4.1. Атмосферные осадки
Данных измерений количества осадков на морях обычно очень мало. Продолжительность и интенсивность выпадения осадков не определяется вовсе. Значительно более массовыми и надежными являются наблюдения за фактом выпадения осадков, по которым можно определить их повторяемость в разных районах моря. Среднее количество осадков на морях определяется чаще всего косвенными методами. При этом, как правило, используются измерения на береговых и островных станциях. Принимается во внимание также репрезентативность последних для акватории моря. Иногда расчетные методы основаны на данных о повторяемости осадков, полученных по судовым наблюдениям [3, 18]. Уравнение для перехода от повторяемости к количеству осадков с определением их средней интенсивности обычно находят на основе многолетних наблюдений на побережье. В ряде опубликованных работ [3, 18, 26] количество осадков получено с учетом поправок на смачивание прибора и испарение, а также ветровой поправки возможного надувания ложных осадков при метелях. Основные закономерности географического распределения количества осадков на море у разных авторов обычно совпадают, но суммы осадков могут быть разными из-за имеющихся различий и учете поправок и особенно ветровой.
В настоящей работе основой для описания режима осадков послужили данные измерений береговых и островных станций Белого моря за периоды различной длительности в пределах 1891 — 1980 гг. В измеренное количество осадков введены только поправки на смачивание прибора, поэтому имеют место значительные различия с данными, полученными в работах [3, 18]. Повторяемость осадков получена пересчетом многолетнего числа дней с осадками по формуле
Интенсивность осадков рассчитана но уравнению
.
Атмосферные осадки на акватории Белого моря определяются главным образом активностью циклонической деятельности и влагосодержанием приносимых на море воздушных масс. При выходе циклонов с северных районов Атлантики п выносе воздушных масс с северных морей осадков выпадает мало. Обильные осадки, значительно превышающие норму, наблюдаются при переносе воздушных масс с южных районов умеренной зоны Атлантики и особенно с бассейна Средиземного моря, так как влагосодержания осадкообразующих масс воздуха в системах средиземноморских циклонов почти вдвое больше, чем в североатлантических [39, 40].
Количество осадков на акватории моря неодинаково. Меньше всего их выпадает в центральных частях Воронки и Бассейна (менее 300 мм), к побережьям изогиеты 400 и 450 мм в небольшом удалении от берега повторяют конфигурацию береговой линии. Все береговые станции отмечают количество осадков более 450 мм, за исключением станций Канинского берега, где сумма осадков меньше 400 мм в год (рис. 4.1). На островах, расположенных недалеко от побережья (о. Сосновец), количество осадков резко уменьшается. Самое большое годовое количество осадков наблюдается над наиболее теплой южной частью моря, т. е. на Двинском и Онежском заливах (500—600 мм).
Наибольшее количество осадков выпадает летом и осенью, с июня по октябрь (табл. 4.1). На севере Воронки, на границе с Баренцевым морем, наибольшее количество за месяц отмечается в октябре (50—75 мм), на остальной акватории моря — преимущественно в сентябре, что связано с усиливающейся в осенний период циклонической деятельностью, выпадением фронтальных осадков. Наименьшее количество осадков выпадает в феврале— марте (в среднем 15—24 мм/мес) и только в районе Канина Носа в апреле (19 мм), что характерно для границ между областями с океаническим и континентальными типами годового хода осадков [40]. Весенний минимум осадков обусловлен ослаблением циклонической деятельности в северных районах.
В теплый период (апрель—октябрь) на акватории моря выпадает 60—75% годового количества осадков, в холодный — 25—30%, хотя вероятность выпадения осадков зимой больше, чем летом. Коэффициенты вариации месячных сумм осадков невелики и отличаются небольшими внутригодовыми изменениями (CE.≤ 0,5 , лишь в отдельные месяцы возрастает до 0,6—0,7). Коэффициенты вариации за теплый и холодный периоды очень устойчивы в пространстве п не превышают 0,5 (табл. 4.1).
В табл. 4.2 по выборочной сети станций дамы суммы осадков 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 и 95%-ной обеспеченности, а также наблюденные экстремальные значения. Так, в Воронко (о. Моржовец) в 95 случаях из 100 годовая сумма осадков не будет меньше 270 мм, в 1 раз в 20 лет (обеспеченность 5%) может составить 517 мм и более. В Бассейне (от. Жижгин) осадки такой же обеспеченности соответственно равны 280 мм и 580 мм, что свидетельствует об их большей изменчивости, чем в Воронке.
Разница между экстремальными суммами осадков в летние месяцы наиболее дождливых и засушливых лет может достигать 95— 135 мм, а в холодный период 45— 105 мм. В годовых суммах эти различия достигают 300—400 мм. Например, в июле 1929 г. на о. Жижгин выпало 138 мм, а в июле 1932 г. всего 5 мм. За весь 1929 г. осадки составили 558 мм, а за 1980 г. — только 251 мм.
На акватории моря в среднем за год жидкие осадки составляют 41—53%, твердые — 25—46%, смешанные— 13—20% (табл. 4.3). С нюня по сентябрь преобладают жидкие осадки, они наблюдаются в 77— 100% случаев. Доля смешанных осадков равна 3— 15%, твердых — 1—2%. В северной части моря доля смешанных осадков увеличивается до 9—20%, твердых — до 3—5%.
Среднее годовое число дней с осадками 0,1 мм и более на акватории моря составляет около 180 и возрастает до 205—210 у южных берегов заливов. Отмечается большой вес как твердых, так и жидких осадков малого суточного количества. Слабые осадки до 1,0 мм за сутки в холодный период года наблюдаются в 50—70% случаев, осадки более 5,0 мм/сут— в 2—6%. В теплый период повторяемость дней с осадками до 1,0 мм составляет от 30 до 50% случаев, с осадками ≥ 5,0 мм/сут— 10— 20%. Последние чаще всего наблюдаются в августе—сентябре (2—5 сут в месяц), зимой они также возможны, но не ежегодно.
Обильные осадки на море выпадают сравнительно редко. В среднем в Воронке бывает около 4 — 5 сут в году с осадками ≥ 10 мм. а на побережье Двинского и Онежского заливов 9— 11 сут, причем такие случаи возможны 1—2 раза в любом из летних месяцев, а весной и осенью— не каждый год. Несколько раз за десятилетие в северной части моря могут быть отмечены дни с суточной суммой осадков не менее 20 мм. На заливах возможность выпадения таких осадков возрастает до 1—2 раз в год. Опасные количества осадков ( ≥ 30 мм/сут) наблюдаются на Белом море не чаше, чем 1—2 раза за 10-летие.
Годовой ход продолжительности осадков, как и их повторяемости, обратен ходу количества осадков. Суммарная продолжительность зимой,с ноября по февраль, сохраняется на уровне 180—220 ч. В это время наблюдаются преимущественно длительные осадки обложного характера. К июлю продолжительность уменьшается в 3—4 раза, достигая 60— 80 ч. Осадки носят более кратковременный характер, поэтому в теплое время года обычно число дождей в 1,5—3 раза превышает число дней с дождем. В сумме за год продолжительность выпадения осадков на море составляет 1600—2000ч (табл. 4.4). Средняя продолжительность осадков не менее 0,1 мм в день зимой равна 11 — 16 ч, весной и осенью — около 9— 11 ч, летом — 5—8 ч (табл. 4.5).
Продолжительность отдельных дождей в день с осадками может меняться от нескольких часов до 1,5 сут. Средняя продолжительность осадков сравнительно мало меняется по акватории моря. При большой продолжительности осадков в холодный период их интенсивность мала и составляет 0,10— 0,20 мм/ч. Летние осадки относительно более интенсивны: от 30 до 0,55 мм/ч (табл. 4.6). Интенсивность осадков сильно варьирует как во времени, так п в пространстве, однако максимальная интенсивность почти не изменяется на акватории моря.
Суточный максимум осадков дает косвенное представление об интенсивности осадков за длительный период (табл. 4.7). Средине из наибольших за год суточных максимумов осадков на побережье морей и островах составляют менее 30 мм. Средние суточные максимумы осадков в отдельные месяцы варьируют от 2—6 мм в феврале и марте до 13 — 19 мм в июле и августе, т. е. наименьшие суточные максимумы осадков на акватории моря приходятся на холодное время года, когда запасы влаги в циклонических системах относительно малы, а наибольшие— на летние месяцы, когда влагосодержание воздуха больше и конвективные процессы наиболее развиты. В отдельные годы на наветренном побережье Белого моря (по отношению к влагонесущему потоку воздуха) наблюдаются большие суточные максимумы осадков (55—65 мм/сут), что составляет около 180% месячной нормы (табл. 4.8).
На островных станциях максимум, возможный 1 раз в 5 лет (обеспеченность 20%), составляет от 27 мм в Воронке до 37 в районе наветренных Летнего и Зимнего берегов, а 1 раз в 50 лет — от 38 до 63 мм соответственно. Коэффициент вариации максимального за год суточного количества осадков колеблется в пределах 0,3—0,6 (табл. 4.9). Это свидетельствует, что особенно больших межгодовых изменений этого количества осадков на акватории моря не бывает. Наблюденные максимальные значения превышают средние многолетние в 1,7— 3,1 раза. Большая асимметрия кривой распределения суточных максимумов осадков наблюдается на наветренных побережьях. В таких районах ежегодно возможные суточные максимумы относительно невелики, но значения малой обеспеченности (1% и менее) сильно возрастают но сравнению с другими районами (табл. 4.8) [20].
4.2. Влажность воздуха
Содержание водяного пара в воздухе характеризуется несколькими параметрами: парциальным давленном водяного пара, относительной влажностью и недостатком насыщения. Эти характеристики влажности меняются в течение суток и года, а также претерпевают межгодовые изменения. Существенное влияние на их распределение во времени и по акватории моря оказывают особенности атмосферной циркуляции, состояние поверхности моря и ее температура.
Парциальное давление водяного пара зависит от температуры воздуха и изменяется в течение года аналогично температуре (табл. 4.10). Самые низкие значения (2.1—2.8 гПа) наблюдаются в феврале, самые высокие — в августе, у южных берегов — в июле. В летние месяцы упругость водяного пара достигает на юге 12 гПа, на севере моря— 10 гПа. Зимой различия незначительны.
Влажность воздуха над морем является довольно устойчивой метеорологической характеристикой. Среднее квадратическое значение ее межгодовых изменений зимой менее 1 гПа, летом— 1,0— 1.8 гПа. По отношению к средним многолетним значениям давления за соответствующие месяцы оно составляет около 20—30 % зимой и менее 15 % летом.
Внутрисуточные изменения парциального давления водяного пара осенью и зимой [32, 33] в среднем не превышают 0,1 гПа. В конце зимы и весной они возрастают до 0,2—0,3 гПа, летом— до 0,6— 0,8 гПа. Наиболее высокое значение отмечается днем между 13 ч и 19 ч, наиболее низкое — ночью в соответствии с изменениями температуры воздуха.
Более широкий интерес имеет другая характеристика влажности воздуха, определяющая степень насыщения воздуха водяным паром,— относительная влажность. Она представляет собой отношение парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе, к давлению максимально возможного (насыщающего) при топ же температуре воздуха, выраженное в процентах:
Эта характеристика также тесно связана с температурой воздуха, но связь эта обратная, поэтому годовой ход относительной влажности обычно противоположен температуре воздуха. Однако относительная влажность в большей степени, чем парциальное давление, зависит от местных особенностей: теплых и холодных морских течений, преобладающего направления ветра, ледового режима. Под влиянием этих факторов обычный годовой ход относительной влажности может быть деформирован. Так, в южной части моря вместо летнего минимума и зимнего максимума в соответствии с обратным годовым ходом температуры воздуха наименьшая относительная влажность наблюдается в мае - июне (менее 80% ), а наибольшая (88—89 %) в ноябре—декабре (табл. 4.11). В связи с активизацией летнего муссона — адвекцией влажного воздуха с Баренцева моря — относительная влажность воздуха, не достигнув своего минимума, в июле начинает возрастать. Зимой при сильно развитой циклонической деятельности и частых выносах теплого и влажного атлантического воздуха она достигает своего максимума, но не в середине зимы, когда температура воздуха наиболее низка, а в начале ее, когда море еще свободно ото льда. Средняя амплитуда годовых колебании уменьшается с юга на север от 11 до 2% в Воронке и в Горле Белого моря. Здесь в течение всего года средняя относительная влажность сохраняется самой высокой и равна 85 — 90%. Отмечаются два максимума: зимой и летом (о. Моржовец). На северной границе моря (Канин Нос) наблюдается один максимум летом, характерный для Баренцева моря. Относительно высокой температуре воздуха над теплой водой зимой здесь соответствуют несколько пониженные значения относительной влажности. Летом же, наоборот, холодная водная поверхность и низкие, по сравнению с другими районами моря, температуры воздуха определяют высокую относительную влажность в приводном слое воздуха.
Суточный ход относительной влажности зимой (с декабря по февраль) слабо выражен или отсутствует вовсе. Летом суточные колебания достигают наибольших значений и равны в среднем 7—9% на севере, 13— 14% — на юге моря [32, 33]. Наибольшая относительная влажность воздуха наблюдается при восходе Солнца, а наименьшая — в послеполуденные часы (по ежечасным данным), хотя и в это время дня относительная влажность сохраняет высокие значения.
Кроме суточных и годовых колебаний влажность воздуха испытывает значительные непериодические колебания, связанные с атмосферными процессами. О возможных вариациях ее в середине дня дают представленные кривые распределения на рис. 4.2. Наиболее часто наблюдаемая относительная влажность зимой в середине дня в Воронке — 90— 100 (ст. Терско-Орловский), на юго-западе моря — 80— 89% (о. Жужмуй). В отдельных случаях она может понизиться до 40%, при этом температура воздуха может быть и положительной (0—5°С).
Летом в отдельные дни воздух может быть достаточно сухим: на севере моря — влажностью 20— 30%, на юго-западе — до 10—20%. Эти нечастые случаи связаны с вторжением сухого континентального воздуха с температурой 5— Ю°С, который, при последующем прогревании над морем, медленно увлажняется, или воздуха умеренных широт с температурой выше 20 °С.
Некоторое представление о распределении относительной влажности можно получить также по данным о числе сухих дней (с влажностью не более 30% в любой из сроков наблюдений) и влажных (с влажностью равной или более 80% в 13 ч) (табл. 4.12). В Воронке и в Горле сухие дни исключительно редки и возможны только летом, но не чаще, чем 1 раз в 10 лет. В Бассейне наиболее благоприятными для этого времени года являются май—июнь, но и здесь такие дни наблюдаются не каждый год. В южной части моря период, когда можно ожидать уменьшения влажности воздуха до 30 % и менее, несколько удлиняется по сравнению с северными районами: на о. Жужмуй они возможны в апреле—июле по 1—5 раз за 10-летие. Вероятность сухих дней на южном побережье резко возрастает.
Число дней за год с относительной влажностью не менее 80%, в 13 ч возрастает от юго-западных берегов моря (155 сут) к северо-востоку (274 сут).Годовой ход числа влажных дней почта аналогичен ходу среднем относительной влажности с максимумом в осенне-зимний период, минимумом преимущественно летом. Межгодовые изменения числа влажных дней невелики и возрастают с севера (Сг—0,2—0,3) на юг (Сг= 0 , 5 —0,6).
Недостаток насыщения (разность между максимальным при определенной температуре воздуха и действительным парциальным давлением водяного пара) тесно связан с температурой воздуха. Годовые изменения его аналогичны годовому ходу температуры. Зимой недостаток насыщения равен в среднем 0,3—0,8 гПа и претерпевает незначительные пространственные изменения. Летом он возрастает до 2 гПа (в июле) в Воронке, до 3—4 гПа па юге моря и до 5—6 гПа в зоне южного побережья.
