6.1. Облачность
Многолетний режим облачности формируется под влиянием циркуляционных процессов, определяющих преобладающее направление движения воздушных масс и их влагосодержание, а также под влиянием воздействия подстилающей поверхности.
Наблюдения над облачностью ведутся визуально, степень покрытия неба облаками оценивается по десятибалльной шкале. В последние годы проводятся также инструментальные наблюдения при помощи метеорологических радиолокаторов, следящих за облачностью в радиусе до 300 км, и искусственных спутников Земли, позволяющих держать под наблюдением облачность над огромной территорией.
При наблюдениях над облачностью отмечаются ее количество (в баллах), форма, высота нижней границы и отдельно количество общей (облака всех ярусов) и нижней (облака нижнего яруса и вертикального развития) облачности; число ясных и пасмурных дней по общей и нижней облачности.
Зимой в Якутске при крайне низких температурах воздуха и небольшой влажности почти полностью отсутствуют облака нижнего яруса/
Повторяемость ясного и пасмурного состояния неба как по общей, так и по нижней облачности в годовом ходе имеет два максимума и два минимума (рис. 29, табл. 52 приложения).
Доля нижней облачности в общем количестве облаков, покрывающих небо, невелика и в среднем за год составляет 35 % (табл. 60).
Существенным дополнением к данным о повторяемости ясного, полуясного и пасмурного состояния неба является число ясных и пасмурных дней по общей и нижней облачности. Годовой ход числа ясных дней противоположен годовому ходу числа пасмурных дней. Наибольшее число ясных дней отмечалось в зимние месяцы, особенно в марте, когда нижняя облачность вообще не наблюдалась. Самый пасмурный месяц — октябрь.
Число ясных и пасмурных дней дает возможность судить в определенной мере об устойчивости в течение суток того или иного состояния неба (см. табл. 53 приложения).
Представление об устойчивости ясной и пасмурной погоды для общей и нижней облачности можно получить при помощи соотношений:
Пасмурная погода по общей облачности более устойчива, чем ясная. По нижней облачности, наоборот, более устойчива ясная погода: коэффициент устойчивости ее изменяется от 53 % в октябре до 93 % в марте (табл. 61).
Для Якутска облачность нижнего яруса не характерна: с ноября по март она фактически отсутствует (см. табл. 52 приложения). Но при низких температурах при наличии тумана отмечается сплошная облачность нижнего яруса, так как туман является частным случаем слоистой облачности с нижней границей, начинающейся у земной поверхности.
При полуясном состоянии неба по общей облачности повторяемость градации 0—2 балла по облачности нижнего яруса не превышает 14%, 3—7 баллов — не более 8% . При небе, сплошь покрытом облаками, повторяемость ясного неба по нижней облачности не превосходит 50%, полуясного — не более 15%, пасмурного — не более 39 % (табл. 62).
Среднее годовое количество общей облачности в Якутске составляет 6,6 балла, нижней — 2,3 балла. В годовом ходе как по общей, так и по нижней облачности прослеживаются два максимума (октябрь, май) и два минимума (март, август) (см. табл. 54 приложения).
Все кажущееся многообразие облаков можно представить в виде 10 основных форм, которые в зависимости от высоты нижней границы облаков разделяют на четыре группы: облака верхнего, среднего и нижнего ярусов и облака вертикального развития.
Облака верхнего яруса подразделяют на три вида: перистые, перисто-слоистые и перисто-кучевые. Они состоят из ледяных кристаллов и имеют волокнистую структуру. Солнечный свет через эти облака почти беспрепятственно достигает земли. Их нижняя граница лежит обычно выше 5000 м. В течение года облака верхнего яруса по количеству преобладают над облаками среднего и нижнего ярусов (см. табл. 55 приложения), особенно перистые и перисто-слоистые облака. В их годовом ходе имеется хорошо выраженный максимум и минимум. Суточный ход облаков верхнего яруса обнаружить трудно, однако можно отметить, что в ночные часы наблюдается минимальная повторяемость перистых и перисто-слоистых форм; в суточном ходе перисто-кучевых облаков хорошо заметен максимум повторяемости в 13 ч летом и зимой и в 7 ч осенью и весной.
Наличие перистых облаков свидетельствует о неустойчивом состоянии атмосферы на этих высотах или начинающейся адвекции. Облака верхнего яруса являются первыми предвестниками приближающегося атмосферного фронта и плохой погоды.
К облакам среднего яруса относятся высоко-кучевые и высокослоистые облака. Нижняя граница их расположена на высоте от 2000 до 6000 м. Они имеют большую вертикальную мощность (несколько километров) и обширное горизонтальное распространение (на тысячи километров), являются составной частью фронтальных облачных систем и обычно содержат огромное количество влаги.
В связи с тем что Якутск находится в зоне резко континентального климата с малой повторяемостью циклонических возмущений, повторяемость высоко-слоистых облаков (17%) здесь почти в два раза меньше повторяемости высоко-кучевых (31 %), за исключением зимних месяцев.
Суточный ход повторяемости облаков среднего яруса лучше выражен у высоко-кучевых облаков. Наиболее часто их наблюдаю т утром в 7 ч за исключением декабря и января (максимум приходится на 13 ч). Наиболее редко высоко-кучевые облака бывают ночыо, минимум повторяемости приходится на 1 ч, лишь в мае— июле — на 13 и 19 ч. У высоко-слоистой облачности суточный ход выражен слабо, но можно отметить, что чаще она наблюдается в 7 ч.
К облакам нижнего яруса относятся три формы: слоисто-кучевая, слоистая и слоисто-дождевая. Основание этих облаков находится ниже 2000 м.
Слоисто-кучевые облака лишь изредка дают осадки, достигающие земли, количество их невелико. Летом — это отдельные капли, зимой — слабый снег, снежные зерна или крупа. В теплое время года (с мая по октябрь) повторяемость слоисто-кучевой облачности в году наибольшая. Максимум этого вида облаков в сентябре (36%), минимум в январе (1 %). В суточном ходе максимум повторяемости слоисто-кучевых облаков наблюдается в 19 ч в апреле — сентябре, в 13 ч в марте и с октября по декабрь и в 1 ч в январе— феврале.
Слоистые облака дают слабые осадки в виде мороси, ледяных игл и снежных зерен. Основание их может начинаться от земли, иногда оно имеет вид разорванных гряд или клочьев. Встречаются эти облака редко, максимальная повторяемость их (4%) приходится на октябрь, минимальная ( 0 , 2 % ) — на декабрь и март. В суточном ходе максимум повторяемости слоистых облаков приходится на утренние часы.
Наиболее мощными и плотными из облаков нижнего яруса являются слоисто-дождевые облака. Вертикальная мощность их, как и высоко-слоистых, может достигать нескольких километров, а горизонтальная протяженность — тысяч километров. Они несут обложные осадки в виде дождя или снега, и хотя повторяемость их в среднем за год невелика (5%), значение этой облачной формы наиболее существенно для образования осадков. Это — фронтальная облачность, поэтому в зимние месяцы (декабрь— март) в силу циркуляционных особенностей района ее повторяемость наименьшая (1—3 %).
К облакам вертикального развития относятся кучевые и куче во-дождевые облака. Они имеют большую мощность по вертикали: нижнее основание может находиться на уровне облаков нижнего яруса, а вершина — на уровне перистых облаков. Из них могут выпадать ливневые осадки в виде дождя, снега, града, крупы и т. д. Облака вертикального развития бывают как внутри.
массового, так и фронтального- происхождения, причем характерны при прохождении холодных фронтов.
Годовая повторяемость кучевых облаков составляет 10%, кучево-дождевых— 4% . Кучевые облака могут наблюдаться во все месяцы года, кроме декабря, но повторяемость их в зимние месяцы очень мала (0,1—0,2%), наибольшую повторяемость они имеют летом (24—31 %). Кучево-дождевые облака с декабря по февраль в Якутске не отмечались, наибольшую повторяемость (11 %) они имеют в июле. В суточном ходе максимальная повторяемость этих облаков наступает в послеполуденные часы, минимальная — ночыо. Очень редко в Якутске может наблюдаться низкая облачность с высотой облаков 200 м и ниже. Встречаться она может во все месяцы, но вероятность ее незначительна (см. табл. 56 приложения). Эта облачность обычно фронтального происхождения, реже внутримассового.
В теплых секторах циклонов возможно образование слоистых облаков. Из табл. 56 и 57 приложения видно, что низкая облачность с высотой нижней границы 200 м и ниже более вероятна в теплый период года (с апреля по октябрь), когда развивается циклоническая деятельность.
6.2. Туманы, дымка и мгла
Туман является наиболее характерным для климата Якутска атмосферным явлением. Он представляет собой помутнение воздуха, вызванное скоплением в нем очень мелких, неразличимых глазом капелек воды или кристаллов льда или тех и других вместе непосредственно над поверхностью земли в таком количестве, при котором горизонтальная видимость становится менее 1 км.
По микроструктурным характеристикам выделяют туманы капельно-жидкие, кристаллические, смешанные.
Для района Якутска, как и в целом для центральных районов Якутии, для теплого периода характерны туманы капельно-жидкие (влажные), для переходных — смешанные, для зимнего сезона — кристаллические (морозные)
Для образования туманов в Якутске в весенне-осенний период в основном необходимы два условия: 1) большая насыщенность воздуха водяными парами и 2) последующее выхолаживание воздуха в ночное время путем радиационного охлаждения поверхности земли. В зимний период при низких температурах воздуха основным условием является искусственное увеличение влаги. Наиболее благоприятные условия для возникновения тумана зимой создаются при антициклоническом типе погоды, когда температура держится — 42 °С и ниже.
В среднем за год в Якутске отмечается 60 дней с туманом, из которых на зимний сезон приходится 54 дня. В весенне-летние месяцы туманы бывают не ежегодно, а в летне-осенние — в среднем по одному дню (см. табл. 59 приложения, рис. 30). Незначительное число туманов весной и осенью связано с малой относительной влажностью. В отдельные годы среднее число дней с туманом может значительно отклоняться от его среднего многолетнего значения (табл. 63). Наибольшие отклонения числа дней с туманом от нормы приходятся на зиму. Среднее отклонение числа дней имеет годовой ход, аналогичный годовому ходу числа дней с туманом (рис. 30).
В дополнение к среднему числу дней приводятся данные повторяемости различного числа дней с туманом по месяцам (см. табл. 60 приложения) и за год (табл. 64), которые дают представление об изменчивости в отдельные годы числа дней с туманом, а также о том, из какого числа дней складывается среднее многолетнее их значение. Наибольшая изменчивость приходится на зимний сезон (см. табл. 59 приложения)
Туманы теплого периода кратковременны, средняя их продолжительность в день с туманом составляет 3,6 ч, тогда как в хо лодный период — около 9,0 ч.
Развитие авиации и городского автомобильного транспорта вызывает повышенный интерес к зимним туманам в Якутске и его окрестностях. Зимние туманы Якутска характерны для районов, с низкими температурами. Общими свойствами их являются значительная ограниченность в распространении по площади. Они приурочены к населенным пунктам. Особенно большой повторяемости, интенсивности и продолжительности они достигают в населенных пунктах, расположенных в речных долинах, замкнутых среди гор котловинах, впадинах и других формах рельефа, способствующих застою холодного воздуха.
Низкие температуры, приземная инверсия, слабое перемешивание воздуха благоприятствуют образованию туманов. Но содержание влаги в воздухе мало, и для его возникновения необходимо искусственное добавление влаги. Такие условия создаются в населенных пунктах. Природа образования зимних туманов в Якутске заключается в следующем: от сгорания топлива всех видов (отопление, транспорт, выработка электроэнергии и т. п.) в охлажденный до —4 0 °С и ниже воздух дополнительно поступает громадное количество водяного пара. Эта добавка влаги в воздух при ясной штилевой или при небольших скоростях ветра погоде вполне достаточна для образования тумана. Так, например, в Якутске в декабре—январе при сжигании топлива всех видов в течение
одних суток парообразной воды выделяется более 3 тыс. т, которая поступает в приземный слой воздуха как дополнительная влага, способствующая образованию ледяного (морозного) тумана. »При другом типе погоды туман не образуется Наиболее часто туманы наблюдаются при температуре воздуха —42 °С и ниже, а наиболее редко— при температуре выше—40 С (табл. 65).
Отношение числа случаев с туманом к числу случаев с температурой воздуха (табл. 65) дает представление о том, при каких температурах наиболее вероятно образование тумана. Во всех случаях при температуре —50 °С и ниже в городе (исключая окраины) образуется туман независимо от времени суток. В районе метеостанции Якутск, ГМО, при температуре —50 °С и ниже туман образуется только в 74 % случаев.
В суточном ходе зимних туманов в Якутске отмечаются два максимума (утром и вечером) и два минимума (ночыо и днем).
Наиболее часто туманы возникают при штиле и малых скоростях ветра (1—2 м/с). При скорости ветра 5 м/с образование тумана отмечалось в пяти случаях, при больших скоростях туман не наблюдался (табл. 66). Это связано с тем, что наиболее низкие температуры бывают при штиле и малых скоростях ветра.
Туманы в зимний сезон в Якутске очень интенсивны и продолжительны. Видимость в наиболее плотных туманах снижается до 40—50 м в дневное время. Максимальная плотность туманов отмечается в декабре—январе. Наличие тумана в различных частях города зависит от направления ветра. При ветре, как правило в наветренной окраине города туман не наблюдается, подветренная сторона обычно окутана туманом. Повторяемость туманов по направлениям дает некоторое представление о распределении в пространстве в зависимости от направления ветра (табл. 67).
Продолжительность туманов за ноябрь—март в районе метеостанции Якутск, ГМО, составляет 487 ч, в аэропорту — 475 ч, а в центре города (Якутск, телемачта) средняя продолжительность их в три раза больше и составляет около 1303 ч (см. табл. 61 приложения, табл. 68). Это обусловлено тем, что в центре города продолжительность туманов, как и число дней с туманом, фактически не зависит от направления ветра, а также тем, что условия для их возникновения являются более благоприятными. Продолжительность тумана в зимний сезон имеет большую изменчивость (см. табл. 61 приложения). Так, например, в январе за период с 1936 по 1975 г. наибольшая продолжительность (377 ч) наблюдалась в 1972 г., наименьшая (около 38 ч ) — в 1953 г. Наибольшая суммарная продолжительность их за ноябрь—март (926 ч) наблюдалась в 1971-72 г., наименьшая (249 ч ) — в 1948-49 г.
В суточном ходе наибольшая продолжительность туманов приходится на время от 8 до 12 ч. Наименьшая продолжительность и интенсивность туманов наблюдается с 24 до 6 ч (табл. 69).
В связи с коротким днем, низким стоянием солнца и незначительным суточным ходом температуры воздуха в декабре—январе туманы в дневное время в городе почти не рассеиваются, поэтому их повторяемость и продолжительность остаются примерно такими же, как и в утренние часы. В феврале суточный ход туманов несколько изменяется. В результате увеличения притока тепла от солнца (в феврале в три и в марте в восемь с лишним раз по сравнению с январем) туманы в феврале, особенно во второй его половине, возникают в утренние часы и, как правило, днем рассеиваются. В марте же туманы в дневное время почти не наблюдаются, их продолжительность составляет всего 12— 15 мин. Образование туманов в дневное время во второй половине февраля и в марте — явление редкое. В основном они возникают при адвекции теплых и влажных масс воздуха. Эти туманы иногда очень интенсивные. Их интенсивность более равномерна по площади, а площадь распространения более обширна, чем при радиационно-инверсионных туманах.
Наиболее часто отмечаются туманы продолжительностью от 2 до 6 ч (табл. 70). Повторяемость туманов продолжительностью более 24 ч составляет в ноябре около 3 %, в декабре — около 9 % , в январе — около 7 %, в феврале — 4 %, а в марте туманов продолжительностью более 18 ч не наблюдалось. Наибольшая продолжительность туманов имеет место в декабре—январе.
Наиболее продолжительные и интенсивные туманы образуются при температуре —50 °С и ниже. Так, повторяемость туманов продолжительностью более 48 ч при температуре —50 °С и ниже составляет 4 % , при температуре выше — 5 0 °С — 3 % (табл. 71).
(329 ч) образовался 22 декабря 1970 г. и не рассеивался до 5 января 1971 г., т. е. держался около 14 суток.
Дымка. Слабое помутнение атмосферы, вызываемое мельчайшими, невидимыми капельками воды или кристалликами льда, ухудшающее видимость от 1 до 10 км, называется дымкой. Дымка имеет ту же природу, что и туман, по существу являясь разреженным туманом. В течение дня туман может несколько раз, ослабевая переходить в дымку, а дымка, усиливаясь, снова переходить в туман. Например, 3 января 1941 г. с 9 до 12 ч наблюдалась дымка, с 12 до 18 ч — туман, который затем снова перешел в дымку, и т. д. Но бывают случаи, когда дымка отмечается как самостоятельное явление. Зимой она появляется в результате сублимации водяного пара и состоит из мельчайших кристалликов льда, а дымка в теплое время года — результат конденсации.
По данным наблюдений метеостанции Якутск, ГМО, в среднем за год бывает 82 дня с дымкой, причем около 75 % (60 дней) приходится на три центральных зимних месяца (декабре—февраль), на-летние же месяцы (июнь—август)— всего около 2% (два дня). В отдельные годы число дней с дымкой значительно отличается от среднего (см. табл. 62 приложения). Так, в 1963 г. отмечено всего 49 дней с дымкой, в течение пяти месяцев (с апреля по август) это явление вообще не наблюдалось. В 1972 г. число дней с дымкой составило 134 % нормы.
В отдельные годы зимой дымка наблюдается ежедневно; в декабре 1941 г. был 31 день с дымкой, в январе 1965 г.— 30 дней. По данным многолетних наблюдений 20 дней и более с дымкой наблюдается в январе в 80 % , а в декабре — примерно в 60 % лет (табл. 72). Весной и в первой половине лета дымка наблюдается не ежегодно, а в конце лета и осенью в каждом месяце бывает один—два дня с дымкой.
Необходимо отметить, что по данным телемачты, число дней с дымкой в городе в ноябре—феврале существенно меньше (примерно в 2,5 раза), чем на окраине за счет увеличения туманов; в теплое время года различия незначительные (табл. 73).
Кроме числа дней с дымкой, важно знать ее продолжительность (табл. 74)
Средняя годовая продолжительность дымки составляет 531 ч, в различные годы она может существенно отклоняться от сред него значения. Так, наибольшая годовая продолжительность (859 ч) отмечена в 1938 г., что составляет 162 % нормы; наименьшая— в 1961 г., всего 53 % нормы (280 ч). В годовом ходе продолжительности максимум падает на январь, минимум на май—июль (рис. 30), но практически в течение всех трех сезонов, за исключением зимы, продолжительность дымки не превышает 2—4 ч за месяц. Зимой же в отдельные дни дымка может держаться в течение полных суток, а в редких случаях переходить на следующие сутки. Например, в январе 1965 г. наибольшая непрерывная продолжительность дымки составила 45 ч (начало явления 4 января в 12 ч, окончание 6 января около 9 ч).
Мгла. Для Якутска характерно также помутнение атмосферы в летние месяцы, вызываемое взвешенными в воздухе частичками дыма, гари, возникающее в результате лесных пожаров, так называемая мгла. За период наблюдений с 1936 по 1950 г. в среднем за год наблюдается 54 дня с мглой (табл. 75). Однако до 1950 г. число дней с мглой было значительно больше, чем в последующий период. Если за 15 лет (1936— 1950 гг.) среднее число дней с мглой в году составило 55, то за последующие 27 лет (1951— 1977 гг.) оно уменьшилось в среднем до четырех в год. За период 1974— 1977 гг. мгла не наблюдалась вообще, что связано с уменьшением количества лесных пожаров.
Последний год, в котором наблюдалось 27 дней с мглой, был 1963 г. В течение 12 дней (с 31 июля по 11 августа) ежедневно или в течение полных суток пли части суток в воздухе стояла гарь от лесных пожаров. Видимость в девяти днях из двенадцати уменьшалась до 1 км и менее, солнце просвечивало слабо как багровокрасный шар, облачность определить было невозможно.
До 1950 г. случаи с мглой в течение 15—20 дней подряд наблюдались довольно часто. Наибольшее число дней с мглой отмечалось в 1937 г., когда в течение 32 дней подряд отмечалось это явление (с 16 мая по 16 июня), в 1936 и 1947 гг. было по 26 дней с мглой подряд.
6.3. Грозы и град
Гроза — это комплексное атмосферное явление, являющееся следствием электрических разрядов (молний) между облаками или между облаком и землей и сопровождающееся звуком (громом)
Район Якутска характеризуется невысокой грозовой деятельностью (13 гроз в год) (см. табл. 63 приложения). Наиболее активным был 1929 г. (22 грозы), в 1919 г. гроз не было совсем. Грозы в Якутске наблюдаются с мая по сентябрь. Годовой ход их имеет максимум в июле.
Суточный ход повторяемости гроз довольно хорошо выражен. Наиболее вероятны они в послеполуденные часы (с 12 до 18 ч). .В июле и августе грозы могут с одинаковой вероятностью наблюдаться как с 12 до 18 ч, так и с 18 до 24 ч. В это время обычно наблюдаются самые продолжительные и сильные грозы. На период 18—20 ч приходится и максимум числа грозовых разрядов в Якутске. Инструментальные измерения грозовых разрядов, проведенные в Якутске в 1970— 1971 гг., показали, что грозы здесь могут быть весьма интенсивными [86]. Повторяемость различного числа дней с грозой по месяцам (см. табл. 64 приложения) позволяет судить, из каких величин складывается среднее число дней с грозой.
Средняя продолжительность гроз в Якутске составляет 1,1 ч (см. табл. 65 приложения). Более половины всех гроз (51,6%) имеет продолжительность менее часа, 33 % гроз— 1—2 ч (табл. 76). Самая продолжительная гроза 7,2 ч наблюдалась 9 июля 1954- г.
Грозы различают внутримассовые и фронтальные. Внутримассовые грозы случаются редко и связаны они обычно с такой формой циркуляции, при которой над большей частью Якутии на больших высотах формируется высотный гребень, а у земли образуется размытое барическое поле. Чаще бывают фронтальные грозы (табл. 77).
Наиболее благоприятные условия для развития гроз в районе Якутска — холодные фронты. Более половины (67 %) общего числа дней с грозой обусловливается конвективно-адвективными процессами на фронтальных разделах и 33 % имеют своей причиной неустойчивость, вызванную перегревом поверхности земли. В результате многолетних наблюдений числа дней с грозой в Восточной Сибири выявлена четко выраженная 5- и 11-летняя цикличность [86].
Чтобы сделать заключение о влиянии города на повторяемость гроз, можно сравнить число гроз, отмеченных в Якутске и Магане, отстоящих друг от друга на 16 км. Поселок Маган находится на коренном берегу, рельеф слабохолмистый, окружен лесами. Якутск же расположен в долине р. Лены, рельеф равнинный, город окружен лугами и пашнями с небольшими перелесками. Эти физико-географические различия в расположении пунктов влияют на повторяемость гроз. Но кроме того, город, являясь своеобразным островом тепла, сам по себе способствует развитию гроз. Из табл. 78 видно, что в городе гроз отмечено больше, чем в его окрестностях.
Град представляет собой твердые осадки, выпадающие в теплое время года из мощных кучево-дождевых облаков в виде частичек плотного льда различных размеров. Он всегда бывает при грозе, обычно с ливневым дождем, шквалистым ветром. Размеры градин колеблются от 5 мм до 15—20 см в диаметре, масса — от долей граммов до нескольких сот граммов (в исключительных случаях). Выпадение крупного града в Якутске не наблюдалось.
Град в Якутске выпадает не ежегодно, за 10 лет бывает семь- восемь дней с градом (см. табл. 66 приложения). За 82 года наблюдений с градом было 50% лет, причем в каждый год с выпадением града число дней с этим явлением изменялось от одного до четырех. Град в Якутске отмечается с мая по сентябрь.
Град на местности обычно выпадает пятнами, иногда полосами, достигающими нескольких километров в длину и около тысячи метров в ширину. Продолжительность града обычно не превышает 15 мин, однако, выбивая посевы, он причиняет громадный ущерб народному хозяйству, поэтому исследование причин его возникновения для целей прогноза и борьбы с ним имеет большое значение.
В последние десятилетия научились эффективно бороться с градом методом активного воздействия на мощные кучевые облака для предотвращения образования в них града.
6.4. Пыльные бури
Пыльные бури представляют собой перенос большого количества густой пыли, сухого и измельченного поверхностного слоя почвы (земли или песка) сильным ветром, в результате чего ухудшается видимость, иногда настолько, что на расстоянии нескольких метров отдельные предметы становятся неразличимыми
В Якутске пыльные бури бывают почти каждый год. За период наблюдений с 1936 по 1977 г. они отмечались в 71 % лет. Об обеспеченности числа дней с пыльной бурей в год можно судить по данным табл. 79.
Число пыльных бурь один раз в десять лет может достигать семи случаев в год при сохранении условий городской застройки и окружающей город местности. В последние годы число пыльных бурь заметно уменьшилось (табл. 80). За период с 1970 по 1977 г. наблюдалась лишь одна пыльная буря в июне 1972 г.
Пыльные бури в Якутске образуются в основном в период с мая по сентябрь. Более вероятны они в июне (в среднем 1,1 дня с пыльной бурей за месяц), в другие месяцы отмечаются реже. В сентябре пыльные бури практически не возникают, за период наблюдений с 1936 по 1977 г. отмечена в сентябре лишь одна буря — в 1962 г. Наибольшее годовое число дней с пыльной бурей (13) наблюдалось в 1950 г. Среднее и наибольшее число дней с пыльной бурей приведены в табл. 68 приложения, повторяемость различного числа дней с пыльной бурей — в табл. 69 приложения.
Продолжительность пыльных бурь в Якутске, как правило, невелика— не более часа. Они образуются под кучево-дождевой облачностью при прохождении холодного фронта или в штормовой зоне, возникающей при встрече двух барических образований противоположного знака при условии резкого усиления одного из них [85]. В июле 1964 г. наблюдалась пыльная буря самой большой продолжительности (более 16 ч), при этом скорость ветра составляла 9 м/с с порывами до 16 м/с, максимальная температура была 27,2 °С, относительная влажность 26 %.
Скорости ветра, которые необходимы для возникновения пыльных бурь, зависят от влажности почвы в слое до 20 см и ее структуры. В Якутске при большой сухости воздуха и пылевидном характере почвы они могут начаться уже при скорости ветра 7 м/с (табл. 81)
6.5. Засухи
Для района Якутска засухи — характерное явление. Различают атмосферную засуху, т. е. состояние атмосферы, характеризующееся недостаточным выпадением осадков, высокой температурой и пониженной влажностью, и, как ее следствие, почвенную засуху, т. е. иссушение почвы, и почвенно-атмосферную засуху.
Почвенные засухи возникают весьма часто при недостаточном выпадении осадков. При этих засухах суточный ход температуры и влажности воздуха, как правило, остается в пределах нормы, что способствует сохранению у растений правильного режима испарения. В Якутске вероятность лет с недостаточным количеством осадков в вегетационный период составляет около 80% .
Недостаток осадков приходится в основном на весну и первую половину лета. Наиболее сильные засухи наблюдались в 1896 1906, 1911, 1920, 1930, 1947, 1948 гг. и др.
Частые повторения почвенных засух в районе Якутска объясняются следующим образом. Малое количество осадков, выпадающих весной, почти не увеличивает запас влаги в почве, а небольшие запасы воды в снеге, испаряющейся к тому же интенсивно при его таянии, особенно в морозные весны, не обеспечивают хорошего увлажнения почвы. Поэтому большое значение имеет накопление запасов влаги в почве осенью. Из-за многолетней мерзлоты, создающей водонепроницаемый горизонт, выпадающие осенью осадки просачиваются в глубь почвы лишь на толщину слоя, оттаивающего за летний сезон. С наступлением холодов влага в почве, накопленная во время осенних дождей, замерзает ! и надежно сохраняется, не просачиваясь в более глубокие слои грунта. Весной при недостаточном количестве выпадающих осадков на вегетацию растений расходуются сначала запасы снеговой воды, а затем запасы влаги осенних дождей, «законсервированной» в мерзлой почве. Эта влага "поступает к растениям как бы ; порциями по мере оттаивания мерзлой почвы.
В годы после недостаточного увлажнения почвы осенью, а также морозными веснами в период снеготаяния, и при недостаточном выпадении осадков в мае—июне растения начинают страдать от недостатка влаги в почве, т. е. наступает почвенная засуха
Атмосферные засухи, в том числе и суховеи, являются результатом большой сухости воздуха и высокой температуры. Растения при атмосферной засухе бывают обычно угнетенными от недостатка влаги, так как их корневая система не успевает подавать воду в надземные части. Характерной особенностью этого вида засух является сравнительно малый суточный ход относительной влажности воздуха при довольно низких ее значениях. Атмосферные засухи обусловлены вторжением в центральные районы Якутии арктических масс воздуха, которые, трансформируясь, прогреваются, при этом резко падает их относительная влажность и растет дефицит влажности, воздух иссушается — наступает атмосферная засуха.
Возникновение суховеев в районе Якутска связано с затоком воздушных масс из районов Монголии. После переваливания через горные хребты воздушные потоки этих масс иссушаются и в центральных районах Якутии приобретают характер суховеев. В такие дни держатся высокая температура воздуха, низкая относительная влажность и большой дефицит влажности, ветры в это время отмечаются южной четверти. Дефицит влажности может достигать от 29 гПа в мае до 50 гПа в июле.
О среднем, наибольшем и наименьшем за вегетационный период числе дней с атмосферной засухой и вероятности таких лет дает представление анализ данных табл. 82. В среднем наблюдается около 25 дней с атмосферной засухой, в отдельные годы число дней может достигать 55. Наибольшая повторяемость их проходится на июль. Очень сильные засухи отмечаются только в июле, они бывают не ежегодно, примерно один раз в десять лет. Наибольшая вероятность приходится на слабые засухи (75,6%). и наименьшая — на очень интенсивные (0,4% ), (табл. 83).
6.6. Гололедно-изморозевые отложения
К гололедно-изморозевым явлениям относятся гололед, изморозь (кристаллическая и зернистая) и сложные отложения. По инструментальным наблюдениям за этими явлениями в Якутске в среднем бывает 40 дней в году с гололедно-изморозевыми отложениями. В преобладающем большинстве (более 90 % случаев) это дни с кристаллической (27 дней) и зернистой (10 дней) изморозью, всего два дня с гололедом и один день со сложными отложениями (см. табл. 70 приложения).
За отдельные годы число дней с гололедно-изморозевыми явлениями может значительно отклоняться от среднего. Так, наибольшее число дней (89) было зимой 1969-70 г., а наименьшее (2) — зимой 1964-65 г.
Степень опасности гололедно-изморозевых явлений определяется по размерам и массе отложений и скорости ветра при обледенении. В Якутске масса и размеры отложений невелики (см. табл. 71 приложения).
Продолжительность покрытия проводов гололедного станка тем или иным видом отложения в среднем за год превышает 600 ч (табл. 84).
За отдельные годы продолжительность обледенения колеблется в больших пределах: от 5 % нормы (зима 1956-57 г.) до 290 % (1969-70 г.). В табл. 85 приводится вероятность лет с продолжительностью обледенения в различных пределах.
Средняя непрерывная продолжительность одного случая с обледенением 3,2 ч. Наибольшая непрерывная продолжительность (701 ч) была в декабре 1970 г., когда кристаллическая изморозь началась 6 декабря, а разрушилась только 5 января 1971 г.
Большую опасность при гололедно-изморозевых явлениях представляет усиление ветра, причем с увеличением размеров обледенения опасность ветровой нагрузки на покрытые льдом провода возрастает. В Якутске скорость ветра при максимальных размерах отложения изморози на проводах в большинстве случаев (83—92 %) составляет 0— 1 м/с, в 8— 16 % — 2—5 м/с, в редких случаях (около 1 %) она превышает 5 м/с (см. табл. 72 приложения). При максимальной по массе величине отложения гололеда в 60 % случаев наблюдались ветры скоростью 2—5 м/с, а в 40 % — скоростью 0— 1 м/с.
Различные виды гололедно-изморозевых отложений образуются при определенных температурах воздуха. Так, в Якутске гололед бывает в (80 %) случаев при температуре воздуха от 5 до —5°С, в 20 % случаев при температуре от —5 до — 10 °С. Изморозь, как кристаллическая, так и зернистая, в большинстве случаев (55—61 %) наблюдается при температуре —3 0 °С и ниже.
Масса и размеры гололедно-изморозевых отложений значительно возрастают с увеличением высоты подвеса воздушных линий связи и электропередачи. Это связано в основном с увеличением скорости ветра с высотой. На высоте 10— 12 м ежегодная масса гололедной нагрузки очень мала (15 г/м), один раз в 10 лет она составляет 90 г/м, а один раз в 15 и 20 лет соответственно 140 и 180 г/м (табл. 86). Максимальные гололедные нагрузки с высотой (примерно до 300—500 м) резко возрастают, а затем их рост замедляется (рис. 31). На высоте 500 м нагрузки ежегодно могут достигать 1200 г/м, а на высоте 600 М одни раз в 20 лет — 3900 г/м (см. табл. 73 приложения).
6.7. Метели и поземки
Метелью называется перенос снега над поверхностью земли ветром достаточной силы. Различают поземок, низовую метель и общую метель. При поземке снег переносится над самой поверхностью земли, не выше 1,0— 1,5 м; при низовых метелях снег с поверхности снежного покрова поднимается достаточно высоко (выше человеческого роста); при общей метели снег выпадает из облаков и бывает трудно различить, поднимается ли снег ветром с поверхности снежного покрова.
Метели обычно возникают при прохождении атмосферных фронтов и увеличении барических градиентов. Наиболее сильные метели связаны с глубокими циклонами, которые вызывают значительное усиление ветра.
В Якутске по данным метеостанции Якутск, ГМО, в среднем за год отмечается 14 дней с метелями. Однако после переноса площадки в 1964 г. число дней с метелью существенно уменьшилось — до четырех в год (см. табл. 74 приложения), что связано с большей закрытостью места наблюдений. Наибольшее число дней с метелью (41) отмечено зимой 1958-59 г., наименьшее (1) — зимой 1945-46 г. Метели бывают в основном в октябре—апреле, но в некоторые годы с повторяемостью один раз в десять лет могут наблюдаться в сентябре и мае. Так, 25—26 сентября 1962 г. наблюдалась общая метель с выпадением снега, скорость северо- западного ветра достигала 18—20 м/с, установился снежный покров, который лежал в течение пяти дней; температура воздуха понижалась до —6, —8°С. В 1963 г. метель отмечалась 2 и 7 мая при усилении северо-западного и северного ветра до 9— 10 м/с. Один-два дня с метелью наиболее часто встречаются в октябре (50% ) и в феврале (66,7% ); 9— 10 дней с метелью за период с 1936 по 1965 г. отмечено в ноябре, октябре 1958 г. (см. табл. 75 приложения).
Средняя продолжительность метелей за год составляет 77 ч, наибольшие по продолжительности метели бывают в ноябре (в среднем 18 ч); продолжительность метелей в день с метелью -составляет 5,3 ч (табл. 87).
В Якутске преобладают метели продолжительностью до 4 ч (54%), но в 1 % случаев они могут продолжаться более суток; максимальную продолжительность (38,2 ч) имела метель в ноябре 1960 г. (табл. 88).
Скорости ветра при метелях в городе невелики. В 93 % случаев метели наблюдаются при скоростях ветра до 13 м/с, при этом больше половины метелей (60 %) бывает при скоростях ветра 6— 9 м/с (табл. 89). Метели при больших скоростях ветра (более 18 м/с) отмечаются очень редко. Преобладающими направлениями ветра при метелях являются ветры северных и западных румбов.
Температура воздуха при метелях изменяется в широком диапазоне: от 0 до — 3 0 °С и ниже (см. табл. 76 приложения).
Учет скорости и направления ветра при метелях необходим для определения величины снегопереносов, т. е. того количества снега, которое в течение метели или в целом за зиму переносится через- площадку высотой 2 м и шириной 1 м, перпендикулярную ветровому потоку.
В таблицах 90 и 91 представлены сведения о снегопереносах при метелях всех видов.
В Якутске в среднем за зиму отмечается около 10 дней с поземком (см. табл. 74 приложения). В основном они наблюдаются с октября по апрель (от одного до трех дней в месяц), а изредка с повторяемостью один раз в 10 и 50 лет могут встречаться соответственно в мае и октябре. Наибольшее число дней с поземком (11) было отмечено в январе 1967 г.
6.8. Видимость
Дальностью горизонтальной видимости называется расстояние, на котором днем исчезают последние признаки наблюдаемого объекта, а ночью становится неразличимым нефокусированный источник света определенной интенсивности. Видимость является одним из наиболее изменчивых элементов. Она существенно зависит от интенсивности явления, изменяющего прозрачность воздуха, и от времени года и суток. Так, она может составлять несколько метров в тумане или пыльной буре и несколько сот километров (до 400) в сухом арктическом воздухе.
В годовом ходе повторяемости видимости менее 4 км хорошо выражен минимум (3—4 % ) в мае—июне и максимум (62 %) в декабре (рис. 32). Зимой при низких температурах (ниже —42 °С) почти всегда образуется морозный туман, который снижает видимость до 1 км и менее. В течение дня туман может менять свою интенсивность: ослабевая, переходить в дымку (видимость 1— 10 км) или, усиливаясь, уменьшать видимость до нескольких метров. Из-за туманов при безоблачном небе зимний якутский день выглядит серым и неприветливым. Солнца не видно. Неприятные ощущения дополняет сильный мороз. В декабре и феврале повторяемость ухудшения видимости до 1 км и менее составляет от 10 до 20 % (табл. 92).
В зимние месяцы (с ноября по февраль) в 80—98 % случаев; видимость ухудшается до 4 км и менее такими атмосферными явлениями, как туман и дымка, и лишь в 2—20% случаев — осадками и метелями (см. табл. 77 приложения). В летние месяцы (с мая по август) ухудшение видимости до 4 км и менее в 36— 93 % случаев вызвано мглой. Осадки вносят большой вклад в ухудшение видимости в апреле (6 8 % ), мае (55% ) и октябре (53%).
В табл. 78 приложения представлена повторяемость горизонтальной видимости менее 1 км при различных скоростях ветра. Наибольшую повторяемость имеет видимость менее 1 км при слабых ветрах (0—2 м/с). При ветре 3 м/с и более она незначительна.
Наиболее опасной градацией видимости для транспорта является видимость менее 0,5 км (см. табл. 79 приложения). В Якутске она может наблюдаться во все месяцы года, кроме июля, но число периодов с такой видимостью только с декабря по февраль, значительно (от 7 до 19), в остальные месяцы отмечалось один- два случая.