тымь они возникают гораздо чаще - до 33 за зиму. На юго-востоке Сахалина число метелей изменяется от 22 в Долинске до 32 в Корсакове.
Метели могут возникать в период с ноября по апрель, в редких случаях они бывают в октябре и в мае. Чаще всего метели отмечаются в декабре: на севере и западном побережье в среднем до 215 дней и менее 10 дней в других районах (Земцова, 1968).
На севере Сахалина выпадение зимних осадков почти всегда связано с метелями. Например, в Охе в декабре в среднем бывает 15 дней с выпадением снега и 14 дней с метелями.
Наиболее интенсивные метели связаны с циклонами, возникающими в районе Японии и перемещающимися в Охотское море. Метели, связанные с прохождением западных циклонов не отличаются большой интенсивностью. В связи с тем, что метели на Сахалине в основном связаны с холодными фронтами, преобладающими ветрами при метелях являются ветры северных румбов. В большинстве районов это северо-западные ветры, но, например, на восточном побережье, прикрытом с запада горами, метели чаще бывают при северном ветре, на юго-западе при метелях велика повторяемость северо-восточных ветров.
Скорость ветра при метелях наиболее часто достигает 6 - 10 м/сек., но нередко она увеличивается до 10 - 15 м/сек. Метели при ветрах 20 - 25 м/сек. Наблюдаются не каждый год. За период (1947 - 1960 гг.) в Холмске были отмечены три случая метелей со скоростью ветра более 25 м/сек.
В большинстве случаев погода с метелями отмечается в течение 1 - 3 дней в месяц, но в отдельные месяцы она наблюдалась ежедневно 15 дней подряд. По ст. Пильво, где метели бывают часто, была подсчитана продолжительность метелей в часах. В среднем за период с 1947 по 1959 г. метель продолжалась: в декабре по 7,5 часа, в январе по 7,0 часа, в феврале по 7,2 часа (Земцова, 1968).
Поземки обычно наблюдаются при ясном небе и ветрах умеренной силы. При этом происходит перенос снега в самом приземном слое. Поземки играют большую роль в перераспределении снежного покрова. Продолжительность поземков примерно в два раза меньше, чем метелей. Например, на ст. Пильво в среднем за указанный выше период времени она была: в декабре 3,7 часа, в январе 4,0 часа, в феврале 3,6 часа.
Во всех районах Сахалина, кроме юго-западного, температура воздуха в дни с метелями несколько повышается по сравнению с холодными малооблачными днями. Это объясняется усилением скорости ветра при прохождении фронтов и увеличением облачности. В юго-западном районе на более теплом общем фоне декабрьские метели не вызывают значительных изменений температуры, а метели в январе - феврале обычно сопровождаются даже похолоданиями.
Климатическое значение снежного покрова
Снежный покров - продукт атмосферных процессов и, следовательно, климата, но в то же время он сам влияет на климат, как и на другие составляющие географического ландшафта. Температура на поверхности снежного покрова ниже, чем на поверхности почвы, не покрытой снегом, так как снег обладает исключительно высоким альбедо (80 - 90%). В то же время шероховатая поверхность снега сильно излучает. Малая теплопроводность снега приводит к тому, что потеря тепла с поверхности снежного покрова не покрывается притоком тепла из более глубоких его слоев и из почвы. Поэтому почва, покрытая снегом, сохраняет зимой достаточно высокую температуру. На этом основано и озимое земледелие: снежный покров предохраняет всходы от вымерзания. По наблюдениям в Павловске, поверхность почвы под снегом в январе в среднем на 15°С теплее, а за зиму на 5 - 7°С теплее, чем поверхность почвы, искусственно обнаженная от снега. Даже на глубине в несколько десятков сантиметров почва под снегом теплее, чем обнаженная почва.
В средней полосе Европейской территории России при снежном покрова высотой 40 - 50 см температура поверхности почвы под ним на 6 - 7°С выше, чем температура обнаженной почвы, и на 10°С выше, чем температура на поверхности снежного покрова. Зимнее промерзание почвы под снегом достигает глубины порядка 40 см, а без снега может распространяться до глубины более 100 см (Хромов, 2004).
Чем тоньше снежный покров зимой, тем сильнее промерзание почвы при прочих равных условиях. В Восточной Сибири и Забайкалье снежный покров очень невелик (в Забайкалье менее 20 см) вследствие господствующего там зимой режима высокого атмосферного давления, и температуры на поверхности снега зимой очень низкие. Поэтому в Иркутске, например, почва промерзает под снегом в среднем до глубины 177 см. В то же время в лесах Московской обл. почва под снегом обычно не промерзает вовсе.
Снежный покров охлаждает воздух. Над ним образуются значительные приземные радиационные инверсии температуры. Весной при таянии снежного покрова приток тепла идет на таяние снега, и температура воздуха остается близкой к нулю до тех пор, пока снег не стает. В теплом воздухе, перемещающемся над тающем снежный покровом, могут возникать так называемые весенние инверсии температуры. Запасы воды, накапливаемые за зиму в снежном покрове, примерно на 50% обеспечивают питание рек России. С весенним таянием снега связаны половодья на ее равнинных реках. Высота половодья зависит не только от накопленных за зиму запасов снега, но и от быстроты его таяния и от свойств поверхности почвы. Особенно высоки половодья, если снег осенью выпадает на замерзшую почву: весной талые воды вследствие этого не впитываются в почву, а стекают.
Наличие снежного покрова сильно повышает освещенность. Рассеянная радиация увеличивается вследствие отражения как прямой, так и рассеянной от снежного покрова и вторичного ее рассеивания, поэтому повышается и освещенность. Сильное отражение и рассеяние света в снежных горах могут вызвать временную слепоту у альпинистов. Особое значение имеет «снежная» добавка к рассеянной радиации в Арктике и Антарктике летом (Хромов, 2004).
Заключение
Таким образом, снежный покров самопроизвольно влияет на многие изменения климата. Он предохраняет почву зимой от чрезмерной потери тепла. Излучение идет с поверхности снежного покрова; почва под снегом остается более теплой, чем обнаженная почва. Суточная амплитуда температуры на поверхности почвы под снегом резко уменьшается.
Снежный покров предохраняет от вымерзания растительность, которая в свою очередь задерживает снег. И, например, если будет уничтожена растительность, задерживающая снег, то метели снимут снежный покров, обнажив грунт.
Исследования прогностических свойств снежного покрова открывают путь к созданию новых, значительно более надежных методик расчетов снеговых паводков и снегового стока, определение глубины сезонного промерзания грунта, прогноза условий снегозаносимости и лавинной опасности и т. д.
Снежный покров уменьшает потерю тепла почвой и колебания ее температуры. Но сама поверхность покрова сильно отражает солнечную радиацию днем и сильно охлаждается излучением ночью, поэтому она охлаждает и находящийся над ней воздух. Весной на таяние снежного покрова тратится большое количество тепла, которое берется из атмосферы; таким образом, температура воздуха над тающим снежным покровом остается близкой к нулю. Над снежным покровом часты и сильны инверсии температуры: зимой связанные с радиационным выхолаживанием, а весной - с таянием снега. Над постоянным снежным покровом полярных областей даже летом часты инверсии или изотермии.
Таяние снежного покрова обогащает почву влагой и имеет тем самым большое значение для климатического режима теплого времени года.
Литература:
1. Дюнин А.К. В царстве снега. - Новосибирск: Наука, 1983.
2. Земцова А.И. Климат Сахалина. - Л.: Гидрометеоиздат, 1968.
3. Никольская В.В. Дальний Восток. - М.: Гидрометеоиздат, 1962.
4. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. - М.: Изд-во МГУ, Изд-во КолосС, 2004.
Страницы: 1, 2
