Суточная циркуляция бризов
Бриз — местный ветер у побережья, который дважды в сутки меняет направление. Днём он дует с водоёма на сушу, а ночью — с суши к водоёму; причина смены — неодинаковое нагревание и остывание суши и воды.
Что такое бриз
Бриз возникает на побережьях морей, океанов и крупных озёр. Это слабый или умеренный местный ветер, распространяющийся на небольшое расстояние от берега. Его направление определяется разностью атмосферного давления над сушей и водой.
Бриз — местная циркуляция воздуха у побережья с суточной сменой направления: днём воздух движется от воды к суше, ночью — от суши к воде.
В основе явления лежит различие в нагревании поверхности. Суша быстро нагревается и быстро остывает, а вода изменяет температуру медленнее: часть энергии расходуется на перемешивание воды и испарение. Поэтому в течение суток температура суши и воды меняется неодинаково. Подробнее механизм изменения температуры рассматривается на странице температура воздуха.
Дневной бриз: от воды к суше
После восхода Солнца суша нагревается быстрее воды. Воздух над сушей становится теплее, расширяется, становится менее плотным и поднимается. У поверхности над сушей образуется область относительно пониженного давления. Над более прохладной водой воздух плотнее, поэтому давление у её поверхности относительно выше.
Днём у поверхности воздух движется от водоёма к суше, то есть из области более высокого давления над водой в область более низкого давления над нагретой сушей.
Движение воздуха у поверхности — это собственно дневной бриз. Поднявшийся над сушей воздух перемещается в сторону воды в верхних слоях атмосферы. Над водой он постепенно опускается, замыкая небольшую циркуляционную ячейку.
Направление бриза называют по направлению движения воздуха. Поэтому дневной бриз — ветер с воды, а не ветер, направленный к воде. В реальной атмосфере на направление и скорость могут влиять отклонение ветров, общий перенос воздуха и форма берега, но главным условием суточной смены остаётся различие температур.
Почему днём у поверхности возникает движение воздуха от воды к суше?
Ночной бриз: от суши к воде
После захода Солнца суша быстро теряет тепло и становится холоднее воды. Воздух над сушей охлаждается, становится плотнее и опускается. Поэтому у поверхности над сушей давление повышается. Вода остывает медленнее, её поверхность и прилегающий воздух остаются сравнительно тёплыми; над водой давление у поверхности становится относительно ниже.
Ночью у поверхности воздух движется от суши к водоёму, то есть из области более высокого давления над остывшей сушей в область более низкого давления над относительно тёплой водой.
В верхних слоях атмосферы возникает обратное течение: воздух перемещается от воды к суше и опускается над охлаждённой поверхностью. Так замыкается ночная циркуляция. Подробное описание отдельных этапов можно сопоставить со страницами дневной бриз и ночной бриз.
Почему меняется давление и направление ветра
Связь можно представить как последовательность: нагревание или остывание поверхности → изменение температуры воздуха → изменение его плотности и вертикального движения → различие давления → горизонтальное движение воздуха. Ветер у поверхности направлен от повышенного давления к пониженному.
Градиент атмосферного давления показывает, как быстро меняется давление на расстоянии. Чем больше разность давления на одинаковом расстоянии, тем сильнее стремление воздуха к движению и тем выше возможная скорость ветра.
Днём обычно \(p_{\text{суша}} < p_{\text{вода}}\), поэтому ветер у поверхности направлен к суше. Ночью обычно \(p_{\text{суша}} > p_{\text{вода}}\), поэтому ветер направлен к воде. На карте атмосферного давления движение воздуха определяют по расположению областей высокого и низкого давления и по направлению от высокого давления к низкому.
У берега в 14 часов температура суши равна \(30\,^{\circ}\mathrm{C}\), а воды — \(22\,^{\circ}\mathrm{C}\). Определим направление бриза у поверхности.
Ответ: в 14 часов у поверхности дует дневной бриз — от воды к суше. В верхних слоях возникает обратное течение от суши к воде.
1. Путать направление: дневной бриз дует с воды на сушу, ночной — с суши на воду. 2. Объяснять бриз только вращением Земли: сила Кориолиса может отклонять поток, но не создаёт основную суточную смену. 3. Считать, что воздух движется от низкого давления к высокому: у поверхности он движется от высокого давления к низкому. 4. Забывать время суток: для ответа важно определить, какая поверхность в данный момент теплее.
Как решать задания о бризах
- Определите время суток или момент нагревания: день, ночь, утро или вечер.
- Сравните нагревание суши и воды: днём суша обычно теплее, ночью — вода.
- Установите вертикальное движение воздуха: над тёплой поверхностью воздух поднимается, над холодной — опускается.
- Определите давление у поверхности: над нагретой областью оно ниже, над охлаждённой — выше.
- Проведите направление ветра от высокого давления к низкому и назовите бриз.
| Время | Что теплее | Давление у поверхности | Направление ветра | Название |
|---|---|---|---|---|
| День | Суша | Выше над водой | Вода → суша | Дневной бриз |
| Ночь | Вода | Выше над сушей | Суша → вода | Ночной бриз |
В экзаменационных заданиях направление может быть изображено стрелкой, описано словами или связано с распределением температуры и давления. Если показаны изобары, вспомните, что изобары соединяют точки с одинаковым давлением. Не следует автоматически переносить схему бриза на любое побережье: сильный общий ветер, холодное течение, облачность и рельеф могут ослабить или изменить местную циркуляцию.
Быстрая проверка
Главное
- Суша нагревается и остывает быстрее воды.
- Днём над сушей воздух нагревается и поднимается; у поверхности дует дневной бриз от воды к суше.
- Ночью суша остывает быстрее воды; у поверхности дует ночной бриз от суши к воде.
- Ветер у поверхности направлен от более высокого давления к более низкому.
- Сила Кориолиса и общий ветер могут отклонять бриз, но основная причина его суточной смены — различия в нагревании суши и воды.