17. Погода в горах

Своеобразие климата и условий погоды, встречающихся в горах, общеизвестно. Высота местности над уровнем моря, ориентировка склонов по отношению к господствующим в атмосфере воздушным потокам и к солнцу - настолько существенные факторы климата, что подчас их влияние бывает заметнее влияния широты или близости моря. Горные вершины и в тропиках покрыты вечным снегом, а на подветренных склонах гор и в центре Азии осадков, случается, выпадает больше, чем на побережьях океанов... Поразительна контрастность метеорологических условий, какие можно встретить в горных районах в пределах считанных километров. В горах можно наблюдать все разнообразие погоды, присущее равнинной местности, но там бывают и явления, не наблюдающиеся нигде, кроме гор. Ветер, облака, осадки, температура воздуха, явления атмосферного электричества - все в горах имеет свои особенности, причем в разных горных районах они проявляются по-разному... Но есть особенности погоды, общие для всех гор. Рассмотрим некоторые из них, наиболее типичные.

17.1. В чем особенность климата горных областей Земли?

Основная общая для всех горных областей особенность - вертикальная зональность климата, то есть последовательная смена климатических зон по мере поднятия вверх. Это связано с общей закономерностью убывания с высотой температуры воздуха и уменьшения его влагосодержания. На любой географической широте с высотой возрастает суровость климата и соответственно изменяется растительный мир. На самом верху, вблизи высокогорных вершин,- царство холода, снега и льда. Нижней границей этой климатической зоны является снеговая линия. Конечно, ее высота в разных географических зонах очень различна: на гористых островах полярных районов она составляет всего несколько сот метров, а в тропиках - более 5000 м. На южных склонах гор она лежит выше, чем на северных. Например, на Алтае эта разница составляет около 800 м (4800 и 4000 м). Там, где больше осадков, снеговая линия ниже, чем там, где осадков мало: на склонах Эльбруса на Кавказе разница составляет около 350 м (3850 и 3500 м), при этом она ниже на южном склоне, который богаче осадками, чем северный склон.

Ниже снеговой линии начинается зона бедной растительности, соответствующей растительности тундры, а затем - зона альпийских лугов с растительностью из трав и стелящихся кустарников. Ниже этой зоны, на высоте со средней июльской температурой 10 - 12° С, проходит верхняя граница леса.

80. Ледник в горах

С границей леса практически совпадает и верхняя граница земледелия в горах, которая в умеренных широтах проходит на высоте примерно 1500 м, а в тропиках - около 4000 м, на Тибетском нагорье - даже 4600 м. Леса у верхней границы - хвойные, ниже становятся лиственными; в тропических областях нижняя граница леса представлена вечнозеленой растительностью.

17.2. Какие явления свойственны только горным районам?

Только горным районам присущи снежные лавины, ледники, дающие начало горным рекам, сели - бич многих горных долин, горно-долинные ветры и ветры горных склонов, имеющие в каждой горной местности локальные особенности и свои названия, а также фён - ветер, переваливающий горные хребты и очень своеобразно влияющий на режим температуры, облачности и осадков горных склонов. Кроме того, в горах наблюдаются так называемые подветренные волны и связанные с ними особые формы облаков, а также некоторые оптические явления. Наконец, горы отличаются разнообразием микроклиматов, определяемым особенностями экспозиции, наличием ветровой тени, близостью ледников, затененностью и другими чисто местными характерными чертами.

17.3. Что такое подветренные волны?

81. Подветренные волны, орографические облака

В тех случаях, когда длинный горный хребет расположен под углом, близким к прямому, относительно направления воздушного потока на подветренной стороне хребта могут возникнуть регулярные возмущения потока. Эти возмущения принимают характер стоячих волн, прослеживающихся на значительном расстоянии за хребтом (примерно равном двадцатикратной высоте хребта) и до высоты, в несколько раз превосходящей высоту самого хребта. Это явление чаще всего имеет место при устойчивом и достаточно сильном ветре скоростью не менее 10 м/с, оно бывает особенно четко выраженным при наличии плоской равнины на подветренной стороне хребта. Часто подветренные волны порождают характерные облака линзообразной (чечевицеобразной) формы, располагающиеся ярусами,- слоисто-кучевые, высоко-кучевые и перисто-кучевые. В нижнем, приземном, слое воздуха на подветренной стороне хребта, кроме того, могут наблюдаться замкнутые, так называемые роторные, вихри и связанные с ними облака. Общая картина подветренных волн и облачности показана на рис. 81.

17.4. Какие оптические явления можно наблюдать в горах?

Альпинисты и жители горных селений нередко наблюдают в горах удивительные явления. При тумане или облачности, покрывающей склоны гор в стороне, противоположной солнцу, стоящему невысоко над горизонтом, часто можно увидеть расплывчатые очертания диковинных существ, напоминающих человека, но в несколько раз больше его размерами. Эти существа темно-серой окраски непрерывно меняют форму, то приближаясь, то удаляясь. Иногда над их "головами" виден яркий круг сияния, придающий им еще более загадочный вид, что дало суеверным людям повод принимать их за призраки. Это явление получило название "брокенский призрак", по вершине Брокен (горы Гарц в Средней Германии), где это можно видеть довольно часто. Явление это имеет простое объяснение: стоящие на вершине люди попадают в лучи низко стоящего солнца и их тени проецируются на фоне колышущегося тумана или облачности. Капли тумана или облаков разлагают солнечный свет на отдельные лучи спектра, образуя яркое цветное свечение вокруг неясных очертаний верхней части тени, а объемный характер отражающей поверхности тумана или облаков делает изображение тени тоже объемным.

Рисунок 82 поясняет, как возникают в горах подобные оптические явления. Иногда эти явления можно наблюдать и с борта самолета, летящего невысоко над облаками. Вокруг движущейся и колышущейся тени самолета виден ореол свечения - радужные кольца венцов, или глории.

82. 'Брокенский призрак'

В старину в Западном Китае брокенский призрак был известен под названием "Великолепие Будды" - набожные буддисты совершали паломничество на гору Золотой пик, чтобы удостоиться чести созерцать это "чудо".

17.5. Как возникают снежные лавины?

Лавины, или снежные обвалы, возникают при соскальзывании с поверхности горных склонов накоплений снега. Скорость движения снежной массы лавин - 20 - 30 м/с. Лавиноопасными считаются склоны крутизной более 15°. Для образования лавины необходима толщина снега на склоне более 40 см. В зависимости от высоты склона и его горизонтальной протяженности объем низвергающегося при лавинах снега может быть очень большим. Иногда он превышает 1 млн. м³, что при средней плотности лавинного снега 0,5 составляет колоссальную массу. Сила удара снежной лавины может достигать 100 т/м². Непосредственной причиной схода лавин могут быть:

- перегрузка склона после метели или сильного снегопада, когда силы сцепления свежевыпавшего снега с подстилающей поверхностью еще незначительны;

- появление водной смазки между снегом и подстилающей поверхностью во время сильных оттепелей;

- разрыхление нижнего слоя снега из-за повышения температуры в его толще и испарения снега в теплом горизонте.

Таким образом, лавины могут быть сухие и мокрые. В зависимости от характера горного склона лавины могут соскальзывать по всей поверхности склона вне русел (осовы), ВДОЛЬ русел, по ложбинам (лотковые) и по уступам склонов (прыгающие). Все они представляют большую опасность, но особенно разрушительны прыгающие лавины. Вместе с массой снега лавины нередко несут с собой обломки горных пород. На дне долин они могут формировать насыпи снега; нередко последние служат источниками дополнительного питания ледников.

Как опасные явления лавины прогнозируются, об их предстоящем сходе даются предупреждения. Строительство дорог в горах, сооружение ЛЭП и возведение зданий осуществляются с учетом лавиноопасности местности. Населенные пункты, как правило, располагаются на участках гор, не доступных лавинам. Лавиноопасные участки дорог защищаются противолавинными инженерными сооружениями. Одной из мер предотвращения лавин является также облесение склонов.

Кроме того, существуют активные методы борьбы с лавинами: опасные скопления снега расстреливают из артиллерийских орудий или минометов.

17.6. Что такое фён?

Это теплый сухой ветер. Существует несколько разновидностей фена: ветер, возникающий при переваливании воздушным потоком горного хребта, ветер, дующий с гор по склону в долину вне связи с переваливанием хребта, и нисходящий поток воздуха в свободной атмосфере в центральной части антициклона. При всех разновидностях фена решающую роль в развитии процесса играет нагревание опускающегося воздуха в соответствии с известными физическими законами (при сжатии некоторого объема воздуха в связи с ростом давления его температура повышается, а при расширении и понижении давления - падает). По классической схеме фена воздух, переваливающий горное препятствие, сперва охлаждается, поднимаясь по наветренному склону, а затем нагревается, опускаясь по подветренному склону. Если при подъеме достигается температура конденсации - возникает облачность и могут выпадать осадки, что часто и наблюдается в горах на наветренных склонах. В опускающемся воздухе относительная влажность быстро уменьшается, облака исчезают. Так как изменение температуры воздуха при подъеме и опускании происходит с разной скоростью, то опустившийся вниз воздух может оказаться теплее, чем он был до начала его подъема. В этом и состоит тепловой эффект фена. Кроме того, фён на подветренных склонах хребтов может размывать облачность атмосферных фронтов, способствовать прекращению или ослаблению осадков и т. п. В разных горных районах фёновые ветры имеют свои местные названия.

Для возникновения фена должны складываться благоприятные синоптические условия, способствующие направлению воздушного потока через горное препятствие под углом, близким к прямому, по отношению к направлению хребта.

17.7. Чем характерен ветер чинук в Скалистых горах Северной Америки?

Чинук - это ветер типа фена, наблюдающийся на восточных склонах Скалистых гор. Он может вызывать очень сильные колебания температуры, особенно зимой: в это время они могут достигать нескольких десятков градусов за несколько часов. При высоте перевалов более 2000 м нагревание воздуха может быть очень значительным - более 20,0° С. В котловинах и на равнинах в предгорьях в условиях ясной штилевой погоды зимой температура воздуха бывает очень низкая: около-30° С; когда возникает чинук, пленка приземного холодного воздуха разрушается и на смену ему приходит опускающийся сверху сухой прогревающийся воздух. Зарегистрирован случай, когда температура воздуха в январе менее чем за сутки повысилась при таком процессе на 50° С: от -31 до 19° С!

17.8. Что такое фёновая стена облаков?

Облака, возникающие на наветренной стороне горного препятствия, у вершины его, с подветренной стороны при фене резко обрываются, образуя длительно существующую неподвижную облачную стену. В действительности с наветренной стороны хребта облака непрерывно продолжают развиваться, но наблюдателю с подветренной стороны они кажутся неподвижными, стоящими стеной, отчего и возник этот термин.

17.9. Что такое бора?

Это холодный резкий ветер, наблюдающийся зимой, как правило, очень сильный. Стремительно спускаясь вниз по невысокому горному склону, он вытесняет располагающийся ниже более теплый воздух. При таком распределении температуры по высоте возникает очень сильная турбулентность, порождающая множество вихрей, ветер у поверхности земли носит шквалистый характер, с резким изменением направления и скорости. Поскольку высота склона, по которому холодный воздух обрушивается вниз, невелика, воздух практически не нагревается. Если горный склон обращен к морю, озеру или другому водоему, то на поверхности последнего образуется сильное волнение, воздух над водой наполняется водяной пылью, пеной и брызгами; при отрицательной температуре воздуха происходит быстрое намерзание льда на всех окрестных предметах, и они обледеневают, как при интенсивном гололеде.

Возникает бора обычно при приближении сформированного в холодной воздушной массе антициклона или его гребня к невысокому горному кряжу или хребту с севера. Классический пример боры - переваливание холодного арктического воздуха через западную оконечность Кавказского хребта на Мархотском перевале под Новороссийском. Скорость ветра при новороссийской боре может достигать 60 м/с, продолжительность ее - несколько суток, иногда до недели. Наблюдается бора также на Далматинском побережье Адриатического моря, на Байкале, на Новой Земле и во многих других районах земного шара. Там, где это явление выражено сильно и наблюдается регулярно, оно известно под различными местными названиями.

17.10. Что представляют собой горно-долинные ветры?

Это ветры с хорошо выраженной суточной периодичностью смены направления: днем они дуют снизу вверх, вдоль горного склона или по дну ущелья, а ночью, наоборот,- сверху вниз. Они подобны бризам на морских побережьях и наблюдаются обычно в теплое время года. Кроме того, горно-долинные ветры бывают заметны и хорошо выражены при отсутствии других сильных ветров, связанных уже не с местной, а с более общей циркуляцией воздуха, перекрывающей относительно слабую местную циркуляцию; таким образом, они характерны для антициклонических условий или для другой барической системы со слабыми ветрами (барической седловины).

17.11. Какие особенности орографии и климата способствуют возникновению селей?

Сели на горных реках возникают при сочетании трех Условий: значительного уклона дна ущелья, наличия легко смываемого, рыхлого обломочного материала и резкого Увеличения количества стекающей воды в результате интенсивных ливней или сильного снеготаяния. В районах засушливых, с бедной растительностью, выветривание создает запасы рыхлого обломочного материала, не скрепленного корневой системой растительности. Редкие, но сильные ливни легко смывают верхний слой почвы и обломочных пород.

17.12. Связаны ли с погодой оползни в горах?

Оползни образуются при смещении масс горных пород вниз по склону под влиянием силы тяжести. Возникают они обычно на крутых склонах гор при нарушении равновесия пород в результате ослабления их прочности из-за землетрясения, выветривания или переувлажнения атмосферными осадками. Так что метеорологические условия могут быть непосредственной причиной оползней. В апреле 1979 года на юге Киргизии, в Ошской области, больше четырех суток шли непрерывные дожди и в некоторых местах выпало около 200 мм осадков - почти полугодовая норма. С разбухших склонов на поля, пастбища, шоссейные дороги, горные тропы и жилые поселки двинулись многие десятки оползней и грязевых потоков. Помимо того, что был нанесен ущерб сельскохозяйственным угодьям, линиям связи и электропередачи, многочисленным жилым и общественным зданиям, оказались повреждены жизненно важные артерии, отрезаны общественные стада, находившиеся на дальних пастбищах. Выпавший в горах снег местами лег полутораметровым слоем, создав угрозу массовой гибели животных. Так как в горы более недели нельзя было пробиться никакими видами транспорта, пришлось призвать на помощь авиацию: с вертолетов сбрасывали тюки сена и мешки с комбикормом. Ценой героических усилий тысяч людей, вышедших на борьбу со стихией, удалось избежать человеческих жертв и предотвратить потери скота...

Прошло немногим больше месяца, и угрожающее положение возникло в Таджикской республике. В ночь с 18 на 19 мая 1979 года прошли небывалой интенсивности ливни с градом, вызвавшие многочисленные оползни, селевые потоки и камнепады. В Гиссарской долине оползни повредили посевы хлопчатника, сады и виноградники. Правительством республики были приняты чрезвычайные меры для ликвидации последствий стихийных бедствий, созданы десятки специальных восстановительных отрядов...

Так время от времени погода в горах преподносит людям сюрпризы, чреватые неприятными последствиями, одним из которых, и притом весьма опасным, могут стать оползни.

17.13. Почему в горах встречаются безводные пустыни?

Засушливые и пустынные местности встречаются в горных субтропических областях во внутренних районах континентов, где горы препятствуют свободному доступу влажного воздуха с океана. Особенно страдают от недостатка осадков закрытые со всех сторон горами котловины, невысокие плато или замкнутые долины. Примером таких пустынь могут служить плоскогорье южной Невады и межгорная впадина Долина Смерти в Калифорнии, в США. На дне Долины Смерти, находящейся на 85 м ниже уровня моря, между хребтами Амаргоса и Панаминт, летом совсем не выпадают осадки, а температура воздуха достигает значений, близких к абсолютному максимуму, зарегистрированному на поверхности Земли: 56,7° С (июль 1913 года). Свое название эта долина получила в годы освоения американского Запада, когда многие переселенцы и золотоискатели поплатились жизнью, пытаясь пересечь долину на конных повозках.

17.14. Подвержены ли высокогорные области капризам погоды в той же мере, что и равнины?

Да, подвержены, и. ничуть не в меньшей степени. Примером может служить высокогорная страна Непал в Гималаях, в самом сердце Азии. Для земледельцев Непала 1979 год оказался вдвойне неблагоприятным: весной была длительная засуха, сменившаяся затем не прекращавшимися в течение месяца дождями. В результате урожай зерновых составил менее 20% обычного. Осенью, в октябре, снова прошли проливные дожди, на сей раз с сильным градом, уничтожившие половину посевов риса, проса и бобовых культур на западе страны.

17.15. В чем особенность климата горных плато в средних широтах?

Типичным для горных плато умеренных широт можно считать климат степей Монголии, расположенных на высоте несколько более 1000 м. Лето здесь теплое, а зима холодная и малоснежная. Осадков немного, и выпадают они преимущественно летом. Например, в Улан-Баторе (47,9° с. ш., 106,8° в. д., высота 1300-1500 м над уровнем моря) средняя температура июля 17° С, января -24° С, осадков 240 мм, выпадают они почти все в период с мая по сентябрь.

83. Пик Муссала (2925 м). Самая высокая метеостанция на Балканах

17.16. Каковы особенности погоды и климата высокогорных областей Азии?

Высокогорные области Азии (выше 3000 м над уровнем моря) в субтропических широтах имеют одну общую характерную климатическую особенность: исключительно сильное влияние процессов, развивающихся в средней тропосфере, в связи с чем здесь не наблюдается трансформация воздуха умеренных широт в тропический воздух, тогда как над прилегающими равнинами пришедший с умеренных широт воздух интенсивно прогревается, приобретая свойства тропической воздушной массы. Отсюда невысокие летние температуры воздуха - вдвое более низкие, чем на тех же широтах на низменностях (в июле в среднем ниже 15° С). Второй особенностью является большая сухость воздуха, свойственная средней тропосфере: влагосодержание воздушных масс здесь примерно в четыре раза меньше, чем в нижней тропосфере. Резкий недостаток водяного пара в воздухе служит причиной больших суточных колебаний температуры, являющихся третьей особенностью климата высокогорных областей Азии. Что касается количества выпадающих осадков, то здесь решающую роль играет ориентация склонов горных хребтов относительно ветров, несущих влагу с океанов. Так, в горах Гиндукуша, Памира и Западного Тибета ощущается влияние Атлантики; основные осадки выпадают зимой, хотя и летом местами их выпадает достаточно (например, на Памирском плато). В горах Восточного Тибета под влиянием муссонов Тихого и Индийского океанов осадки выпадают летом, и их достаточно много, чтобы питать крупнейшие реки Юго-Восточной Азии - Меконг, Янцзыцзян и Хуанхэ. В Лхасе на высоте 3700 м над уровнем моря (30° с. ш., 91° в. д.) за год выпадает 1600 мм осадков, из которых на зимние месяцы приходится менее 20 мм.

84. После зимнего шторма в горах на озере Телецком. Фото С. Селегея

17.17. Каков климат невысоких субтропических нагорий Азии?

85. Горная метеорологическая станция. Фото А. Яблокова

Вне досягаемости летних муссонов на нагорьях высотой 1000 - 2000 м над уровнем моря климат засушливый, с жарким летом и холодной зимой. Типичный пример - Синцзян (КНР), где в Кашгаре на высоте 1230 м средняя температура июля 28° С, января -6° С, годовое количество осадков менее 100 мм; в Урумчи на высоте 880 м в июле средняя температура 24° С, в январе -19° С, осадков выпадает за год около 100 мм. Это условия, характерные для пустынь, где земледелие возможно лишь при искусственном орошении, но в местах с источниками воды существуют цветущие оазисы с богатой растительностью.

86. Вулканический ландшафт. Фото В. Подтабачного

17.18. В чем своеобразие климата горного плато Абиссинии?

Абиссинское нагорье имеет высоту более 2000 м над уровнем моря, находится в тропиках северного полушария и в зоне муссонной циркуляции. Такое сочетание географической широты места, высоты его над уровнем моря и близости к океану способствовало формированию своеобразного климата, сочетающего некоторые черты климата тропиков и умеренных широт. Годовая амплитуда колебаний температуры очень мала, осадков выпадает достаточно, но почти исключительно летом, лето - умеренно теплое, но не жаркое, зима - мягкая, теплая, с редкими небольшими морозами и отдельными случаями выпадения незначительного количества снега. Например, в Аддис-Абебе в самом теплом месяце - апреле - средняя температура 17° С (это соответствует температуре в Ленинграде в июле), в самом холодном месяце - декабре - она составляет 13° С. Минимальные зимние температуры воздуха могут достигать -3° С. Годовая сумма осадков 1260 мм, месячная норма июля 300 мм, декабря 5 мм. Однако к востоку от горных цепей Абиссинии климат меняется, здесь на пути влажных масс воздуха с запада, с Атлантического океана, встают горы; в восточных районах Абиссинии и на побережье Красного моря в Сомали климат жаркий, засушливый.

17.19. Везде ли в горах велики годовые амплитуды температуры воздуха?

Годовые амплитуды температуры воздуха в горах больше, чем на равнинах, на всех широтах за исключением экваториальных. Например, в г. Кито в Эквадоре, находящемся у самого экватора, на высоте 2850 м над уровнем моря, годовая амплитуда температуры практически равна нулю! В самом теплом месяце средняя температура составляет 12,7° С, а в самом холодном 12,5° С. Однако суточные амплитуды температуры воздуха в высокогорных районах экваториальной области значительно выше, чем на равнинах или на морских побережьях: они составляют около 15° С. Так, в Кито они могут превышать 20° С (максимальная около 20° С, минимальная около 3°С). Интересно, что в отличие от субтропических широт в горах у экватора выпадает значительное количество осадков: в Кито, например, годовая сумма осадков составляет 1120 мм.