2.1. Повторяемость направлений и средняя скорость
Повторяемость различных направлений ветра и его скорости определяется сезонным состоянием поля атмосферного давления. В холодное время года ветровом режим на Белом море, как и на всем севере европейской части СССР, формируется под влиянием исландского минимума. На средних годовых картах давления глубокая ложбина, образованная преобладающими траекториями циклонов, простирается от исландского минимума на Баренцево море [3, 4]. В соответствии с этим над Белым морем господствует циклонический тип циркуляции, который наблюдается в 77%. в сезоне (табл. 2.1).
Значительно реже акватория находится под влиянием области повышенного давления (23%), поэтому южные, юго-западные ветра над морем являются преобладающими, суммарная повторяемость их составляет от 40 до 50%) (рис. 2.1 а). Западные ветры, связанные также с активной циклопической деятельностью, имеют повторяемость от 12 до 16%, на отдельных станциях побережья (Кемь-Порт, Терско-Орловский) и островах (Жужмуй, Сосновец)—от 20 до 25%. На все остальные направления приходится около 30—40%. Наиболее редкими зимой над морем являются ветры северо-восточной четверти. В удаленных от побережья, открытых районах моря преобладание определенных направлении выявляется менее четко, повторяемость ветра преобладающей четверти составляет 35—40%.
Воздушный поток у побережья и в заливах испытывает влияние местных особенностей рельефа и сложных сочетаний его форм: мысов, обрывистых и изрезанных берегов. В Мезенском, Онежском, Двинском заливах (в особенности над их вершинами) чаще, чем в Бассейне и Воронке, отмечаются юго - восточные ветры (20—38% ), соответствующие ориентации берегов (повторяемость преобладающих над районом южных и юго-западных ветров за счет этого несколько уменьшается). В Кандалакшском заливе, ориентированном с юго-востока на северо- запад, часто наблюдаются ветры вдоль залива (юго-восточные); на северном побережье, кроме того, большую повторяемость имеют северные ветры, а на южном — юго-западные и западные (Гридино, Ковда).
Средние скорости ветра различных направлений неодинаковы. Имеют место определенные закономерности в их пространственном изменении. В январе значения средних скоростей у Карельского и южного побережий при северном и северо-восточном направлениях с моря выше, чем при преобладающих южных и юго-западных ветрах с суши, хотя эти направления, как уже отмечалось, наблюдаются реже всего. Так, средняя скорость юго-западного ветра в январе на У иском маяке составляет 5,8 м/с, а северо-восточного — 8.5 м/с, их повторяемости соответственно равные 32 и 5%. На Карельском побережье (Гридино, Кемь-Порт) средняя скорость морского северо-восточного ветра (7.8— 8,7 м/с) на 3—4 м/с больше скорости континентального юго-западного. У восточных берегов Двинского и Мезенского заливов ветры с моря (западные) в среднем на 1—2 м/с сильнее ветров других направлений. У побережья Кольского полуострова наиболее сильными являются ветры преобладающих направлений, дующие с моря. Их средняя скорость на 3—4 м/с больше, чем при ветрах с континента, так как проходя значительные расстояния над открытой водной поверхностью, южные и юго-западные ветры получают некоторый разгон [7]. В северной части моря самая большая средняя скорость (10—11 м/с) отмечается также при преобладающих направлениях ветра. Реже всего наблюдаемые ветры северо-восточных направлений имеют скорость 7—8 м/с.
Весной, в связи с перестройкой барического поля, ослабевает циклоническая деятельность над севером европейской части СССР (интенсивность циклонов уменьшается), хотя повторяемость их над Белым морем составляет 65%. Повторяемость полон повышенного давления увеличивается до 35% (см. табл, 2.1). В связи с этим уменьшается повторяемость южных и юго-западных ветров, чаще дуют ветры северных направлений. От января к апрелю их повторяемость увеличивается почти вдвое. Однако в апреле еще преобладают над морем ветры южных направлений (см. рис. 2.1 б). В мае, вследствие дальнейшего увеличения повторяемости северных ветров (отчасти и восточных), преобладание каких-либо направлений на всей акватории моря уже не отмечается.
Средняя скорость ветра на заливах при морских ветрах северных направлений, в отличие от зимы, лишь незначительно выше, чем при южных направлениях. В северной части моря наибольшую среднюю скорость, как и зимой, имеют южные, юго-западные ветры. Однако разность между средней скоростью наиболее сильных и слабых ветров в северной части моря и в Бассейне (вдали от берегов) составляет не более 2—3 м/с, а ветры разных направлений над заливами мало различаются по средней скорости.
Летом происходит дальнейшее ослабление интенсивности обшей циркуляции атмосферы над всем Северным полушарием. Атлантические циклоны смещаются по более южным траекториям по сравнению с холодным периодом. В западной части Баренцева моря располагается слабо выраженная область повышенного давления, север европейской части СССР находится в полосе пониженного давления, связанного с прогревом континента. В соответствии с этим с севера на континент часто поступает арктический воздух, преобладают северные ветры (рис. 2.1 в). Повторяемость циклопических нолей над морем остается достаточно высокой (68%), но глубина и скорость перемещения летних циклонов мала, часто наблюдается размытое малоградиентное поле давления. Более того, над относительно холодными водами Белого моря (вода холоднее воздуха на 1—2° С) в нюне—июле образуются приземные, местные антициклонические области, что видно на картах среднего давления воздуха (по данным НИИАК).
В южной части моря и на заливах средняя скорость ветра северных направлений равна 5—7 м/с, в Онежском заливе — 4—5 м/с. Такая же скорость присуща здесь и южным ветрам, имеющим наименьшую повторяемость летом. В Воронке, при господстве ветров северных направлений, сравнительно высока повторяемость юго-западных (о. Сосновец, о. Моржовец) и южных (Канин Нос, Терско-Орловский) ветров. Наибольшая средняя скорость и здесь отмечается, как правило, при северном ветре (7— 8 м/с). К концу лета (август) на всей акватории моря повторяемости южных и северных ветров становятся” примерно одинаковыми.
Начало осени характеризуется активизацией циклонической деятельности, и уже с сентября заметно увеличивается повторяемость юго-западных ветров, характерных для зимнего сезона (см. рис. 2.1 г). В южной части моря вблизи побережья средняя скорость ветра наиболее высока при северных направлениях, хотя повторяемость заметно уменьшается но сравнению с летом. В октябре наибольшие средине скорости над всем морем приобретают те же направления ветра, которые являются в среднем наиболее сильными и зимой. Наименьшие средние скорости имеют ветры восточных направлений. На средней годовой карте повторяемости направлений ветра хорошо отражается зимний режим, вследствие большей активности зимних циркуляционных процессов и значительной продолжительности зимы (5 мес).
Рассмотренная средняя картина сезонной повторяемости направлений ветра над морем подвержена межгодовым изменениям в соответствии с естественными колебаниями циркуляции атмосферы. В качестве примера в табл. 2.2 приведены данные об абсолютной а и относительной Cv изменчивости направлений ветра на от. Канин Нос. Наибольшие средние квадратические отклонения повторяемости отмечаются у преобладающих направлений ветра в сезоне, а наименьшие у тех, что имеют небольшую повторяемость. Относительные межгодовые изменения повторяемости ветра (коэффициент вариации Cv) невелики и колеблются от 0,36 до 0,96.
Межгодовые изменения средней скорости ветра по Направлению еще меньше, чем изменения повторяемости направлении (табл. 2.3). Коэффициенты вариации колеблются в пределах 0,15—0,45. Следует отметить, что средняя скорость преобладающих направлений ветра изменяется от года к году в меньшей степени, чем средняя скорость достаточно сильных ветров, но имеющих относительно небольшую повторяемость (например, северо-восточный ветер в январе).
Годовой ход средней месячной скорости ветра (независимо от его направления) достаточно хорошо выражен в открытых районах моря (рис. 2.2). Наибольшие скорости приходятся не на середину зимы, когда циклоническая деятельность в Северном полушарии наиболее активна, а на осень и начало зимы (октябрь—декабрь). В это время море еще не покрыто льдами и оказывает значительное отепляющее влияние на атмосферу. При прохождении циклонов над теплой водной поверхностью происходит дополнительная их активизация. В середине и во второй половине зимы, когда море покрывается льдом, средние скорости оказываются ниже, чем в первой половине зимы. В летние месяцы скорости составляют 5—6 м/с.
Годовые колебания средних месячных скоростей в открытом море достигают 2—3 м/с, в прибрежных районах южной части моря и на заливах — менее 1 м/с. В указанных районах, подверженных сильному влиянию суши, в мае—июне отмечается вторичный (в Кандалакше — основной) максимум средней скорости вследствие большого притока тепла и прогрева суши в течение длинного дня, который увеличивает межслойный обмен воздуха, приводящий к усилению ветра. Наименьшая средняя месячная скорость ветра приходится чаще на август или июль.
Пространственное распределение средней скорости ветра в вентральные месяцы сезонов представлено на рис. 2.3. В январе скорости возрастают с юго- запада на северо-восток от 5 до 6 м/с, а у Терского берега и Канина Носа — до 9—10 м/с. Средняя скорость здесь обусловлена не только сезонным барическим градиентом, но и сезонным градиентом температуры на границе суша—море и рельефом побережья. Зимой у восточного побережья Кольского полуострова существуют большие термические градиенты между холодным континентом и относительно теплыми баренцевоморскими водами, поступающими в Воронку. Вследствие совпадения по направлению термической и барической составляющих ветра здесь возникает зона повышенных скоростей.
Кроме того, происходит также усиление ветра у мысов в. тех случаях, когда воздух движется по касательной к выпуклой береговой линии при расположении суши справа от потока [6—8, 32].
В апреле средняя месячная скорость на 1 — 1,5 м/с меньше январской и составляет 5—6 м/с (у побережья Кольского полуострова и Канина Носа — 8 м/с и более). В июле распределение средней скорости ветра на акватории моря однообразно (5—6 м/с), в октябре оно близко к январскому. Представляют интерес средние квадратические отклонения а индивидуальных значении скорости от среднего значения. Между V (м/с) и а существует следующая зависимость (по береговым станциям), теснота которой оценивается коэффициентом корреляции г = 0,885:
Параметр распределения σ, характеризующий изменчивость скоростей, зимой у южных берегов моря (на заливах) составляет 2,5—3,5 м/с и возрастает к северу и северо-востоку в соответствии с увеличением средней скорости до 5—10 м/с (Терско-Орловский, Канин Нос, Святой Нос). В летние месяцы он равен 3—4 м/с, σ включает как изменчивость скоростей ветра внутри месяца, так и межгодовые изменения σv. Между значениями σ и σv существует относительно тесная связь (г = 0,69):
Межгодовая изменчивость σv - составляет около 20—25% σ. Средние квадратические отклонения средних месячных скоростей за отдельные годы от средней многолетней в зимние .месяцы в открытых районах моря колеблются в пределах 1—1,5 м/с, на заливах — 0,5—1 м/с. В теплое время года, когда атмосферная циркуляция обычно ослабевает, средние месячные скорости ветра испытывают очень небольшие межгодовые изменения σv в Воронке и Бассейне равно 0,6—0.8 м/с, на заливах — 0,4— 0,5 м/с.
О ходе средней месячной скорости ветра за период 1936—1980 гг. на ряде станций дает представление рис. 2.4. За это время наблюдалось несколько периодов роста и падения средней месячной и годовом скоростей ветра. Повышение активности в 50-е годы было повсеместным и почти во все месяцы года, наблюдалось также повышение скоростей ветра в конце 60-х —начале 70-х годов. Периоды повышения и понижения средних скоростей хорошо согласуются по времени с периодами увеличения и уменьшения повторяемости сильных и штормовых ветров, о чем подробнее будет сказано ниже. В южной части моря (Кемь-Порт, Мудьюг) за указанный период просматривается отчетливая тенденция уменьшения скорости ветра как зимой, так и летом.
2.2. Повторяемость ветра различной силы
Зимой в удаленных от побережья районах наиболее частыми являются ветры со скоростью 6— 9 м/с. Тихая погода со скоростями до 5 м/с в январе наблюдается в 40% случаев и меньше (рис. 2.5 а). У побережья заливов вероятность слабых ветров увеличивается до 50—70%.
Число дней со скоростью ≥ 10 м/с в открытых районах моря составляет в январе 15—20, со скоростью ≥15 м/с — от 5 до 10 дней (рис. 2.6 я, 2.7 а). В Кандалакшском, Онежском и Двинском заливах повторяемость сильных ветров заметно меньше: 5—10 дней со скоростью ≥10 м/с и 1—5 дней со скоростью ≥15 м/с. Наиболее часто сильные ветры отмечаются у восточных берегов Кольского полуострова и в районе Канина Носа, где в январе насчитывается в среднем около 20—23 дней с ветром ≥ 10 м/с, из них II —13 дней со скоростью ≥15 м/с и около 5 дней со скоростью ≥20 м/с. Большая повторяемость сильных ветров отмечается и тех же районах, где и повышенные значения средней скорости. Среднее январское число дней с сильными ветрами (≥10 м/с) в северной части моря в 3 — 4 раза больше, чем на заливах.
В соответствии с изменениями циркуляции атмосферы и годовыми изменениями скорости ветра весной возрастает повторяемость слабых ветров: в Бассейне и в Горле до 50—60%, на заливах до 60—80%. В Воронке повторяемость слабых ветров (в апреле) возрастает приблизительно на 10% по сравнению с зимой (см. рис. 2.5 б). Число дней со скоростью ≥10 м/с (рис. 2.6 б) на большей части моря, наоборот, уменьшается на 3—5 дней по сравнению с январем. В открытых районах моря в среднем насчитывается около 10—15 дней с указанной скоростью, из них 3—4 дня со скоростью ≥15 м/с. На заливах сильные ветры (≥15 м/с) редки, в среднем не более одного дня в месяц.
Летом преобладают слабые ветры, повторяемость которых в южной части моря достигает 70—80%, в Бассейне и Воронке — 50—60 % (рис. 2.5 а). Усиление ветра до 10 м/с происходит лишь в 5—10% случаев (в среднем 5—10 шей в июле), а сильные ветры ≥ 15 м/с наблюдаются 1—3 раза за месяц. Следует заметить, что зона повышенных скоростей ветра у восточного побережья Кольского полуострова и Канина Носа весной уменьшается, а летом исчезает вовсе. Термические градиенты между относительно холодным морем и прогретым континентом в 2—3 раза меньше, чем зимой, и действуют на фоне пониженных скоростей, обусловленных мало- градиентным барическим полем. Скорости ветра на открытых береговых станциях равны скоростям ветра на море и быстро уменьшаются с удалением в глубь континента. Согласно работе [I], при скоростях до 5 баллов (8—11 м/с) показания береговых станций в Горле и Воронке, как правило, хорошо согласуются с наблюдениями за ветром в море на расстоянии до 300 км от берега. Орографическое возмущение воздушного потока при слабых и умеренных ветровых потоках слабо проявляется, поэтому заметного увеличения числа днем с сильным ветром ≥10 м/с у Терского побережья и Канина Носа на летних картах (рис. 2.7 в) в отличие от других сезонов не отмечается.
Октябрь на Белом море, исключая Воронку, по ветровой активности превосходит январь. Сравнение карт повторяемости слабых ветров показывает, что акватория моря с повторяемостью 40% и менее занимает в октябре (рис. 2.5 г) большую площадь, чем в январе (рис. 2.5 а). Число дней со скоростью ≥10 м/с в центральной части Бассейна и Воронке составляет 16—20 (рис. 2.6 г). Распределение числа дней с сильным ветром ≥15 м/с в октябре (рис. 2.7 г) идентично январскому: на заливах 1 — 4 дня, в открытых районах моря, где максимальное число дней в отдельные годы может превышать среднее значение в 2 раза и более,—5—8 дней.
Годовой ход числа дней с сильным ветром на некоторых пунктах побережья дан в табл. 2.4.
В основных чертах он соответствует ходу средней месячной скорости ветра. Средние квадратические отклонения числа дней с сильным ветром, характеризующие его межгодовую изменчивость, свидетельствуют, что в зимние месяцы они претерпевают значительные изменения от года к году. Летом величина σ почти в 2 раза меньше зимней, однако по отношению к среднему значению она в Горле и Воронке довольно велика (С1=0,90—1,20), зимой относительная изменчивость составляет 0,40—0,80 от средней. На заливах, где дни с сильным ветром не часты, относительная изменчивость колеблется в течение всего года в пределах 1.3—2,0 и более.
Суммарное за год число дней с сильным ветром ≥15 м/с возрастает от юго-западного побережья к северо-востоку с 10—20 до 60—80 дней (рис. 2.7в). В наиболее штормовые годы максимальное за год число дней может превышать среднее значение в 1,5—2 раза и более.
Штормовые ветры со скоростью ≥ 20 м/с над Белым морем — явление нередкое: в среднем наблюдается 3—4 дня за зиму. У восточного побережья Кольского полуострова и Канина Носа число дней с такими ветрами может достигать 10—15 п более (на ст. Терско-Орловский за год наблюдается 19,8 дня, из них 16,7 дня приходится на зиму). В особенно штормовые годы максимальное число дней со скоростью ветра ≥ 20 м/с над морем за месяц может быть таким же, как среднее многолетнее число дней за год. Реже всего такие штормы наблюдаются над заливами.
Выше было отмечено, что в периоды повышений и понижений средней скорости ветра наблюдается соответствующее повышение и понижение повторяемости сильных ветров (≥15 м/с). Согласованность в их многолетнем ходе лучше проявляется в зимние месяцы, так как доля сильных ветров в суммарной повторяемости скоростей различных градаций зимой больше, чем в другие сезоны. Следовательно, при повышении повторяемости сильных и штормовых ветров возрастает средняя скорость и наоборот. Об этом же свидетельствуют и значения коэффициентов корреляции между указанными характеристиками ветра (табл. 2.5): они превышают 0,80, а летом (июль), когда повторяемость сильных ветров уменьшается, они существенно ниже, вплоть до 0,29.
2.3. Непрерывная продолжительность ветра различной силы и направления
Непрерывная продолжительность ветров с различной скоростью определялась по 4-срочным наблюдениям на побережье и островах. Принималось, что скорости ветра в срок наблюдения характерны для всего интервала времени между сроками. Считалось» что период прерывался, если скорости уменьшались и переходили через заданным предел хотя бы в один из сроков наблюдений. Оценка возможных погрешностей при таком методе расчета дана в работе [10]. Средняя продолжительность непрерывного периода т (ч) со скоростью более определенного предела для открытых районов моря рассчитывалась по корреляционной связи ее с интегральной повторяемостью скоростей ветра выше этого же предела. При значениях повторяемости более 5 % эта связь выражается уравнением (г = 0,92)
Как правило, чем больше повторяемость сильных ветров, тем больше их непрерывная продолжительность. Ветры со скоростью 10 м/с и более зимой дуют непрерывно в среднем 10—15 ч в заливах, 15—20 ч в открытом море и более 20 ч у Терского берега и Канина Носа (рис. 2.8 а). Средняя продолжительность действия сильных и штормовых ветров уменьшается с увеличением силы ветра. Скорости ≥ 15 м/с имеют меньшую непрерывную продолжительность и в среднем наблюдаются в течение 6—8 ч на заливах, 8—10 ч в открытом море и 10—12 ч у Терского и Канинского побережий. Соотношение средней продолжительности штормов различной силы у Канина Носа при юго-западном ветре имеет, например, следующий вид: τ10 : τ15 : τ20 = 23 : 14 : 8 а на Соловецких островах при том же направлении ветра τ10 : τ15 : τ20 = 15 : 6. Кратковременное усиление ветра до 20 м/с наблюдается здесь не чаще, чем 1 раз в 5 лет.
Направление ветров со скоростью ≥ 10, ≥ 15 м/с, имеющих наибольшую непрерывную продолжительность, не всегда совпадает с направлением преобладающего в сезоне ветра. У побережья наиболее продолжительны обычно ветры с моря. К тому же они имеют заметно большую скорость, чем береговые ветры, так как, проходя большие расстояния над открытой водной поверхностью, получают некоторый разгон, о чем уже упоминалось выше.
У Карельского и южного побережий Белого моря ветры со скоростью ≥ 10 м/с наиболее продолжительны при северо-восточном и северо-западном направлениях. В среднем они отмечаются зимой в течение 14— 18 ч непрерывно по 2—4 периода за сезон. Один раз в 10 лет их продолжительность может достигать 35—65 ч, поэтому и средние скорости ветра при этих направлениях выше, чем при других. Южные и юго-западные ветры с указанной скоростью отмечаются здесь в среднем 7—9 ч. Они наиболее кратковременны, хотя отмечаются в это время года наиболее часто (в среднем 4—7 периодов). У побережья Кольского полуострова и Канина Носа наиболее продолжительны и юго-западные ветры, преобладающие в холодное время года. Со скоростью более 10 м/с они дуют в среднем по 11 — 15 ч у южного и до 20—26 ч у восточного побережья полуострова. Один раз в 10 лет их непрерывная продолжительность может достигать 50—60 ч у Кандалакшского берега п 100— 150 ч у Терского и Канина Носа. В Воронке такими же продолжительными являются нс только отмеченные преобладающие направления, но и направления, имеющие наибольшую скорость (западный, северо-западный). Сильные ветры со скоростями ≥ 15 м/с на большинстве береговых станции Белого моря (кроме Воронки) в среднем наиболее длительны при восточном, северо-восточном направлениях — 7— 14 ч (рис. 2.9). Однако периоды с сильным ветром при этих направлениях наблюдаются не ежегодно (в среднем 6—8 раз за 10 лет). Ежегодно от 2 до 6 штормов за зиму отмечается при преобладающем юго-западном направлении ветра, но с несколько меньшей непрерывной продолжительностью, чем при восточных и северо-восточных ветрах. Отмеченные случаи максимальной продолжительности скорости ≥ 15 м/с наблюдались также при юго-западном и южном направлениях ветра (60—90 ч). В северной части моря (Воронке) наиболее продолжительными являются ветра тех же направлении (юго-западные, северо-западные), что и со скоростью ≥ 10 м/с. У побережья Канина Носа сильные ветры ( ≥ 15 м/с) южного направления наблюдаются в 2 раза чаще, чем самые продолжительные юго-западные и лишь немного уступают им по длительности. Максимальная продолжительность сильного ветра (102 ч) отмечалась также при южном направлении.
Весной (см. рис. 2.8 б) и особенно летом (рис. 2.8 в) непрерывная продолжительность ветра со скоростью м/с уменьшается до 8— 12 ч, а со скоростью ≥ 15 м/с до 5— 10 ч. Несколько продолжительнее, по сравнению с другими направлениями, ветры северных направлении (10— 15 ч летом) .
Штормовые ветры со скоростью ≥ 20 м/с в открытых районах Белого моря — явление нередкое, особенно в зимний период. Средняя их продолжительность равна 8— 11 ч. В Бассейне наблюдается 2—4 шторма за зиму, на заливах они не ежегодны и возможны в среднем 5—8 раз за 10 лет (табл. 2.6). Кратковременные усиления ветра до штормового ( ≥ 20 м/с) наблюдаются не чаше, чем 1—5 раз за 10 лет как весной, так и летом. В Воронке, особенно у побережья Кольского полуострова и Канина Носа, они возможны 1 раз весной и не ежегодно летом.
Осенью непрерывная продолжительность скорости ≥ 10 м/с возрастает по сравнению с весной и летом п составляет в среднем 10— 15 ч (см. рис. 2.8 г). При этом обычно ветры с моря продолжительнее ветров с побережья и наблюдаются 15— 20 ч непрерывно, а 1 раз в 10 лет возможны в течение 25—75 ч. Сильные ветры 15 м/с и более дуют в среднем не более 10 ч подряд. Штормовые ветры 20 м/с и более 1—2 раза за сезон возможны только в Воронке продолжительностью 6—8 ч, на остальной акватории моря они не ежегодны (2 — б раз за 10 лет) со средней продолжительностью 3—5 ч.
Кривые распределения периодов различной длительности с сильными и штормовыми ветрами характеризуются большой асимметрией (рис. 2.10) и удовлетворительно могут быть аппроксимированы функцией
где γ и β — параметры функции.
Средине квадратические отклонения продолжительности от, как правило, близки к значениям средней продолжительности. Кривые распределения продолжительности сильных и штормовых ветров во всех районах моря (как для отдельных направлений, так и вне зависимости от направления) имеют общий характер. Наиболее часто периоды с сильными и штормовыми ветрами имеют продолжительность менее б ч. В открытых районах моря и в Воронке на долю таких коротких периодов приходится 40—50% с ветрами ≥ 10 , ≥ 15 м/с и 55—75% с ветрами ≥ 20 м/с (табл. 2.7). Над заливами доля кратковременных периодов ≤ 6 ч возрастает до 50—80% при скоростях ≥ 10 , ≥ 15 м/с и до 70— 80% при скоростях ≥ 20 м/с
Ветры со скоростями ≥10 , ≥ 15 м/с и ≥ 2 0 м/с, продолжающиеся более суток, в северной части моря наблюдаются в 15—25, 5— 10 и 1—5% случаев соответственно. Над заливами ветры ≥ 10 м/с той же продолжительности наблюдаются в 1—6% случаев. В табл. 2.8 приведены сведения о максимальной продолжительности штормов (по расчетам и наблюдениям). На станциях, расположенных на побережье Бассейна и Воронки, самые продолжительные штормы отмечены зимой при преобладающих направлениях ветра (южные, юго-западные), на заливах— при ветрах с моря.
2.4. Наибольшие скорости и порывы ветра
Наибольшая скорость ветра различной вероятности получена расчетным методом. Интегральные кривые распределения всей совокупности измеренных скоростей (за центральные месяцы и год) аппроксимированы функцией
На рис. 2.11 даны наибольшие скорости ветра, возможные соответственно 1 раз в 5, 20, 50 лет, полученные по совокупности измерений скорости ветра за год. Они характерны и для зимнего сезона, так как самые большие скорости обыкновенно наблюдаются именно в это время года. Следует отметить, что скорости ветра, рассчитанные по совокупности наблюдений за год, иногда оказываются выше на 1 м/с. чем скорости за зиму, вследствие сложения малых значений сезонных вероятностей. Приведенные на рис. 2.12 скорости ветра малой вероятности возможны не в любой момент времени, а в один из четырех сроков наблюдении. При увеличении числа сроков значения скорости ветра несколько возрастают по сравнению с 4-срочными. Так, при восьми сроках наблюдении они будут выше на 1—2 м/с, а при ежечасных наблюдениях (24 срока) — на 2— 3 м/с. Наибольшие скорости ветра для различных направлений рассчитаны по условным вероятностям скорости ветра для каждого направления и представлены на карте в виде розы.
Исследования порывистости ветра над акваторией моря выполняются главным образом в целях определения воздействия ветра на гидротехнические сооружения и суда. Известно, что порывистость ветра зависит от температурной стратификации атмосферы, шероховатости подстилающей поверхности. интервала осреднения порывов и высоты уровня измерений. По измерениям на береговых станциях в Белом и Баренцевом морях получены характеристики порывистости ветра, которые оказались близкими между собой, несмотря на некоторые возможные различия в шероховатости подстилающей поверхности [11]. Абсолютная порывистость ветра возрастает с увеличением его средней скорости в соответствии с уравнением
Максимальные порывы, рассчитанные по этому уравнению, представляют собой средние значения, обеспеченность которых около 53—57%. Макси мал ь ные порывы различной вероятности, в том числе ч редко наблюдаемые, могут быть рассчитаны, если известно распределение всей совокупности значений порывов при заданной средней скорости ветра или известен закон их распределения. Эмпирические кривые распределения максимальных порывов, измеренных на побережье, достаточно хорошо аппроксимируются. как средние скорости ветра, функцией вида (2.5). На рис. 2.12 даны максимальные порывы ветра, которые не будут превышены с вероятностью 99%, при максимальных скоростях ветра, возможных 1 раз в определенное число лет, представленных на рис. 2.11.
Максимальные скорости ветра редкой повторяемости в Онежском, Двинском и Мезенском заливах наблюдаются не при преобладающих направлениях, а, как правило, при морских ветрах северной половины горизонта. Скорости могут достигать здесь 19—24 м/с 1 раз в 5 лет, в порывах 29—33 м с. 1 раз в 50 лет возможно увеличение скорости д« 22—28 м/с, в порывах 31—37 м/с. Такие же скорости могут быть отмечены в западной части Кандалакшского залива в основном при ветрах, направленных вдоль залива.
В Бассейне и Горле максимальная скорость ветра наблюдается при южных и юго-западных исправлениях и 1 раз в 5 лет достигает 25—28 м V. в порывах 34—37 м/с, 1 раз в 50 лет возможна скорость 30—32 м/с, в порывах 39—40 м/с. Ветры западной четверти являются наиболее сильными в Воронке. Не уступают им по силе м ветры северной четверти. Проходя над большими пространствами вод Баренцева моря с гораздо меньшим, чем суша, тормозящим влиянием, они приобретают большую скорость особенно у берегов Канина Носа наравне с преобладающими здесь южными ветрами. Скорость ветра может достигать здесь 29—31 м/с 1 раз в 5 лет, в порывах 38—39 м/с, а 1 раз в 50 лет —около 32—34 м/с, в порывах 40—42 м/с. Такая же скорость возможна у восточных берегов Кольского полуострова при ветрах западной четверти. Указанная максимальная скорость наблюдается обычно в холодное время года, но не обязательно в январе. В начале зимы она даже более вероятна, чем в середине. По ветровой активности эти месяцы являются самыми бурными в году и, как уже отмечалось, характеризуются наибольшими значениями средних скоростей и максимумом повторяемости сильных и штормовых ветров.
Весной (в апреле) максимальная скорость ветра почти во всех районах моря отмечается при ветрах северных направлений и достигает 20—22 м/с 1 раз в 5 лет и 22—25 м/с 1 раз в 50 лет, т. е. на 4—6 м/с ниже годовых значений. У Терского и Канинского побережий скорость 1 раз в 5 и 50 лет соответственно равна 23—25 и 27—30 м/с, т. е. на 7—9 м/с ниже годовых (и зимних). В июле скорость ветра малой вероятности на 1—2 м/с меньше тех, что наблюдается в апреле
Осенью (октябрь) максимальными по силе являются ветры тех же направлений, что и зимой. В пространственном распределении их так же проявляются различия, характерные для зимы: на заливах скорость 1 раз в 5 лет достигает 18—20 м/с, в порывах 28—30 м/с, а в остальных районах моря 22—24 м/с, в порывах 31—34 м/с.
В формировании режима больших скоростей ветра основную роль играет интенсивность атмосферных процессов, но в большей степени, чем при умеренных ветрах, проявляется также влияние рельефа побережья и его изрезанности и состояние поверхности моря (лед, вода). Это подтверждается тем, что в январе различия в средних скоростях ветра между южными и северными районами составляет 5—7 м/с, а в скоростях ветра малой вероятности они вдвое больше и равны 10— 14 м/с. Диалогичным образом в июле разности между средними скоростями — около 3 м/с, а между скоростями малой вероятности — 5—6 м/с.
2.5. Синоптические условия развития штормов
Штормовые ветры над Белым морем почти всегда связаны с перемещением глубоких циклонов по определенным траекториям, отраженным в названиях большинства циклонов: северо-западные «ныряющие», западные, юго-западные, южные, «аномальные» (северо-восточные, восточные).
Типичные траектории циклонов и положение их центров, когда штормовой ветер достигает максимальных значений, показаны на рис. 2.13.
Чаще всего штормовые ветры на акватории Белого моря связаны с «ныряющими», западными и юго-западными циклонами. Выход южных и «аномальных» циклонов наблюдается значительно реже (табл. 2.9).
Наиболее удобную для синоптической практики классификацию штормов предложил Г. И. Саккер. Выделяется две группы штормов: штормы передней части циклонов (юго-восточные и юго-западные), штормы тыловой части циклонов (северо-западные и северо-восточные).
В течение года наибольшую повторяемость (64%) имеют штормы, обусловленные западными циклонами. Зимой и осенью преобладание их значительно и составляет соответственно 66 и 80 %.
В связи со смещением атлантико-европейской ветви арктического фронта к северу, летняя и весенняя повторяемость их несколько уменьшается, до 44 % летом и 45% весной, но остается преобладающей.
В основном штормы наблюдаются в передней части циклонов западных (62% ), юго-западных (58% ), южных (90%) п циклонов,перемещающихся с юго-востока на северо-запад (60% ). И только при перемещении «ныряющих» циклонов 70% штормов обусловлено тыловой частью циклона (табл. 2.10).
Рассмотрим отдельные штормовые ситуации (сильные штормы) за период с 1957 по 1965 г.
Шторм с 29 марта по 1 апреля 1957 г. на акватории Белого моря был вызван серией «ныряющих» циклонов, выходящих с района Шпицбергена на Чешскую губу со средней скоростью 50 км/ч. Максимум шторма наблюдался тогда, когда центр циклона находился над Чешской губой, максимальная изаллобарическая пара при этом была ±10гП а за 3 ч, барический градиент достиг 9— 10 гПп/111 км (рис. 2.14 а). Во время этого шторма на побережье была зарегистрирована скорость 40 м/с северо-западного ветра (Канин Нос, Шойна, Мыс Конушнн).
Шторм 1—2 октября 1965 г. продолжался около 30 ч. Сильный ветер наблюдался в тыловой части 2-центрового циклона, расположенного утром 1 октября одним центром над югом Баренцева моря, вторым — над востоком Белого моря (рис. 2.14 д). Максимальные усиления до 28 м/с северо-западного ветра отмечались на побережьях Двинского и Мезенского заливов.
Циклон образовался 1 нюня над Рижским заливом и смещался вдоль высотной фронтальной зоны в северо-восточном направлении со средней скоростью около 40 км/ч, углубившись на 20 гПа. Усилению ветра способствовало формирование в тылу циклопа барического градиента до 10— 11 гПа/ 111 км. Максимальное падение давления в передней части циклона достигало 9.2 гПа/3 ч, рост давления в тылу циклона составил 10 гПа/3 ч. Максимальная скорость северо-западного ветра достигала 40 м/с в Архангельске, 30 м/с па Уиском маяке и 24 м/с на Жижгинс.
Шторм 24—25 января 1964 г. длился более суток. Он начался в передней части циклона, когда центр его (960 гПа) находился над районом Мурманска (рис. 2.14 в, г), и продолжался в тыловой части циклона, когда центр циклона (955 гПа) находился над Канино-Колгуевским районом. Барический градиент в момент максимума шторма был равен б—7 гПа/ I l l км. Максимальная скорость южного и юго-западного ветра на побережье в передней части циклона составила 28—32 м/с, в тыловой части северо-западный, северный ветер усиливался до 25—32 м/с.
Шторм 1—2 октября 1965 г. продолжался около 30 ч. Сильный ветер наблюдался в тыловой части 2-центрового циклона, расположенного утром 1 октября одним центром над югом Баренцева моря, вторым — над востоком Белого моря (рис. 2.14 д). Максимальные усиления до 28 м/с северо-западного ветра отмечались на побережьях Двинского и Мезенского заливов.