Холодное дыхание полярных районов

Введение

Полярные районы славятся не только экстремально низкими температурами. Еще там дуют ветры. Классическая картинка из истории полярных исследований: вой ветра, пурга и идущие или едущие на санях через пургу люди. Да, и Арктика, и Антарктика — это действительно царствие экстремальных ветров. Их природа может быть самой разнообразной, но последствия всегда одни: сбивающие с ног ледяные порывы и поднимаемые в воздух колючие снежные иглы. И человек бессилен перед этой стихией еще больше, чем перед силой холода. Да, всем нам известны тропические ураганы. Но они налетают внезапно и проходят, а люди потом долго латают крыши и вспоминают их имена. Но ветра Арктики и особенно Антарктики — это просто свойство этих областей, без которого они бы не были такими, какие они есть.
Ветер (от старосл. и санскрита — ватар, ветар), витэр (укр.), кюлейи (азерб.), шамол (узб.), шамалы (кирг.), шимоли (тадж.), жил(ь) (татар.), тыал (якут.), ван (фр. vent), вентус (лат. ventus), винд (англ. wind), кадзе (яп. kaze), фын (кит.) и др. — движение воздуха относительно земной поверхности, обычно горизонтальное. Еще с древнейших времен люди заметили большое разнообразие ветров и их связь с определенными сезонами, временем суток и типами погоды. Аристотель посвятил причи нам возникновения ветра главу своей «Метеорологика» и поч ти угадал, утверждая, что «Солнце и сдерживает, и поднимает ветры». Бурное развитие мореплавания и эпоха великих гео графических открытий в XVI–XVII веках привели к представ лению, что на земном шаре имеются более или менее постоян ные системы ветров — пассаты в субтропиках и западные ветры умеренных широт.
Первая попытка научного осмысления причин появления ветров в атмосфере была предпринята известным английским астрономом Эдмундом Галлеем (1686). Галлей пытался объяснить пассаты суточным ходом максимума нагревания атмосферы, распространяющимся вслед за Солнцем с востока на запад. Работой, сыгравшей огромную роль в истории метеорологии стала статья Галлея (1735), где впервые в истории науки, почти за 100 лет до введения Кориолисом силы, получившей его имя, было указано, что неравномерность разогрева поверхности планеты является главной причиной возникновения ветров, а вращение Земли оказывает решающее влияние на характер их распределения [Хргиан, 1948].
В настоящее время известно, что причиной возникновения ветра является неравномерное распределение давления воздуха на поверхность Земли, которое вызвано неравномерным рас пределением температуры. При этом воздушный поток движется от мест с большим давлением в сторону, где давление меньше.
Ветры классифицируются по направлению, скорости и причине их образования. Направление и скорость также являются основными характеристиками ветра, которые оцениваются на метеорологических станциях. Скорость ветра, как правило, увеличивается высотой, а горизонтальная составляющая скорости гораздо больше, чем вертикальная. В международной системе единиц скорость ветра измеряется в м/с, а направле ние — в градусах окружности: отчет начинается с севера и про должается по часовой стрелке. Направлением ветра принято считать ту сторону, откуда дует ветер.

На практике используется 16-румбовая система определения направления ветра, а для оценки силы ветра используют шкалу Бофорта. Эту 12-бальную шкалу предложил в 1805 году английский адмирал Бофорт. В 1874 году Постоянный комитет Первого метеорологического конгресса принял шкалу Бофорта для использования в международной синоптической практике. В 1946 году, чтобы различать тропические ураган ные ветры разной силы, Бюро погоды США расширило шкалу с 12 до 17 баллов. Но в настоящее время расширенная шкала используется только на Тайване и в Китае.
Скорость ветра на метеорологических станциях большинства стран мира обычно измеряют на высоте 10 м и усредняют за 10 минут. Самая высокая скорость порыва ветра была зафик сирована на австралийском острове Барроу во время тропического урагана Оливия в 1993 году — 113 м/с. До этого местом с самыми сильными порывами ветра на Земле считалась гора Вашингтон, штат Нью-Гемпшир, США. Рекорд был установлен 12 апреля 1934 года, когда метеостанция, расположенная на вершине почти двухкилометровой горы, зафиксировала ско рость ветра 103 м/с. Скорости ветра в смерче и торнадо мог ли быть и выше, но их измерение практически невозможно, и стопроцентных данных не существует. По косвенным данным скорость ветра в торнадо, попавшем в книгу рекордов Гиннеса, который промчался 2 апреля 1958 года по техасскому городу Вичита-Фоллс, составляла 150 м/с.
И все-таки первенство полярных районов неоспоримо.  В России самые сильные порывы ветра (52 м/с) были измерены на острове Харлов в Баренцевом море 8 февраля 1986 года. А самым ветреным местом в мире считается антарктическое побережье моря Содружества, где почти ежедневно дуют ветры со скоростью 15 м/с и более.

Методы исследования

Основную информацию о силе (скорости и направлении) ветра получают на метеостанциях. В настоящее время в мире насчитывается более 10 000 метеостанций — не считая много численных автоматических метеорологических станций, которые устанавливаются кем угодно и практически повсеместно. Но все-таки значимой является информация, которая пере дается в метеорологическую сеть. Более 400 метеостанций во всем мире имеют ряд наблюдений, превышающий 100 лет, то есть один век, за который, конечно, бывало всякое. Сейчас практически все измерения автоматизированы, а еще недавно метеорологи в любую погоду выходили на метеорологическую площадку, поднимали руку с анемометром — прибором для из мерения скорости ветра — и считали его обороты, часто следя, чтобы не унесло ветром прибор, а вместе с ним и руку.
Исследование Арктики и Антарктики
И в качестве лирического отступления, и чтобы вернуться к полярным районам — мой небольшой рассказ, написанный в феврале 2011 года, когда мы проводили исследования на полярной станции Тикси.

На Полярке живет кот
Над Поляркой летят облака…

Эту грустную песню я подобрала в своей первой антарктической экспедиции, когда все мои полярки только начинались. Бывает, что случайно услышанная песня вдруг входит в твою жизнь и даже начинает как-то ею управлять, независимо от того, кто автор и даже исполнитель. Так и здесь — жизнь завертелась вокруг полярок.
Полярками называют арктические метеорологические станции, часто на долгие месяцы отрезанные от какого-либо общения с материком. И простые метеорологи-наблюдатели ежедневно, невзирая на погоду — пургу, мороз, через дебри полярной ночи ходят на метеоплощадку выполнять сроки — стандартные метеорологические наблюдения, из которых потом рождаются реанализы, прогнозы погоды, прогнозы климата. Они не счи тают свою работу чем-то героическим и выдающимся — просто терпеливо делают свое дело. И каждый раз, приезжая на очередную полярку, я испытываю некоторое чувство вины перед этими людьми: мы приехали, послушали рассказы про белых медведей, по удивлялись, получили свои сезонные данные — и оставили их наедине с пургой и поляр ной ночью. Как в той же песне:

Если отнять пол лета, Всю вереницу белых ночей,
Море прозрачного света, Лица залетных друзей и гостей.
Снова останется осень И обещанье не забывать
Тех бы, кому и вовсе
Не приезжать, не приезжать…

Но на самом деле официальная Полярка на севере существует одна — метеорологическая станция в 7 км от поселка Тикси, ныне — гидрометеорологическая обсерватория. Это название нанесено на все карты и фигурирует во всех метеосводках.
Февраль на тиксинской Полярке. Пурга метет шестые сутки, ветер воет, гремит где-то на крыше, забивает снегом все щели, мешает небо и землю в один клубящийся кокон. Дежурный метеоролог просит сходить с ней на метеоплощадку. Мы крепко вцепляемся друг в друга и вываливаемся наружу — ветер, ветер на всем Божьем свете. Идем, обнявшись, дружно сопротивляясь сбивающим с ног порывам. Оля ныряет в метеобудку, я прячусь в сугробе. Вокруг нет ничего, даже снежинок, только вязкая, ревущая, колышущаяся масса снега. Оля падает из метеобудки ко мне в сугроб. Держась друг за друга, поднимаемся и идем обратно. Ветер воет: у-у-у-у… Снег забивает глаза, нос, слипается на ресницах. И, ввалившись в теплоту дома, стряхиваем с себя снежную массу, чувству ем, как тепло проникает, просачивается в каждую клеточку кожи, а с ресниц обильно текут капли, когда-то бывшие снежинками.
Подруга прислала смс с о. Родос о том, что греческая зима тосклива (о, господи, нам бы сюда греческую зиму!), и ей кажется, что молодость закончена. Я смотрю на собак, свернувшихся колечками в сугробах, на снежные вихри в свете фонаря — и понимаю, что ничего подобного: молодость продолжается!

Наконец пурга утихла — и как же распахнулось, вызвездилось огромное небо! И звезды качаются под треск мороза, под резкий звук разрывающихся под давлением прилива льдин на море Лаптевых. И морозный воздух со свистом врывается в легкие, крутится там, и, согревшись, выходит паром из ноздрей наружу. И вот небо полыхнуло сполохами полярного сияния. Как разноцветные простыни на бельевых веревках закачались в небе блеклые полосы. Покачались, покачались — и растворились в черноте полярной ночи. Февраль. Полярная ночь пошла на убыль — и тлеют несколько часов в день туманные блеклые сумерки.
Собаки — очаровательные мохнатые лайки — вылезают из сугробов, отряхиваются от снега и с радостным лаем носятся по двору.

Можно все изменить вдруг
Даже здесь у границы земли.
Вдруг ворвался в эфир звук –
Где-то рядом идут корабли.
Наплевать бы на все, помолясь,
Уходящий догнать караван.
Но радист не выходит на связь,
А механик опять пьян…

Радист Женя, он же начальник станции, на связь как раз выходит — передает данные очередного срока. При том, что на станции есть и интернет — но радио, оно надеж нее. А механик Даниил, сын начальника станции, глубокомысленно копается в моторе снегохода. В пьянстве замечен не был… Собаки носятся вокруг него, прыгают сзади, кладя тяжелые лапы на плечи. Он добродушно скидывает их обратно в сугробы, ласково, на традиционном русском языке объясняя, что они не правы.
А кот на Полярке действительно живет. Правда не рыжий, а черный с белой манишкой. И вот он мурлыкает у меня на коленях, а я мурлыкаю песню про Полярку — и нам обоим очень хорошо здесь, на краю света, на краю земли…
Термин «анемометр» происходит от греческого слова ανεμοσ, которое означает, конечно же, ветер. Первый механический анемометр появился еще в середине XV века, в эпоху развития мореплавания, когда знание о силе ветра стало жизненно необходимым. Изобрел его итальянский архитектор Леон Баттиста Альберти. Принцип был очень прост — всего лишь вращающийся металлический диск, расположенный перпендикулярно ветру. И только четыре столетия спустя ирландский исследователь Джон Томас Ромни Робинсон сконструировал тот самый чашечный анемометр, который на большинстве метеостанций применяется до сих пор. Это четыре или три полусферы, установленные на оси и приво димые в движение ветром. При возникновении воздушного потока ветер толкает чашечки, которые начинают крутить ся вокруг оси. Прибор замеряет число оборотов чашечек вокруг оси за заданное время, что равно определенному рас стоянию, после чего рассчитывается средняя скорость ветра. 

Более 100 лет эти чашечки крутились в руках метеорологов, а теперь крутятся на штангах автоматических метеостанций.
Но для современных задач точности вращающихся чашечек уже недостаточно. А еще в экстремальных условиях эти чашечки банально замерзают. Конечно, на современных стан циях используются системы подогрева — но от этого может страдать точность измерений. И в середине ХХ века появились акустические анемометры, способные мгновенно чувствовать изменение скорости ветра на сотые доли секунды. И здесь мы уже приходим к атмосферной турбулентности. Дело в том, что ветровой поток неоднороден. Из-за взаимодействия с земной поверхностью в нем образуется масса вихрей различных раз меров. Именно эти вихри ответственны за увеличение скоро сти ветра по мере удаления от земли — чем дальше, тем вихрей меньше, тем больше свободы у воздушного потока [Бурба и др., 2016]. Мы ощущаем их в порывах ветра и слышим в завывании метели. Принцип действия акустического анемометра основа на эффекте Доплера — зависимости скорости звука от скорости воздушного потока, через который он проходит. Эти приборы одновременно были разработаны в конце 50-х годов ХХ столе тия в Институте физики атмосферы в Москве, а также в США  и Японии [Бовшеверов и др., 1962].
Информация о профиле скорости ветра в атмосфере важна для самых различных задач, начиная от безопасности авиационных полетов до прогноза опасных метеорологических явлений [Varentsov et al., 2021]. Она является важной составля ющей авиационной метеорологии и ветроэнергетики. Кроме того, профиль скорости ветра учитывается в инженерных зада чах, связанных со строительством высотных зданий. При этом вертикальные профили средней скорости ветра в пределах ат мосферного пограничного слоя зависят от целого ряда параме тров, включая состояние местности с подветренной стороны, структуру поверхности, устойчивость атмосферы, время усред нения и т. д. Характеристики профиля скорости ветра сильно изменчивы по времени при различных ветровых явлениях, та ких как шквалы, атмосферные фронты, интенсивные циркуля ции в мезомасштабных конвективных системах.
Самый распространенный способ измерения профиля ветра в атмосфере — радиозондирование с использованием ша ров-пилотов. Недостатком этого метода является дороговизна и низкое временное разрешение — на большинстве аэрологических станций зондирование производится в лучшем случае два раза в сутки. С учетом того, что ветровое поле может из меняться кардинально за несколько минут, для прогноза опас ных ветровых явлений такая оперативность является явно недостаточной. Наиболее часто используемый способ монито ринга профиля скорости ветра — многоуровневые контактные измерения на метеорологических мачтах различной высоты. 

Но эти измерения охватывают лишь приземный слой высотой максимум несколько сотен метров. Кроме того, необходима точная взаимная калибровка используемых ветровых датчиков.
Самым перспективным решением является дистанционное измерение профиля скорости ветра, которое позволяет определять ветровое поле до больших высот с высоким пространственным и временным разрешением. С помощью дистанционных методов возможна регистрация сдвига ветра, в тровых потоков, шквалов и пр. сложных ветровых ситуаций. Все дистанционные методы зондирования основаны на излучении волн в различных диапазонах, которые при распространении через атмосферу рассеиваются в обратном направлении  и регистрируются приемником.
Существует четыре основных типа дистанционных измерителей пространственного распределения скорости ветра. Это содары, которые работают на акустических волнах, лидары, использующие оптическое излучение, радиолокаторы, излучающие и принимающие радиоволны, и радиоакустические системы, которые комбинируют акустическое и электромагнитное излучение. Но в настоящее время в мире не существует универсально дистанционного ветрового профилемера, позволяющего измерять профиль ветра в любых погодных условиях. Лидары, содары и радиоакустические системы работают в нижнем, пограничном слое атмосферы при отсутствии осадков  и несильном ветре. При сложных погодных условиях: в осад ках, сильном ветре, при туманах или облачности преимуще ством обладают радары, но для получения информации о всей толще атмосферы необходимо комбинировать различные длины волн. При этом обеспечение всепогодности измерений профилей ветра возможно только при комплексном использо вании радиолокационных систем различных диапазонов длин волн и лидара (содара). Что является дорогостоящим и техни чески сложным решением.
Раньше глобальные поля ветра определяли по данным метеостанций. В настоящее время поле всей планеты можно увидеть, посмотрев на Землю из космоса. Измерения проводятся с использованием скаттерометров, альтиметров, микроволновых радиометров… Беда в том, что все эти приборы смотрят не на ветер, а на морское волнение, им вызванное, поэтому над поверхностью земли данных нет. Но знать ветровые условия 70 % нашей планеты — не так уж плохо.

Полярные ветры

Наши исследования в Антарктике (да и в Арктике тоже) связаны в основном с ветрами. Мы изучаем повторяемость ветров, условия их возникновения, взаимодействие с климатическими изменениями и, прежде всего, его вихревую структуру. Связано это с разработкой методов прогноза опасных ветровых явлений. А также с тем, что не только климат влияет на ветер, но и ветры влияют на него — разгоняют льды в Арктике, сдувают снег с ле дяных склонов Антакртиды, влияют на океанскую циркуляцию, воздействуя на процессы от глубин океана до самых высот атмос феры. Так какие же ветры дуют в полярных районах?


Общая циркуляция атмосферы

Полярная циркуляционная ячейка приводит к формированию сухих холодных ветров, дующих из полярных областей высокого давления в более низкие широты. В отличие от пассатов и западных ветров, они дуют с востока на запад и часто слабы и нерегулярны. В Северном полушарии они име ют северо-восточное направление, а в Южном полушарии — юго-восточное. Приповерхностный воздух движется между зоной высокого давления полярного антициклона и зоной низкого давления полярного фронта, отклоняясь на запад под действием силы Кориолиса, в результате чего у поверхности формируются восточные ветры, окружающие полюс в виде вихря. Для нижележащих широт эти ветры приводят к сниже нию температуры и уменьшению количества осадков. Именно благодаря полярным восточным ветрам на нашей планете возможно формирование полярных ледяных шапок. Эти же ветра принимают прямое участие в регулировании океаниче ских течений и дрейфе морского льда.
Интересным свойством полярной циркуляционной ячей ки является и формирование стратосферного полярного вих ря, который постоянно находится над Антарктикой и перио дически возникает над Арктикой, и воздействует в том числе на озонный слой на полюсах планеты. Также за дрейф льда в Арктике отвечает такое явление, как трансдрифт.

Трансдрифт — перенос льда в направлении геострофи ческого ветра, который возникает из-за положительной ано малии давления над американской частью Арктики и отрица тельной — над Сибирью. Трансдрифт был открыт Ф. Нансеном во время его исторического дрейфа на судне «Фрам»  в 1893–1896 гг. и позднее был подробно описан советскими уче ными [Визе, 1944; Гудкович, 1961]. Интересно, что со времени дрейфа «Фрама» скорость движения льдов увеличилась практи чески вдвое. То есть увеличилась скорость ветра. В частности, в 2007 г., когда произошло наиболее сильное сокращение площа ди арктического льда в летнее время, трансдрифт был усилен арктическим, который характеризуется зоной повышенного давления над морем Бофорта и Канадской котловиной и зо ной пониженного давления над восточной Сибирью [Иванов и др., 2013]. Под действием Арктического диполя над Восточно Сибирским и Чукотским морями преобладают ветры южной четверти, приносящие теплый воздух с континента (что уси ливает таяние льда) и ускоряющие вынос льда в направлении полюса и пролива Фрама.
Кроме глобальной циркуляции значимую роль в полярных районах играют местные ветры. И прежде всего, катабатиче ские [Репина, 2008]. Происходит это название от греческого слова κατάβασις, означающего «схожу, спускаюсь». В названии уже заключена основная природа явления. Катабатические ветра могут быть сильными и слабыми, нести похолодание или потепление, дуть в течение нескольких суток или всего лишь нескольких часов, но главное условие их возникновения  одно — наличие склона. Эти ветра возникают на подветренных склонах при переваливании воздушными потоками горных препятствий. В одних случаях они приносят повышение темпе ратуры, в других — похолодание.
Образование катабатических ветров объясняется ох лаждением воздуха на горных плато, вершинах, ледниках или даже холмах. Поскольку плотность воздуха увеличивается с понижением его температуры, сила тяжести увлекает его вниз по склону. Эти явления далеко не всегда носят катастрофиче ский характер. Легкие ветровые ночные потоки горно-долин ной циркуляции — это тоже катабатические ветры. А сильным катабатическим ветрам, как и ураганам, дают имена. Только в отличие от ураганов живут они в приписанных им регионах постоянно. Санта Ана, Сарма, Мистраль, Чинук — это только несколько из имен. Сильные катабатические холодные ветры в разных регионах имеют не только разные наименования, но и различные механизмы формирования. Но все-таки, в зависи мости от причин, вызывающих их усиление, в метеорологии эти ветра делят на две группы: стоковые ветра, стекающие по склону (как правило ледниковому) за счет силы тяжести; и ве тра, образующиеся при сжатии потока при его взаимодействии с рельефом (бора и бороподобные ветры, ветры горных прохо дов, барьерные и дренажные ветры).
Яркий пример стоковых ветров — катабатические ветры, развивающиеся на протяженных ледниковых склонах, напри мер, в Антарктике и Гренландии. Наиболее типичный пример второй группы — бора, основной причиной усиления которой является сжатие ветра при прохождении перевалов. Конечно, это деление до известной степени условно, так как в образова нии, например, боры определенную роль играет и гравитаци онный сток. Одним из важных свойств катабатического ветра является его сильная порывистость.
Первенство по скорости и продолжительности катаба тических ветров держит Антарктида — столица стоковых ве тров. Вместе с сильными ветрами, вызываемыми постоянным прохождением глубоких циклонов вокруг материка, стоковые ветры делают многие районы побережья Антарктиды самыми ветреными местами на земном шаре — скорость сваливающего ся к берегу ветрового потока может достигать 70 м/с. При этих ветрах воздух движется по склону исключительно за счет силы тяжести. Возникновение стоковых ветров связано с сильным охлаждением воздуха на склонах ледниковых плато. В принци пе сток может существовать в любой холмистой местности в результате охлаждения нижних слоев воздуха. Но обычно сто ковыми ветрами называют сильные катабатические ветры, раз вивающиеся на холодных склонах больших ледников.
В центральных областях Антарктиды холодный воздух опускается из верхних слоев атмосферы, а затем, двигаясь к окраинам материка, он скатывается до уровня моря и при этом разгоняется до ураганных скоростей на кромке ледовых полей. Летом стоковые ветра ослабевают, и повторяемость их снижается, осенью начинается ночное охлаждение, прогресси рующее по мере удлинения ночи, и ветра приобретают резко выраженный суточный ход с максимальной скоростью после полудня. Зимой, в полярную ночь, ветры дуют постоянно, и су точного хода нет.
Стоковые ветры входят в число основных составляющих климата ледников и соседствующих с ними районов, в частно сти Антарктики, Гренландии, арктических островов. Стоковый ветер с материка Антарктиды определяет существование приба рьерной полыньи, вызывает охлаждение прибрежных антаркти ческих вод. Снег, выносимый при этом ветром в море, является одной из основных составляющих снежно-ледяного баланса кон тинента и служит основой для образования морского льда.
Несмотря на то, что Антарктида является самым ветрен ным местом на Земле, разнообразия ветровых ситуаций, а так же их локальных названий на материке не существует. Здесь по стоянно дуют катабатические ветры, которые взаимодействуют с океанской циклонической активностью. Над центральной
Стоковый ветер на ст. Беллинсгаузен поверхностью ледяного покрова Антарктиды формируется очень холодная толща воздуха, которая растекается во все на правления по склонам ледникового покрова в сторону океана. На этот перенос влияет, наряду с барическим градиентом, сила тяжести, поэтому по мере приближения перемещающихся масс воздуха к береговой линии в нижнем слое потока могут разви ваться очень большие скорости ветра, до 20 м/с (а иногда и сверх того), с резко выраженной порывистостью. В океан ве тер далеко не уходит и затихает на расстоянии 8–10 км от бере га. Российские полярники называют эти ветры «дульник».
Особенно сильны эти ветры в районах, где происходит встреча циклонических ветров северо-восточного направле ния и катабатических юго-восточных ветров. Именно в таком месте находилась в настоящее время законсервированная со ветская полярная станция Русская, которую называли «полю сом ветров» Антарктики. Среднее число дней со скоростью ветра более 15 м/с в районе станции составляет 264 дня/год, причем более 30 м/с — 136 дней/год. Среднегодовая скорость ветра на станции составляет 13,4 м/с, максимальная скорость ветра, зарегистрированная здесь, достигла 78 м/с. В настоящее время из российских станций наиболее ветренной является станция «Мирный» — 200 дней в году скорость ветра составляет более 15 м/с.
При стоковых ветрах несущаяся с огромной скоростью масса воздуха наполнена взметенным снегом и поэтому обла дает громадной живой силой — устоять на ногах практически невозможно. Летом и в переходные сезоны, когда существуют внутрисуточные температурные контрасты, сток возникает или усиливается в вечерние часы, достигает максимума око ло 5–8 ч местного времени, ослабевает к 15–18 ч, затем снова усиливается. В зимний период скорости стоковых ветров воз растают, и их ослабление или усиление зависит от изменения барического градиента при приближении циклона.
Столицей боры является вовсе не Новороссийск, а Арктика. Бора или подветренные бури на арктическом побере жье крайне распространены и представляют опасность, даже если ветер не достигает ураганной силы — из-за порывистости, опасности обледенения, турбулентности ясного неба и резких температурных скачков. Рассмотрим региональные особенно сти этого явления [Shestakova et al., 2020].


Схема стокового ветра

Новоземельская бора

В среднем на Новой Земле на станции Малые Кармакулы наблюдается 60 эпизодов восточной боры в год. Длительность боры в среднем составляет 1–2 суток, но может достигать 402 ч (почти 17 суток). Максимум осредненной за 10 мин ско рости ветра, отмечавшейся при боре, составляет 48 м/с, а по рывы достигали 50 и даже 60 м/с. Сильная бора чаще всего от мечается в холодное время года (с пиком в январе), хотя слабая и умеренная бора (скорость ветра менее 20 м/с) даже летом наблюдается достаточно часто.

Подветренная буря на Шпицбергене

Фен в Ню-Олесунне никогда не превышает скорости 25 м/с, скорость ветра 20–25 м/с наблюдается в 1,2 % случаев,  а более чем в половине случаев не достигает 12 м/с. В среднем на блюдается 40 эпизодов подветренной бури в год. Относительно сильные фены (со скоростью более 20 м/с) наблюдаются толь ко в холодное время года с пиком в феврале-марте. В 50 % слу чаев продолжительность не превышает 12 ч.

Подветренная буря в Тикси

В среднем в Тикси наблюдается 36 эпизодов подветренной бури в год. Сильная подветренная буря (со скоростью ветра >30 м/с) в среднем бывает раз в 5 лет (только в холодное вре мя года). Однако большая часть сильных эпизодов наблюдалась в период 1966–1982 гг., а в последующие годы повторяемость штормового и очень сильного ветра сократилась (с 12 % до 5 %). Средняя продолжительность подветренной бури состав ляет около суток, но может достигать 12 суток. Наибольшая по вторяемость бурь отмечается в декабре-январе. В большинстве случаев (62 %) при подветренной буре в Тикси происходит по вышение температуры, максимум повторяемости разности тем пературы приходится на 4 градуса.

Певекский южак

За период 1985–2024 гг. максимальная зафиксированная скорость при южаке составляет 38 м/с. Самый продолжитель ный эпизод южака длился 7 суток, средняя продолжительность явления — около суток. Примерно в 20 % случаев скорость ветра при южаке превышает 20 м/с, а доля ураганных скоро стей (более 33 м/с) составляет 1–2 %. В среднем это явление наблюдается 62 дня в году, при этом чаще южаки возникают в теплый период года, но ураганные скорости чаще всего отмеча ются в холодный период (в ноябре-декабре). Самые продолжи тельные эпизоды приходятся на ноябрь, этот же месяц характе ризуется максимальным количеством эпизодов сильной боры.

Бора на о. Врангеля

В среднем на станции наблюдается 44 эпизода боры в год. Лишь в двух эпизодах скорость ветра превышала 30 м/с (в 1972 и 1973 гг.). Скорость ветра более 25 м/с отмечается примерно раз в 1,5 года. Как и при подветренной буре в Тикси, штормовая скорость ветра чаще наблюдалась в 1966–1982 гг. и стала реже наблюдаться в последующие годы. Средняя продолжительность боры составляет около суток, но один раз бора продолжалась 2 недели. В июне-июле число сроков с борой составляет око ло 4 %, чаще всего бора отмечается в октябре-ноябре (20–25 % сроков). Наиболее сильная бора отмечается в ноябре-марте.

Заключение

Мир ветров уникален и разнообразен. Это дыхание на шей планеты, ее одеяние, ее богатая внешняя и внутренняя жизнь. Атмосферная циркуляция является основой любой планеты, ее важнейшим свойством, от которого пляшет уже все остальное, включая, может быть, и существование жиз ни. Но когда затихает вой вьюги за окном, как хорошо выйти из тепла дома и вдохнуть очищенный бурей морозный воз дух. Кстати, один из парадоксов — что пурга ускоряет ветер. Скапливающиеся внизу частички подавляют турбулентные вихри, и они не поднимаются выше в ветровой поток. Ну а потоку только это и надо, чтобы разгуляться в полную силу.
Что же мы узнали, изучая стоковые ветры на побережьях Арктики и Антарктики [Репина и др., 2009; Репина, 2018]?

То, что ветер как бы дышит пол ной грудью, перекатывая внутри себя большие мезомасштабные вихри. То, что в тихую погоду на поверхности ледника все равно возникает слабый сток высотой не более 100 метров. То, что, выйдя на поверхность моря, ветер быстро теряет свою силу. Мы получили зависимости различных коэффициентов, применяемых в атмосферном моделировании от различных параметров. Мы разра ботали модели ветрового катабатического потока, насыщенного частичками снега. И мы действительно полюбили этот суровый и ветренный мир, несмотря на его вихри и хлещущие по лицу снежные частицы. 

Литература

• Бовшеверов и др., 1962 — Бовшеверов В. М., Гурвич А. С., Мордухович М. И., Цванг Л. Р. Приборы для измерений пульсаций температуры и скорости ветра и для статистического анализа результатов измерений // Труды института физики атмосферы АН СССР. 1962. № 4. С. 21–30.
• Бурба и др., 2016 — Бурба Г. Г., Курбатова Ю. А., Куричева О. А. и др. Метод турбулентных пульса ций. Краткое практическое руководство. М.: ИПЭЭ им. А. Н. Северцова РАН, 2016. 223 с.
• Визе, 1944 — Визе В. Ю. Основы долгосрочных ледовых прогнозов для арктических морей // Труды ААНИИ. 1944. Т. 190. 274 с.
• Гудкович, 1961 — Гудкович З. М. Связь дрейфа льда в Арктическом бассейне с ледовыми усло виями в советских арктических морях // Труды океанографической комиссии АН СССР. 1961. Т. 11. С. 13–20.
• Иванов и др., 2013 — Иванов В. В., Алексеев В. А., Алексеева Т. А. и др. Арктический ледяной по кров становится сезонным? // Исследование Земли из космоса. 2013. № 4. С. 50–65.
• Репина и др., 2009 — Репина И. А., Иванов Б. В., Кузнецов Р. Д. Режим ветра над ледниковыми склонами (по данным измерений на архипелаге Шпицберген) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2009. Т. 6. № 2. С. 180–187.
• Репина, 2008 — Репина И. А. «Ветер, ветер — на всем Божьем свете...» О природе катабатиче ских ветров // Природа. 2008. № 5. С. 36–43.
• Репина, 2018 — Репина И. А. Взаимодействие морской поверхности и катабатического потока во фьордах Шпицбергена // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 5. С. 217–228.
• Хргиан, 1948 — Хргиан А. Х. Очерки развития метеорологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1948. 352 с.
• Shestakova et al., 2020 — Shestakova A. A., Toropov P. A., Matveeva T. A. Climatology of extreme downslope windstorms in the Russian Arctic // Weather and Climate Extremes. 2020. Vol. 28. Pp. 100–256.
• Varentsov et al., 2021 — Varentsov M., Stepanenko V., Repina I. et al. Balloons and Quadcopters: Intercomparison of Two Low-Cost Wind Profiling Methods // Atmosphere. 2021. Vol. 12. № 3. 380 p.