Всемирный день гор: Горно-долинная циркуляция и атмосферные загадки

11 декабря  отмечался Международный день гор. А горы — это настоящая "лаборатория" для атмосферных явлений. Разбираемся, в чём ключевое отличие местной горно-долинной циркуляции, почему над вершинами "зависают" лентикулярные облака, и какие исследования этим процессам посвящены в Институте физики атмосферы РАН.

Особенности горно-долинной циркуляции
Горы — это не только величественные ландшафты, но и районы со своей, особой атмосферной циркуляцией, которая существенно влияет на климат и погоду. В первую очередь, речь идет о горно-долинной циркуляции (горно-долинных ветрах). Главное отличие этой циркуляции от крупномасштабных ветров (таких как пассаты или западный перенос) заключается в ее суточной периодичности и местном, локальном характере. Она обусловлена неравномерным нагревом (днем) и охлаждением (ночью) воздуха над горными склонами и долинами по сравнению с воздухом на той же высоте над равниной.

Дневной ветер (долинный): В светлое время суток воздух над склонами гор и в долинах нагревается сильнее. Более теплый и легкий воздух поднимается вверх по склонам и долине.
Ночной ветер (горный): Ночью горные склоны и воздух над ними остывают быстрее. Охлажденный и более тяжелый воздух стекает вниз по склонам в долины и к равнине.
Такая система ветров ограничена пределами горной местности и может сливаться с бризами на побережьях, взаимно усиливая их.

Как циркуляция создает уникальные облака?
Именно активный вертикальный перенос воздуха, вызванный орографией (рельефом гор), приводит к образованию особых, зрелищных типов облачности. Когда сильный, влажный воздушный поток сталкивается с горным хребтом, он вынужден подниматься, охлаждаться и конденсироваться. После преодоления хребта, воздушная масса начинает совершать волновые движения (орографические волны) в нижних слоях атмосферы, словно волны на воде, но в воздухе.  На гребнях этих воздушных волн, где воздух снова поднимается и охлаждается, происходит конденсация влаги. Во впадинах волн, где воздух опускается и нагревается, влага испаряется.

Этот процесс и создает те самые уникальные лентикулярные (линзовидные) облака (Altocumulus lenticularis). На гребнях невидимых глазу воздушных волн воздух поднимается, охлаждается и конденсируется, образуя облако. Лентикулярные облака, имеющие характерную чечевицеобразную или тарелкообразную форму, не движутся с места, даже при сильном ветре, потому что они буквально «подсвечивают» для глаза невидимые гребни воздушных волн, которые остаются неподвижными относительно горного рельефа. Такие облака служат признаком высокой влажности и сильных горизонтальных воздушных потоков, что важно для любителей горного туризма и авиации.

В Институте физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН используется целый комплекс, объединяющий приборную базы и численные модели, который используется для изучения взаимодействия атмосферы с рельефом. Исследуются внутренние орографические волны, динамика горных ветровых циркуляций, взаимодействие атмосферы с горными ледниками и глобальное воздействие горного рельефа на погоду и климат.
Важные исследования также проводятся на Высокогорной научной станции (ВНС) ИФА РАН, расположенной на плато Шаджатмаз на высоте 2070 метров над уровнем моря, недалеко от Кисловодска и с видом на Эльбрус (последние фото). ВНС входит в Мировую озонометрическую сеть и Глобальную сеть мониторинга состава атмосферы и проводит комплексные исследования атмосферного озона, взаимодействующих с ним примесей и ультрафиолетовой радиации. ВНС - единственная в Европейской части России станция, которая контролирует газовый и аэрозольный состав нижней и свободной тропосферы в региональном и глобальном масштабе.