Прогноз погоды из Норвегии

мурманская область

 

Климат Мурманска

ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБ Ы ПРИ СОВЕТЕ МИНИСТРОВ С С С Р

МУРМАНСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ

КЛИМАТ МУРМАНСКА

Б. А. ЯКОВЛЕВ

ГИДРОМЕТЕО ИЗДАТ ЛЕНИНГРАД • 1 9 7 2

УДК 551.56/58(471.21)

Приводится описание формирования климата города по основным метеорологическим элементам и дается ряд комплексных характеристик. Рассматриваются темпера­ тура воздуха при различных скоростях и направлениях ветра, характеристики скорости ветра в зависимости от его направления, относительная влажность воздуха при различной температуре и направлении ветра и пр. Дается определение сезонов и их границ и краткое опи­ сание обычных и аномальных сезонов. Рассматриваются многолетние колебания отдельных элементов в сезонах «зима» и «лето» за имеющийся ряд наблюдений станций Мурманска и Колы, а также микроклиматические разли­ чия отдельных районов города в зависимости от высоты и удаленности от залива.

Рассчитана на широкий круг специалистов метеоро­ логов, климатологов, географов, работников транспорта, медицины, строительства.

 

ВВЕДЕНИЕ

Под климатом любого района следует понимать многолетний режим всей совокупности метеорологических элементов (темпера­туры, влажности, скорости и направления ветра и т. д.), т. е. мно­голетний режим погоды, возможный в этом районе. Если пользо­ваться более короткими промежутками времени, такими как месяц, сезон или год, то нельзя составить достоверное представле­ние о климате. Например, человек никогда не бывавший в Мур­манске и не имеющий понятия о его климате, пробыв здесь очень холодную зиму 1965-66 г., может сделать ошибочный вывод, что зимы в Мурманске так же суровы, как и в средней полосе Сибири. В действительности же эта зима была не обычным, а исключи­тельно редким*, явлением среди многолетнего ряда более теп­лых зим.

Для оценки климата можно пользоваться средними величинами, полученными из многолетнего ряда наблюдений. Эти вели­чины удобны для сравнения климатических данных различных пунктов (например, средняя месячная температура июля в Архан­гельске на 3° выше, чем в Мурманске). Кроме того, существуют способы определения по средним месячным величинам и других Характеристик данного элемента. Особое значение имеют вероятности различных градаций данного элемента, отличные от средних величин. Так, для характеристики скорости ветра недостаточно знать среднюю многолетнюю его скорость для любого месяца. Необ­ходимо еще знать, как часто эта скорость может быть выше того или другого предела (например, 15 м/сек.), какая наибольшая скорость возможна один раз за несколько лет: 10, 15 или 20 м/сек. и т. д.

Климат любого района складывается под влиянием:

1) Климат любого района складывается под влиянием: притока солнечного тепла, зависящего от высоты солнца над горизонтом, т. е. от широты места, времени года и суток;

2) атмосферной циркуляции, повторяемости циклонов, анти­ циклонов и воздушных масс различного происхождения, несущих характерную для них погоду;

3) физико-географических условий данного места, характера подстилающей поверхности (снег или почва, наличие или отсутст­вие растительности), окружающего рельефа, высоты места, а в ус­ловиях города и степени застройки отдельных его районов и т. д.

Первые два  условия формирующие общие закономерности климатов ограниченных  пределах города Мурманска одинаковы и любом его районе. Однако местные условия того или другого района города формируют свой местный климат, или микрокли­мат, отличный от других районов. Микроклиматические различия отдельных районов прослеживаются только в самом нижнем слое воздуха и сглаживаются с увеличением высоты над поверхностью почвы

 Представление о климате любой местности, в рассматриваемом случае города Мурманска, можно получить в результате специаль­ной климатической обработки данных метеорологических наблю­дений, которые проводятся на метеорологических станциях в опре­деленные часы суток по заранее составленной программе. Без достаточно точных и надежных наблюдений любого метеорологи­ческого элемента за длительный период, охватывающий несколько десятков лет, нельзя получить достоверное представление о кли­мате.

 Метеорологические наблюдения в Мурманске, как и сам город, имеют сравнительно короткую историю. Регулярные метеорологи­ческие наблюдения начались в Мурманске с 1918 г. на метеороло­гической станции, расположенной на территории торгового порта, между мысами Варничный и Зеленый, на высоте 64 м. В 1924 г. станция была перенесена на 1,5 км к юго-востоку от прежнего места и располагалась на высоте 21 м. В связи с быстрой застрой­кой территории вокруг станции наблюдения постепенно теряли свою репрезентативность (показательность), особенно менее на­дежными стали данные по ветру и количеству осадков. По этой причине в 1935 г. станция снова была перенесена к югу от преж­него места на мыс Халдеев, где находится и в настоящее время. В результате переноса высота станции увеличилась до 51 м, зна­чительно увеличилась и открытость горизонта.

После 1945 г. территория мыса Халдеев постепенно застраива­лась, но застройка проводилась на более низких уровнях и по­этому существенного влияния на качество и однородность наблю­дений станции не оказывала.

 Метеорологические наблюдения проводились и на Мурманской аэрологической станции (MAC), с 1949 г. расположенной в север­ ной части города, на высоте 63 м. Эти наблюдения за период с 1963 по 1969 г. оформлены в виде метеорологических таблиц. В конце 1967, в 1968 и 1969 гг. в Мурманске были организованы специальные наблюдения над температурой воздуха, скоростью и направлением ветра и т. д. Наиболее полными из них были наблю­ дения в пунктах на проспекте Кирова и ул. Челюскинцев. Кроме того, за 1968 и 1969 гг. проводились регулярные наблюдения на территории Телевизионного центра, расположенного на Варничной сопке. Эти наблюдения проводились в восемь основных сроков на различных высотах телевизионной башни. Наблюдения у основа­ ния башни дали ориентировочное представление о микроклимате наиболее возвышенных районов города, а на различных высотах башни — об изменении температуры воздуха и скорости ветра с увеличением высоты над поверхностью почвы. Таким образом, для описания микроклимата отдельных районов города были ис­пользованы наблюдения за различные периоды шести пунктов:

1) Мурманск, Халдеев мыс с 1935 по 1969 г.

2) Мурманск, город — с 1919 по 1934 г.

3) Мурманская аэрологическая станция — с 1963 по 1969 г.

4) Телевизионный центр — 1968 и 1969 гг.

5) Мурманск, ул. Челюскинцев (центр города).

6) Мурманск, проспект Кирова (южная часть города) (рис. 1).

 

Рис. I. Схема расположения метеорологических стан­ций и пунктов специальных наблюдений, данные которых использованы при описании климата Мур­манска.

1— Мурманск, Халдеев мыс; 2— Мурманск, город; 3— Мур­манск, аэрологическая станция; 4— Мурманск, сопка Варничная; 5 — Мурманск, ул. Челюскинцев; 6 — Мурманск, пр. Кирова.

Для анализа общих закономерностей климата Мурманска использованы наблюдения станции Мурманск, Халдеев мыс, имею­щие наиболее длительный период и проводившиеся по наиболее широкой программе. Однако наблюдения этой станции не вполне репрезентативны для всех районов города, где в силу различных физико-географических условий отмечаются различия в значениях температуры, скорости ветра и других метеорологических элемен­тов. Различия микроклимата города будут рассмотрены в специ­альной главе, посвященной ориентировочной микроклиматической характеристике города.

 Описание климата Мурманска в основном построено на дан­ных, опубликованных в пяти частях «Справочника по климату СССР» [14], [15], [16], [17], [18]. Однако, кроме данных Справочника, для полного освещения некоторых характерных особенностей климата города необходимы были комплексные характеристики климата, зависящие от направления адвекции воздушных масс или ветра. Эти характеристики особенно летом и зимой значительно изменяются в зависимости от направления адвекции. В условиях Мурманска, расположенного между Баренцевым морем и матери­ком, адвекция оказывает значительное влияние не только на тем­пературу и влажность воздуха, но и на все климатические характеристики. Поэтому автор считал необходимым дать комплексное их описание, так как иначе климатическая характеристика города была бы не полной.

Для составления комплексных характеристик, ввиду большой трудоемкости необходимых выписок, обработки и обобщения не­обходимого материала наблюдений, использован сравнительно короткий период наблюдений, порядка 20— 15 лет. Большинство необходимых выписок было сделано ранее, в 1956—58 гг. в про­цессе подготовки автором работы [20], но они не были использованы в этой работе, или сделано заново после окончания Справочника. Широко использованы и ежечасные данные записей самописцев за период около 10 лет. Несмотря на небольшой период наблюдений, использованный для составления комплексных характеристик климата, они помогли дать всестороннее описание особенностей климата города

В главе III дается обоснование разделения года на сезоны и Краткая характеристика отдельных сезонов. Главное внимание уделяется значительным аномалиям температуры воздуха и дру­гих элементов, возможным в отдельных сезонах, и кратко анали­зируются циркуляционные условия этих аномалий. В главе IV дается краткий анализ многолетнего колебания климата Мурман­ска за период имеющихся метеорологических наблюдений. При этом здесь указываются колебания не отдельных метеорологиче­ ских элементов, например температуры воздуха, как у Е. С. Рубин­ штейн {12], [13], а их комплекса. В главе V приводится краткая микроклиматическая характеристика города, которая в силу отсутствия достаточного числа наблюдений с длительным периодом дается ориентировочно и не охватывает всех климатических эле­ментов.

 В подготовке материала для книги принимали участие техники группы климата Мурманской гидрометеорологической обсервато­рии Г. И. Шошина, И. С. Атемасова и 3. Н. Луженская. Большую помощь в подготовке рукописи оказывал начальник отдела метео­рологии Мурманской ГМО, канд. геогр. наук Г. В. Гирдюк. Всем указанным лицам автор приносит свою искреннюю признатель­ность.

Автор благодарит такж е И. А. Гольцберг за ряд ценных реко­мендаций, сделанных при просмотре рукописи, А. А. Гирса за консультацию при подготовке главы IV рукописи и Т. В. Покров­ скую за просмотр всей рукописи и отзыв на нее.

 Глава I

 ФОРМИРОВАНИЕ КЛИМАТА МУРМАНСКА

Физико-географические условия

Мурманск расположен в северной части Кольского полуост­рова, на восточном побережье Кольского залива, около 50 км от побережья Баренцева моря. К востоку от города лежит ряд сопок, абсолютные высоты которых достигают 100—250 м. Город нахо­дится на сравнительно узкой, слегка всхолмленной равнине, вытя­нутой с юга на север. Наличие обширной акватории Баренцева моря к северу от города и материка к югу от него и значительные температурные различия зимой и летом между материком и морем обусловливают в эти сезоны значительные меридиональные гра­диенты в поле большинства метеорологических элементов, а от­ сюда и большую изменчивость погоды во времени при смене направления адвекции воздушных масс. Влияние Кольского за­лива сказывается лишь в отдельных районах города, расположен­ных вблизи него.

Радиационный режим

Важнейшим условием формирования климата Мурманска яв­ляется приток суммарной солнечной радиации. Приток радиации от солнца и ее поглощение определяет тепловой режим подстила­ющей поверхности почвы или снега, нижнего приземного слоя и более высоких слоев атмосферы. Суточный ход высоты солнца над горизонтом и годовой ход полуденной высоты солнца обуслов­ливают суточный и годовой ход температуры и влажности воздуха, облачности и других метеорологических элементов. Приток радиации зависит не только от высоты солнца над горизонтом, но и от продолжительности дня. В условиях Мурманска, расположенного севернее Полярного круга, температура и влажность изменяются в течение года в довольно широких пределах, что хорошо иллюстрируют следующие значения по данным [6] на 15-е число каждого месяца:

  I II III IV V VI
Продолжительность дня (часы) 1,5 1,5 11,5 15,8 21,2 24,0

 

  VII VIII IX X XI XII
Продолжительность дня (часы) 24,0 18,1 13,4 9,3 4,5 0,0

  

  I II III IV V VI
Полуденная высота солнца (град.) 0 ,2 7,9 18,8 30,7 39,8 44,3

 

  VII VIII IX X XI XII
Полуденная высота солнца (град.) 42,6 35,2 24,1 12 ,6 2,6 -

 1 Для февраля обе характеристики даны на 14-е число

Из приведенных данных видно,, что полуденная высота солнца колеблется от 0 (солнце не показывается над горизонтом во время полярной ночи) до 44° (во время полярного дня). Продолжитель­ность дня колеблется от 0 часов (во время полярной ночи) до 24 часов (во время полярного дня). Полярная ночь в Мурманске начинается с 29 ноября и заканчивается 13 января, т. е. продол­жается 44 дня, а полярный день — с 22 мая по 22 августа — про­должается более двух месяцев (61 день). Увеличение продолжи­тельности круглосуточного дня по сравнению с круглосуточной ночью объясняется влиянием рефракции, за счет которой видимое положение солнца над горизонтом несколько приподнимается по сравнению с истинным.

Значительные колебания в течение года полуденной высоты солнца и продолжительности дня влияют и на приток суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной), что характеризует следующий годовой ход, по данным [6], фактической и возможной величин суммарной солнечной радиации (ккал/см2):

 

  I II III IV V VI
Фактическая 0 0,7 4,5 8,8 10,9 13,1
Возможная 0,3 1,8 6,4 12,4 20,6 23,8
% от возможной - 39 70 71 53 55

 

  VII VIII IX X XI XII Г о д
Фактическая 11,7 7,1 3,3 1,2 0,1  0,0 61,4
Возможная 21,3 14,8 7,9 3,0 0,5 0,0 112,8
% от возможной 55 48 42 40 20 - 55

Как видно из приведенных данных, возможная суммарная ра­диация меняется от 0 в декабре до 23,8 ккал/см2 в июне, факти­чески наблюдаемая — от 0 в декабре и январе до 13,1 ккал/см2 в июне, средняя же величина фактически наблюдаемой — от О в декабре и январе до 13,3 ккал/см2 в июне. При этом за счет уменьшения облачности в марте и апреле проценты поступающей радиации от возможной достигают 70—71.

Радиация, поступающая от солнца, полностью поглощается подстилающей поверхностью и идет на теплообмен с нижним слоем воздуха, испарение почвы и другие процессы. Часть ее от­ражается. Отражательная способность подстилающей поверхности характеризуется величиной альбедо, которая указывает долю ра­диации, отраженной от подстилающей поверхности. Величина аль­бедо колеблется от 0,75—0,8 зимой при наличии свежевыпавшего снега до 0,16—0,18 летом после окончательного схода снежного покрова. Поверхность почвы или снега, поглощая радиацию солнца, также отражает ее в атмосферу.

Лучистая энергия, теряемая подстилающей поверхностью, воз­вращается к ней вновь за счет направленного сюда излучения атмосферы. Разность между теплом, теряемым подстилающей по­верхностью за счет излучения в атмосферу и получаемым этой поверхностью за счет встречного лучеиспускания атмосферы, на­зывают эффективным излучением. Величина этого излучения зави­сит от физических свойств подстилающей поверхности, влажности воздуха и облачности, в течение года она существенно не меня­ется. Приводим годовой ход эффективного излучения (ккал/см2), полученный М. К. Гавриловой [5] для станции Кола:

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Г о д
2,3 2,1 2,8 2,9 2,5 2,6 2,7 2,4 2,2 2,4 2,1 2,1 29,1

 Радиационный баланс подстилающей поверхности (почвы или снега) рассчитывается по формуле :

 R = Q (l - А ) - Е ,

 где R — радиационный баланс, Q — суммарная радиация, посту­пающая от солнца, А — альбедо, а Е — эффективное излучение подстилающей поверхности. По данным [5] приводим для станции Кола расчетную величину радиационного баланса R ккал/см2 для отдельных месяцев и всего года и для сравнения значения средней температуры поверхности почвы Тп и воздуха Тв на уровне 2 м в Мурманске:

 

  I II III IV V VI
R - 2 ,3 —1,9 -1,5 0,1 4,8 8,5
Тп — 11,0 —11,0 - 8 ,0 — 1,8 4,4 10,4
Тв —10,0 — 10,7 —7,0 — 1,7 3,1 8,4

 

  VII VIII IX X XI XII Г о д
R 7,2 3,9 1,2 — 1 , 2 - 2 ,0 —21,1 14,7
Тп 13,8 11,5 6,6 0,7 - 5 ,3 —9,2 0,1
Тв 12,4 10,8 6,3 0,2 —4,7 —8,3 0,0

 Приведенные данные показывают, что в течение всей зимы и во второй половине осени (с октября по март включительно) радиационный баланс отрицателен, т. е. подстилающая поверх­ность больше тепла теряет от излучения, чем получает его от солнца, в остальную часть года происходит обратное явление. Го­довой ход радиационного баланса и поверхности почвы полностью не совпадает с аналогичным ходом температуры воздуха на уровне 2 м и поверхности почвы. Максимальная величина радиа­ционного баланса приходится на июнь, когда наблюдается наи­большая полуденная высота солнца и продолжительность дня, а максимальная температура поверхности почвы и воздуха зап западывает на месяц и наступает в июле. Самая низкая температура воздуха и поверхности почвы зимой наблюдается в январе и фев­рале, в то время как радиационный баланс достигает минимума раньше, в декабре. Весной (апрель и май) средняя величина ра­диационного баланса выше, а средняя температура поверхности почвы и воздуха ниже, чем осенью (сентябрь и октябрь). Некото­рое несоответствие годового хода радиационного баланса с ана­логичным ходом средней температуры поверхности почвы и ниж­него слоя воздуха объясняется тем, что радиационный баланс поверхности почвы еще не может полностью определить темпера­турный режим как поверхности почвы, так и нижнего слоя воз­духа, поскольку солнечное тепло расходуется еще на ряд других процессов. К таким процессам относятся затраты тепла на снего­ таяние и оттаивание промерзшей почвы весной, на трансформа­цию, прогревание и выхолаживание масс воздуха, поступающих из других районов с более низкой или высокой температурой, на испарение влажной почвы, теплообмен нижнего слоя воздуха с поверхностью почвы и с более высокими слоями атмосферы. Следовательно, для оценки теплового режима, хотя бы нижнего слоя воздуха, необходимо учитывать весь комплекс составляющих теплового баланса. Это можно показать на примере весны и осени.

По приведенным данным средняя сезонная величина радиа­ционного баланса весной (апрель—май) достигает 2,4 ккал/см2, а осенью (сентябрь—октябрь) 0 ккал/см2. Средняя температура нижнего слоя воздуха для тех же сезонов равна соответственно 0,7 и 3,2°. Такое несоответствие объясняется большими затратами тепла весной, чем осенью. В течение весны в среднем почти пол­ностью сходит снежный покров, высота которого к началу сезона достигает максимума. К началу весны заболоченная, хорошо ув­лажненная почва промерзает в среднем на глубину около 1,0 м, к концу сезона она полностью оттаивает. Наконец, весной средняя суммарная повторяемость северо-западного, северного и северо- восточного ветра, приносящего холодный арктический воздух из более высоких широт, достигает 41%, а осенью всего 27% [17]. Если учесть еще и то, что приземная температура арктического воздуха весной в среднем на 3° ниже, чем осенью, то увидим, что затраты тепла на трансформацию (прогревание) холодных масс воздуха весной должны быть значительно выше, чем осенью. Этим объясняется более низкая средняя температура весны по сравнению с осенью, несмотря на более высокую величину радиацион­ного баланса. Таким образом, фазы годового хода радиационного баланса как бы опережают на один месяц соответствующие фазы -годового хода температуры воздуха и почвы.

 Атмосферная циркуляция

В формировании климата большое значение имеет атмосфер­ная циркуляция. Циркуляционные условия формирования климата Мурманска довольно, сложны. По классификации Алисова Б. П. [1],

 

 

 Мурманск относится к атлантико-арктической зоне умеренного пояса. Для этой зоны характерно преобладание воздушных масс арктического и атлантического происхождения, а также усиление циклонических процессов в холодную (октябрь—апрель) и ослаб­ление их в теплую (май—сентябрь) часть года. В холодной части года над Норвежским и Баренцевым морями преобладает цикло­ническая деятельность, что обусловливает неустойчивую погоду с частыми штормами и резкими колебаниями температуры. При­веденные на рис. 2 изобары (линии значений атмосферного давления в миллибарах) и наиболее характерные пути перемещения циклонов и антициклонов с указанием их повторяемости, по А. С. Звереву [8], для января — серединного месяца холодного пери­ода и, следовательно, наиболее репрезентативного для него,

 

 

и на рис. 3 — среднее многолетнее число развивающихся циклонов и антициклонов за тот же месяц показывают, что наибольшая пов­ торяемость циклонов и связанное с ними наиболее низкое среднее месячное атмосферное давление наблюдается в основном над Ис­ ландией. От Исландии циклоны смещаются к востоку с северной составляющей, через Норвежское на Баренцево море (траектории II и III). Преобладающие направления перемещения цикло­нов хорошо согласуются с областью повышенной их повторяемо­сти и ложбиной в поле среднего атмосферного давления, вытяну­той от Исландии через Норвежское на Баренцево море.

Преобладающее перемещение циклонов по траекториям II и III создает в холодный сезон сравнительно теплый фон зимы и осени. Прохождение циклонов по указанным направлениям обус­ ловливает вынос теплого атлантического воздуха и значительное потепление, нередко до оттепели, и усиление ветра до шторма, а в очень редких случаях — и до урагана. Значительные осадки при этом не выпадают, наиболее вероятны слабые осадки. Срав­нительно реже атлантические циклоны, смещавшиеся ранее по траектории II, в дальнейшем приобретают южную составляющую (траектория V). В этом случае в Мурманске наблюдается более значительное усиление ветра и более вероятны ураганы. В теплых секторах этих циклонов обычно наступает значительное потепле­ние и наблюдаются наиболее высокие максимальные температуры, а в их тылу, в массах арктического воздуха — обильные снего­пады «зарядами», которые в очень редких случаях сопровожда­ются грозами.

 Более устойчивая погода, с небольшими морозами или в ред­ких случаях с температурой, близкой к 0°, небольшими осадками

Рис. 4. Преобладающие траектории циклонов (/—VII) и антициклонов (VIII—X), их повторяемость (число случаев) и среднее атмосферное давление (мб). Июль. Усл . обозначение см . рис . 2

наблюдается при прохождении циклонов по траектории IV. В сравнительно редких случаях, когда циклоны, смещавшиеся вдоль западного побережья Скандинавии, в дальнейшем получают южную составляющую (траектория VI), проходя через Кольский полуостров. В этом случае в Мурманске выпадают наиболее обильные снегопады. В очень холодные сезоны циклоны переме­щаются по траектории VII. В этом случае в Мурманске преобла­дает ясная и тихая погода и за счет длительного радиационного выхолаживания нижнего приземного слоя воздуха наблюдается значительное и нередко длительное похолодание.

 

Рис. 5. Средняя многолетняя повторяемость развивающихся циклонов (1) антициклонов (2). Июль.

 В передней части антициклонов, смещающихся с Баренцева моря к юго-востоку (траектория VIII), в Мурманск приходит арктический воздух, в значительной мере прогревшийся снизу, по пути над поверхностью Баренцева моря, свободной от льда. Крат­ковременные прояснения в антициклонах обычно не вызывают значительного выхолаживания арктического воздуха над матери­ком. Поэтому антициклоны, смещающиеся с Баренцева моря и в дальнейшем движущиеся к юго-востоку, не вызывают в Мурман ске значительного и устойчивого похолодания. В Мурманске более сильные морозы и самые низкие минимальные температуры на­блюдаются зимой и весной при вхождении антициклонов с Карского моря к юго-западу по траектории IX. В этом случае в Мур­ манск приходит более холодный континентальный арктический воздух с Карского моря с более низкими начальными температу­ рами (до — 10, — 15° и ниже), которые в дальнейшем значительно снижаются при уменьшении облачности. В теплый период ( м а й - сентябрь) циклоническая деятельность в районе Мурманска и над Баренцевым морем ослабевает и увеличивается повторяемость антициклонов.

 Данные рис. 4 и 5 для июля — серединного месяца теплого пе­риода показывают, что Исландский минимум в поле среднего дав­ления в этот период в значительной мере ослабевает. Давление в его центре увеличивается по сравнению с январем на 16—17 мб, а ложбина, направленная в январе к северо-востоку на Баренцево море, в июне совсем заполняется, и наблюдается повышение соеднего давления по сравнению с январем на 6— 10 мб. Атланти­ческие циклоны смещаются к западу по более южным траекто­риям {Ш, I V и V ); увеличивается вероятность южных циклонов, смещающихся к северу по траекториям VI и VII. Траектории ан­тициклонов VIII и IX в июне имеют примерно такую же повторяе­мость, как и в январе, однако скорость их перемещения к юго-во­ стоку или юго-западу в июле меньше, чем в январе, и они в районе Мурманска сравнительно часто становятся малоподвижными. При прохождении циклонов по траекториям IV, V и VI, т. е. южнее и юго-восточнее Мурманска, наблюдается адвекция воздуха с Ба­ренцева моря, облачная или пасмурная прохладная погода с не­большими осадками. При перемещении циклонов по траекториям III и VII в районе Мурманска в теплых секторах этих циклонов протекает очень теплый континентальный воздух, который вызы­вает значительное потепление, до 20—30°. Грозы сопровождаются кратковременными интенсивными ливневыми осадками. Как уста­новлено автором [22], при "Прохождении циклонов по траекториям III и VII в Мурманской области и в самом городе наблюдаются наиболее значительные обложные осадки. Из рис. 5 видно, что наибольшая повторяемость циклонов в июне, как и в январе, на­блюдается в районе Исландии, однако область повышенной их пов­торяемости, в отличие от января, направлена к западо-юго-западу на среднюю Скандинавию и Финляндию. Летом над Баренцевым, Норвежским и Гренладским морями увеличивается повторяемость антициклонов. Здесь намечается два очага повышенной их повто­ряемости: 1) над севером Гренландского моря и 2) в районе Новой Земли и юго-востоке Баренцева моря. Малоподвижные антици­клоны, располагающиеся над юго-востоком Баренцева моря, обусловливают в Мурманске восточные ветры и сухую погоду со значительным суточным ходом температуры. Карты среднего дав­ления, повторяемости и траектории антициклонов и циклонов для холодной (январь) и теплой части года (июль) дают представле­ние о преобладающем среднем многолетнем развитии атмосфер­ных процессов, но не отражают возможного их многообразия в той и другой части года.

 Глава II

ОПИСАНИЕ КЛИМАТА МУРМАНСКА ПО МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИМ ЭЛЕМЕНТАМ

Атмосферное давление

 Атмосферное давление и особенно его распределение на земной поверхности является важнейшим условием, определяющим на­правление переноса различных воздушных масс. Распределение атмосферного давления на разных уровнях в высоких суюях атмо­ сферы определяет направление перемещения и эволюцию, разви­тие или ослабление различных барических систем (циклонов, ан­тициклонов, гребней, ложбин и др.), которые вызывают резкие изменения погоды. С прохождением антициклонов обычно связана малооблачная тихая погода со значительными, особенно летом, суточными колебаниями ряда метеорологических элементов, с про­хождением циклонов, наоборот, — ухудшение погоды: увеличение облачности, усиление ветра, нередко до шторма, выпадение дождя или снега и резкие колебания температуры при смене направления ветра.

 Изменчивость годового хода атмосферного давления в Мур­ манске характеризуется следующими значениями среднего месяч­ ного атмосферного давления над уровнем моря (в мб):

 

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Г о д
1007 1008 1010 1013 1014 1012 1012 1012 1010 1009 1008 1009 1010

 

 Приведенные значения показывают, что наиболее высокое дав­ление приходится на май, а самое низкое — на январь. В отдель­ные годы в зависимости от повторяемости и интенсивности циклонов или антициклонов средняя месячная и суточная вели­чины атмосферного давления могут значительно колебаться, что иллюстрируют следующие данные годового хода разности между средними величинами наибольшего и наименьшего месячного (а) и суточного (б) атмосферного давления (мб).

 

Наиболее значительные колебания средней месячной и суточ­ной величин давления наблюдаются зимой (ноябрь—м арт), наиме­нее значительные— летом (июнь—август). Величина барической ступени или высота, на которую нужно подняться от уровня моря, чтобы давление понизилось на один миллибар, составляет около восьми метров. Следовательно, наибольшие суточные колебания, возможные зимой, например в январе, равносильны увеличению высоты места приблизительно на 700 м над ур. м. Резкие колеба­ния давления за короткие промежутки времени могут вызывать ухудшение здоровья человека при сердечно-сосудистых заболева­ниях. Поэтому величина барической тенденции или изменение дав­ления за 3 часа представляет известный интерес (табл. 1).

 Т а б л и ц а 1

Повторяемость (%) различной величины барической тенденции (мб)

Тенденция (мб) I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
< 2 80 82 84 86 92 94 96 96 89 84 81 80
2— 2 ,9 13 12 10 10 6 5 3 3 7 10 12 12
3—4 ,9 4 4 5 4 2 1 1 1 3 5 5 6
> 5 3 2 1 0 0 0 0 0 1 1 2 2

 Наибольшая повторяемость высоких барических тенденций > 2 мб за 3 часа наблюдается зимой, наименьшая — летом. Увели­чение изменчивости различных характеристик атмосферного дав­ления в зимние месяцы связано с увеличением повторяемости интенсивности и скорости перемещения барических систем: цикло­нов и антициклонов. Изменяется в течение года величина и на­ правление среднего горизонтального барического градиента *.

* Горизонтальным градиентом любого метеорологического элемента назы­вается изменение его на 100 км расстояния в сторону убывания этой величины.

Так, составляющая среднего барического градиента в январе, направленная к северу, достигает 2,1 мб/100 км, а в июле, направ­ленная к югу, уменьшается по абсолютной величине до 0,8 мб/100 км. Этим объясняется преобладание ветра южного направления зимой и северного летом и увеличение средней ско­рости ветра зимой по сравнению с летом.

 Ветер

Перераспределение повторяемости различного направления ветра от зимы к лету носит муссонный характер. Зимой преобла­дают южные ветры с материка, а летом — северные с Баренцева моря. Весной и осенью направление ветра менее устойчиво. Но в эти сезоны, особенно осенью, преобладают южные ветры (рис. 6). Повторяемость ветра северной четверти, направленного с Баренцева моря (СЗ, С и СВ), достигает летом 55% и уменьшается зи­ мой до 15%. Повторяемость ветра южной четверти с материка (ЮВ, В и Ю З) достигает зимой 79%, а летом уменьшается до 37%. Наиболее резко (почти в два раза) увеличивается повторяе­ мость северного ветра весной: от апреля к маю. С этим связано заметное увеличение облачности в мае по сравнению с апрелем.

 В теплую часть года с мая по сентябрь, особенно в летние месяцы, направление ветра испытывает и суточную периодичность. В ясные или малооблачные дни со значительной амплитудой су­ точного хода температуры на фоне небольшой средней суточной скорости ветра направление его меняется. Утром или ночью 

 

Рис. 6. Повторяемость ветра различных направлений (%)

а — зимой, б — весной, в — летом, г — осенью.

в такие дни более вероятны южные ветры с материка, а днем — северные с Баренцева моря. Н а берегу Кольского залива днем наблюдается увеличение повторяемости западного ветра, а вече­ром восточного. Суточная смена направления ветра наблюдается обычно в антициклоническом или безградиентном барическом поле, но она хорошо прослеживается и на средних данных. Зна­чительны годовые колебания характеристик скорости ветра. Уве­личение интенсивности и повторяемости циклонических процессов зимой обусловливает увеличение средней скорости ветра, числа дней с ветром ≥1 5 м/сек*. и продолжительность сильного ветра С^15 м/сек., а также уменьшение вероятности тихой или маловет­реной погоды. Летом в связи с уменьшением интенсивности и пов­торяемости циклонов и увеличением повторяемости антициклонов наблюдается обратное явление. Наибольшие скорость ветра, число дней с ветром ^ 1 5 м/сек.1 и его продолжительность наблюдаются в январе, а наименьшие — в августе.

* За день с ветром ≥15 м/сек. считается день, в котором наблюдалось уве­личение скорости ветра до 15 м/сек. и более, независимо от его продолжитель­ности.

 Для ряда подразделений морского и рыбного флота и других организаций представляет интерес не только число дней с силь­ ным ветром, но и со скоростью ветра выше или ниже определен­ ного предела (табл. 2).

Т а б л и ц а 2

Число дней со скоростью ветра указанного предела

Месяц     Скорость ветра (м/сек.)   Всего
  ≤6 ≥6 ≥10 ≥18 ≥21 ≥25  
 I 4,2  26,8 20,7  2,8  0,6  0,1  31
II 6,0  22,0  13,0  1,6  0,2    28
III 6,0  25,0  13,0  0,7   0,2    31
IV 7,3  22,7  9,7        30
V 7,6  23,4  6,1        31
VI 7,5  22,5  9,7  0,2      30
VII 8,2  22,8  8,0        31
VIII 9,0  22,0   3,4        31
IX 7,6  22,4  6,0  0,2      30
X 7,0  24,0  14,2  0,7      31
XI 6,4  23,6  14,2  1,4      30
XII 4,8  26,4   16,8  1,4  0,2    31
год 81  284  136  9  0,2   0,1  

 Число дней со слабым ветром < 6 м/сек. бывает наименьшим в середине зимы (в январе) — всего 4 дня; оно увеличивается до 9 дней в конце лета (в августе). Число дней со скоростью ветра > 10 м/сек. изменяется в течение года в обратном порядке: наи­большее в январе и наименьшее в августе. Скорость ветра в от­ дельные дни при неустойчивой погоде, связанной с прохождением циклонов, может испытывать в течение суток значительные коле­бания от штиля до шторма ≥1 5 м/сек. При неустойчивой погоде увеличение или уменьшение скорости ветра не приурочивается к определенному времени суток. Суточные колебания скорости ветра в определенное время суток обычно наблюдаются при ясной или малооблачной погоде с небольшой средней суточной скоро­стью ветра, т. е. при антициклонической погоде. Поэтому суточная периодичность скорости ветра обнаруживается и на средних мно­голетних величинах. Изменение средней многолетней скорости ветра можно проследить по данным табл. 3.

Таблица 3

Средняя месячная скорость ветра (м/сек.) в различные сроки наблюдений (часы суток)

Часы  I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
1 6,9 6,6 6,3 5,1 4,1 3,6 3,4 3,0 4,6 5,9 6,5 6,7
7 6,8 6,6 6,5 5,6 5,0 4.4 3,9 3,2 5,0 5,8 6,4 6,7
13 7,0 6,9 7.1 6,2 5,8 5,7 5,3 4,8 6,1 6,2 6,5 6,7
19 7,0 6,7 6.6 5,6 5,0 5,5 4,7 4,6 4,7 5,7 6,3 6,7
Суточная амплитуда:                        
в м/сек. 0,2 0,3 0,8 1,1 1,7 2,1 1,9 1,8 1,5 0,4 0,2 0
в % от сред­ней за сут­ки 3 4 12 20 36 44 44 44 30 7 3 0

 

В декабре за время полярной ночи периодические суточные ко­лебания скорости ветра полностью затухают, а летом их ампли­туда достигает наибольшей величины: 44% средней суточной скорости. Наименьшие скорости ветра наблюдаются в ночные или утренние сроки (в 1 и 7 часов), а наибольшие — днем (в 13 ча­ сов). Увеличение скорости ветра в дневные часы объясняется уве­личением вертикального градиента 1 температуры в нижнем слое воздуха, а отсюда и усилением конвективного перемешивания воз­духа, в результате которого происходит выравнивание скорости ветра в приземном и в более высоких слоях, где скорость ветра выше, чем внизу. Ночью и утром наблюдается обратное явление. Меняются в течение суток и другие характеристики скорости ветра, например вероятность скорости ветра < 6 м/сек. и > 1 0 м/сек. (табл. 4).

 Т а б л и ц а 4

Вероятность (%) скоростей ветра < 6 м/сек. и >10 м/сек. в различные сроки наблюдений (часы суток)

 

Скорость ветра ( м/сек. ) Часы  IV  V  VI  VII  VIII  IX  X
<6 1  61  74  77  80  78 65 52
  7  55  61  67  75  72 63 51
  13  49  50  55  63  62  60 50
  19  56  63  57  62  74  65 53
 <10 1  16  7  6  4  4  11 20
  7  16  10  8  5  5  11 20
  13  22  19  14  11  11  18 21
  19 17 12 11 8 6 12 19
1 Под вертикальным градиентом любого метеорологического элемента под­разумевается убывание его с увеличением 'высоты на 100 м
 
Вероятность слабого ветра < 6 м/сек. наибольшая ночью •(в 1 час), наименьшая днем (в 13 ч асов). Вероятность скорости ветра > 10 м/сек. изменяется в течение суток в обратном порядке.
 
Зависимость характеристик скорости ветра от его направления иллюстрирует табл. 5, которая в связи с недостатком данных еже частных наблюдений над скоростью ветра приведена только для всего года.
 
Таблица 5
Характеристики скорости ветра по направлениям
 
 
 
характеристики скорости ветра С СВ В ЮВ Ю ЮЗ З СЗ
Максимальная скорость  ветра, возможная 1 раз в 20 лет (м/сек.) 27 21 17 26 32 36 29 34
Число дней с сильным
ветром ≥ 15 м/сек.
6,5 0,4 0,1 0,5 26,6 7,8 9,6 9,1
Число часов с сильным
ветром ≥15 м/сек.
32 6 1 3 60 28 15 25
 
Зависят от направления ветра и суточные колебания его ско­рости. В табл. 6 приводится суточный ход скорости ветра при устойчивом в течение всех суток направлении ветра с Баренцева моря или материка, т. е. при устойчивом ветре северной и южной четверти.
 
Т а б л и ц а 6
Средняя скорость ветра (м/сек.) в различные сроки наблюдений
(часы суток) и ее суточная амплитуда при различном направлении ветра
 
 
Часы Направление  ветра
 
с Баренцева моря
(СЗ, CC3, С, CCB и CB)
с материка
(ЮВ, ЮЮВ, Ю, ЮЮЗ и ЮЗ)
 
V VI VII VIII IX V VI VII VIII IX
1
                   
7
                   
13
                   
19
                   
Суточнаяамплитуда(м/сек.)
1,5 1,8 1,7 1,6 1,1 3,2 3,6 3,3 3,1 2,4