Прогноз курній або піщаної бурі
Фрагмент з керівництва по короткострокових прогнозів погоди під редакцією редакцією д-ра фіз.мат. наук Н. Ф. Вельтіщева
Курній або піщаною бурею називається явище перенесення сильним вітром великої кількості пилу або піску, при якому різко погіршується видимість.
В СРСР пилові бурі спостерігаються головним чином в південних степах і пустелях, в основному в Казахстані та Середній Азії, рідше - в Середньому Поволжі, на Україні, Північному Кавказі та в деяких районах Далекого Сходу. Північна межа пилових бур в основному збігається з кордоном степової зони. Повторюваність пилових бур в основних сільськогосподарських районах СНД наведена на малюнку.
Число днів з пиловими бурями на території основних сільськогосподарських районів СРСР.
1) 1 -5 днів 2) 6 - 10 днів 3) 11 - 20 днів 4) 20 - 40 днів 5) 40 днів 6) межа стійкого снігового покриву
Горизонтальна протяжність районів, охоплених курними, бурями, дуже різна - від кількох сотень метрів до тисячі кілометрів і більше. Запиленість атмосфери, але вертикалі може при цьому коливатися від 1-2 м (пилові або піщані поземки) до 6-7 км.
Пилові бурі спостерігаються, як правило, влітку. в південних районах вони можуть розвиватися і взимку, так як сніжний покрив тут дуже нестійкий і при відсутності опадів поверхню грунту швидко висихає. Взимку в цих районах можливий також розвиток своєрідних сніжно-піщаних поземки, при яких пил і пісок переносяться разом з сухим снігом.
Основною причиною утворення пилових бур є турбулентність, обумовлена структурою вітру, що сприяє піднесенню з земної поверхні частинок пилу і піску. При цьому дуже важлива ступінь вертикальної нестійкості повітряної маси, в якій розвивається пилова буря. Сильний денний прогрів нижніх шарів повітря влітку призводить до значного збільшення температурних градієнтів до висоти 1-1,5 км над степами і до 2-2,5 км над пустелями. Конвективне перемішування, що розповсюджується до цих висот, прагне розподілити частки піску і пилу, підняті з земної поверхні, по всьому охопленому їм шару. Маленькі частинки, що утворюють імлу, можуть підніматися дуже високо, важчі мають меншу висоту підйому і швидко падають на земну поверхню.
При стійкої стратифікації повітря, як це спостерігається, наприклад, ранньою весною в тропічному іранському повітрі в теплих секторах Мургабском і южнокаспійскіх циклонів, шар приземного перегріву повітря обмежується декількома сотнями метрів. Тут часто спостерігаються сильні пилові бурі, що поширюються до висоти всього 200-300 м; на великих висотах повітря залишається абсолютно чистим. При запиленні повітря може додатково нагріватися внаслідок нагрівання зважених в ньому пилинок безпосередньо сонячними променями (ефект Воєйкова).
Пилові бурі починаються при деяких критичних значеннях швидкості вітру, які залежать від рельєфу місцевості і структури грунту і тому бувають неоднаковими для різних районів. У більшості районів пилові бурі починаються при швидкості вітру 10-12 м / с. Однак на лесовому грунті (наприклад, на південний схід від Бухари) слабкі пилові бурі можуть виникати влітку вже при швидкості вітру 8 м / с, а іноді навіть 5 м / с.
Коли причини, безпосередньо викликають пилову бурю, зникають, піднята з земної поверхні пил залишається в повітрі протягом декількох годин або навіть діб. Великі маси пилу переносяться в цих випадках повітряними потоками на .сотні і тисячі кілометрів, утворюючи явище адвектівной імли. З тропічними повітряними масами імла переноситься в південні райони СРСР з Північної Африки і з Близького Сходу. Східні потоки нерідко виносять пил із Західного Китаю на Східний Казахстан, на схід Середньої Азії і т. Д. На відміну від пилових бур, адвектівная імла зазвичай спостерігається при слабких вітрах і навіть при штилі. Як вертикальна, так і горизонтальна видимість при імлі може поступово зменшуватися до декількох десятків метрів. Тривалість пилових бур змінюється в широких межах - від декількох секунд до декількох діб. Наприклад, на південному узбережжі Аральського моря зареєстрована безперервна пилова буря тривалістю 80 год. Відповідно до стану грунту та умовами циркуляції, як за кількістю явищ, так і за сумарною тривалості пилові бурі розподіляються дуже нерівномірно.
У межах однієї порівняно невеликій території при докладному дослідженні можна виявити місця, в яких пилові бурі розвиваються в 4-5 разів частіше, ніж в прилеглих районах. У повторюваності пилових бур виявляються великі відмінності на кордонах між культурної зрошуваною зоною і природної напівпустельною територією.
Добовий хід пилових бур (максимум - в полуденний і післяполуденні години, мінімум - в другу, половину ночі і рано вранці) відповідає річному добовому ходу швидкості вітру і ходу нестійкості стратифікації нижніх шарів тропосфери. Під час досить довгих ночей, особливо навесні і восени, подстилающая поверхню вихолоджується (нерідко до заморозків), що призводить до конденсації водяної пари і зволоженню поверхні грунту, сипкість дрібних частинок грунту при цьому зменшується. При негативних температурах на поверхні грунту іноді утворюється легкий іній, що також знижує рухливість частинок пилу і піску. Днем, навпаки, відбувається інтенсивне висушування грунту. Проте, при належній структурі грунту і певних синоптичних процесах пилові бурі можливі в будь-який час доби, проте інтенсивність нічних пилових бур значно слабкіше, ніж денних.
За тривалістю пилову бурю і видимості
За тривалістю пилову бурю і видимості під час її можна виділити наступні основні типи пилових бур.
1. Короткочасні пилові бурі з відносно невеликим погіршенням видимості. Викликаються суто місцевими коливаннями швидкості і напряму вітру, тривалість їх не перевищує 30 хв, а видимість зберігається в межах 3 4 км, збільшуючись часом до 6-10 км. Пилові бурі цього типу нерідко перемежовуються з курними поземки.
2. Короткочасні пилові бурі з сильним погіршенням видимості. За тривалістю вони схожі з бурями першого типу, але викликають більш значне погіршення видимості (до декількох сотень метрів, а іноді до 10-20 м); починаються майже раптово - при порівняно спокійній погоді швидкість вітру різко зростає, і одночасно проносяться хмари пилу різної вертикальної потужності. Після першого раптового погіршення видимості вона поступово збільшується до 1-2 км і більше, хоча швидкість вітру часто продовжує наростати. Ці бурі зазвичай породжуються шкваловимі вітрами, пов'язаними з проходженням грозових осередків або різких холодних фронтів другого роду. Ознакою наближення такої пилову бурю є сіра курна завіса під купчасто-дощовими хмарами, коли вони ще знаходяться у горизонту, в межах видимості.
3. Тривалі і пульсуючі пилові бурі з переважанням щодо незначного погіршення видимості (2-4 км). Періодично відзначаються то короткочасні поліпшення, то погіршення видимості. Коливання видимості відбуваються на великій території, в різних місцях і в різний час. Тривалість пилових бур цього типу досягає декількох годин і навіть діб. Ці бурі виникають в умовах сталого баричного поля з великими баричними градієнтами (південно-східна, південна і південно-західна периферія потужних малорухомих антициклонів).
4. Тривалі і сильні пилові бурі зі зменшенням видимості до 500-1000 м, в початковій стадії - до декількох десятків метрів. Пилові бурі цього типу мають, як правило, більшу горизонтальну і вертикальну протяжність і характеризуються в усіх напрямках одноманітним, зазвичай темно-сірим фоном. Коливання видимості відбуваються на загальному тлі низьких значень видимості. Тривалість такої бурі не менше 2-4 ч.
5. Пільний або піщаний буревій - перенесення пилу або піску і шарі не більше 2 м над поверхнею ґрунту. Пилові поземки, як правило, нетривалі і як самостійне явленно спостерігаються порівняно рідко; найчастіше вони виникають і початку курній. бурі або в кінці її. Піщані поземки - дуже, часте явище в пустелях, особливо при наявності на поверхні грунту крупнозернистого, добре провеять піску. У деяких пустелях влітку піщаний буревій спостерігається майже щодня, причому висота його в основному обмежується нижнім півметровим шаром. Такі поземки викликають значні піщані замети доріг, полів, каналів і ін. В холодну половину року піщані поземки можуть поєднуватися з курними і піщаними бурями третього типу, зазвичай це відбувається на південній периферії малорухомих великих антициклонів при швидкостях вітру близько 15 м / с і більше. Для поземки характерна більш рівна структура поля вітру і нерідко стійка стратифікація повітряних мас.
Прогноз пилових бур
Прогноз фронтальних пилових бур зводиться до прогнозу:
1) сили вітру у фронтальній зоні;
2) швидкості переміщення фронту;
3) інтенсивності вертикальних рухів в зоні фронту;
Пилові бурі штормових зон. Пилові бурі нерідко виникають поза зв'язку з фронтальними розділами. Це буває в тих випадках, коли в будь-якому районі біля поверхні Землі створюються зони значних горизонтальних барических градієнтів, обумовлених неоднаковими швидкостями та навіть знаками зміни тиску. Такі зони називаються штормовими. Штормові зони утворюються зазвичай в областях різкого падіння або зростання тиску, що межують з областю, де тиск змінюється мало. Такі зони часто спостерігаються в передній частині різко посилюється антициклону і на південній та південно-західній периферії обширного і повільно зміщується антициклону, коли на південь від нього розташовується малорухливий циклон. Так чорні бурі - наслідок штормових східних вітрів на південній периферії великих антициклонів, що розвиваються в арктичному повітрі. Влітку такі антициклони при сильному перегріві повітряних мас створюють ефект суховіїв.
Особливо сильні штормові зони виникають в районах, де безпосередньо стикаються області зміни тиску протилежного знаку, наприклад, коли до усиливающемуся антициклону наближається заглиблюється циклон. Подібні умови нерідко створюються взимку і в перехідні сезони на південному сході Європейської території СРСР і на південному заході Середньої Азії. Одним з процесів, що породжують швидко зміщуються штормові зони в умовах Середньої Азії, є вихід штормових циклонів з південних районів Каспійського моря. Найбільш сильні вітри спостерігаються при цьому в тиловій частині циклону.
Швидко зміщуються штормові зони формуються також в умовах антіціклогенеза. Наприклад, в глибоких ультраполярних улоговинах, де різке збільшення циклонічної кривизни ізогипс і ізотерм призводить до сильного росту тиску, посилюється потужної адвекцией холоду. Попереду такого бурхливо зростаючого антициклону створюється штормова зона, що рухається разом з ним на північний захід. Пилові бурі, пов'язані з антіціклоніческіх штормовими зонами, розвиваються зазвичай ранньою весною чи пізньою осінню після бездождние періодів в пустелях.
Значну роль у формуванні малорухомих штормових зон грають орографические умови. Іноді навіть невеликі гірські хребти типу Каратау стають своєрідними перегородками, що відділяють холодний колишній арктичне повітря над Східним Казахстаном від більш теплих мас повітря над Середньою Азією. Гірські хребти сприяють згущення изобар і ізотерм, т. Е. Збільшення барических і термічних градієнтів. Безперервне проникнення холодного повітря через численні ущелини і навіть перетікання його через весь невисокий хребет створює тривало існуючу орографічно обумовлену штормову зону. Цим пояснюється підвищена повторюваність пилових бур в звужуються гірських долинах і ущелинах (пилові бурі в Коканде, в горлі Ферганської долини, в верхів'ях Амудар'ї і т. Д.). Ця ж причина сприяє великий стійкості зони з пиловими бурями в передгір'ях Копетдагу, на Північному Кавказі і в інших районах, де вітри на периферії антициклону посилюються внаслідок орографического згущення изобар і ізотерм близько гірських хребтів.
Нічні пилові бурі породжуються головним чином холодними фронтами і штормовими зонами в тилу, що швидко циклонів. У теплих секторах циклонів вони спостерігаються дуже рідко; на периферії антициклонів (особливо влітку) пилові бурі вночі або зовсім припиняються, або їх інтенсивність різко зменшується і вони іноді переходять в піщаний буревій.