2.4. Температурные инверсии

Метеорологическая освещенность территории двух экономических районов недостаточна для получения климатических данных для всех пунктов или районов строительства. Во многих случаях возникает необходимость использовать материалы наблюдений станций, расположенных на близком расстоянии, что из-за недоучета особенностей распределения и изменения того или иного метеорологического элемента в зависимости от условий местоположения зачастую приводит к неправильным результатам.

Особенности распределения температуры таковы, что в зависимости от высоты и форм рельефа ее значения могут существенно изменяться.

Для Восточной Сибири, а отчасти и для Дальнего Востока характерна инверсия температуры воздуха, т. е. повышение, а не понижение ее с высотой. В ряде случаев, как это видно из последующего текста, эти изменения носят устойчивый характер и довольно значительны. В некоторых случаях изменения температуры с высотой носят сложный характер, градиенты меняются послойно, и, вероятно, это явление не следует называть инверсией.

Следует обратить особое внимание на то, что в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке некоторые части горных систем бывают теплее долин, и поэтому в малодоступных местах возможно применение специальной техники с меньшими температурными ограничениями. Эта особенность термического режима может быть использована также при планировании городов, поселков, размещении баз отдыха.

Очень важно учитывать особенности распределения температур при составлении графиков производства строительно-монтажных работ, актировании дополнительной оплаты за работы на открытом воздухе в зимнее время. Наступление зимнего периода (т. е. устойчивого перехода температуры через 0? С), начало работы отопления (переход температуры через 8° С) также зависят от микроклиматических особенностей распределения температур и в ряде случаев правильный их учет позволяет значительно уменьшить расходы энергии и топлива, В качестве примера рассмотрим различие в термическом режиме в зависимости от высоты в некоторых районах исследуемой территории (табл. 82). Более подробные данные помещены ниже по тексту.

В холодное время года всю территорию Восточной Сибири охватывает мощный сибирский антициклон, в котором происходит формирование континентального воздуха, в нижних слоях более холодного, чем арктический. Формирование континентального воздуха в зимнее время при ясной тихой погоде, способствующей большой потере тепла земной поверхностью в результате излучения, приводит к сильному охлаждению воздуха снизу и образованию мощных инверсий, т.

Зимние инверсии в Восточной Сибири имеют сложный характер, они представляют сочетание антициклонических и радиационных инверсий. В зимних условиях над континентами, особенно при наличии снежного покрова, возникают два процесса: радиационное охлаждение и нисходящее антициклоническое движение воздуха, которые друг друга взаимно усиливают. Вследствие этого радиационные нижние инверсии переходят на высоте в радиационно-антициклонические. Вертикальная протяженность таких комбинированных инверсий может достигать 1—2 км и более (рис. 21).

Возникновение инверсии на территории Восточной Сибири определяется не только динамическими и циркуляционными условиями, но в значительной степени и условиями рельефа. Иногда при одних и тех же высотах над уровнем моря в холодное время года температура воздуха на станциях, расположенных на склонах гор, вершинах и склонах холмов с условиями хорошего стока воздуха, бывает значительно выше, чем на станциях, расположенных в равнинных или пониженных местах.

О наличии инверсий можно судить по вертикальным температурным градиентам. В теплый период года обычно наблюдается нормальное распределение температуры по вертикали, т. е. с увеличением высоты над уровнем моря температура воздуха понижается на 0,5—0,7° С на каждые 100 м. Зимой же понижение температуры воздуха с высотой происходит значительно медленнее, а в отдельные периоды может наблюдаться ее рост, и вертикальные температурные градиенты при этом принимают отрицательные значения. Возрастание температуры воздуха с высотой бывает настолько значительным, что его можно проследить не только по данным аэрологических наблюдений в конкретном пункте, но и по средней многолетней температуре воздуха пар станций,

расположенных в непосредственной близости друг от друга, но на разных высотах и в различных условиях местоположения.

На основании имеющихся в Справочниках по климату СССР средних многолетних данных о температуре воздуха были подобраны пары станций и для них рассчитаны вертикальные температурные градиенты, суммарные для слоя воздуха, ограниченного высотами верхней и нижней станций.

Устойчивые инверсии на рассматриваемой территории в среднем образуются в ноябре, когда в приземном слое начинается значительное понижение температуры воздуха. В отдельные годы в зависимости от сложившихся погодных условий время их возникновения может сдвигаться на более ранние или поздние сроки.

Четко выраженные температурные инверсии наблюдаются на севере Красноярского края. Хотя условия орографии и значительные ветры в данном районе не способствуют их усилению, пункты, расположенные на возвышенных местах, оказываются заметно теплее пунктов с малыми высотами. Например, начиная с ноября средняя месячная температура воздуха на ст. Медвежий Ручей (473 м) на 3—5° С выше, чем на близлежащей станции Норильск (66 м). Вертикальный температурный градиент между ними в зимние месяцы составляет —0,7—0,8? С/100 м, а в январе возрастает до —1,2° с/100 м. Несмотря на то что в этом районе наблюдаются сильные ветры (в Норильске средние месячные скорости ветра с сентября по апрель равны 5,1—6,7 м/с, а на ст. Медвежий Ручей 6,2—7,9 м/с), устойчивые инверсии сохраняются в течение 6 месяцев (табл. 83).

Более глубокие и мощные инверсии формируются на территории Среднесибирского плоскогорья. Этому способствуют антициклонический характер погоды с малыми скоростями ветра и незначительной облачностью, а также условия орографии. Особенно сильные инверсии наблюдаются в пониженных формах рельефа, поскольку в этом случае выхолаживание приземного слоя усиливается не только за счет радиационного излучения подстилающей поверхности, но и от притока со склонов холодного воздуха. В результате взаимодействия этих двух составляющих повышение температуры воздуха с высотой в зимние месяцы в долинах и котловинах в среднем может достигать —1,5—2,8° С/100 м, а средняя мощность инверсионного слоя изменяться в пределах 600—1000 м.

Таблица 83.

Юг Красноярского края представляет собой систему высоких горных хребтов Западного и Восточного Саяна и глубоких закрытых долин и котловин, особенно благоприятных для образования постоянных глубоких инверсий с большой вертикальной протяженностью. Например, в закрытой Тувинской котловине (Кызыл) средняя толщина приземной инверсии увеличивается от сентября к январю примерно от 700 до 1600 м, а максимальная может превышать 3000 м (табл. 84). Существенно возрастает и разность температур между нижним и верхним слоем (от 4 до 16°С), наибольшие значения разности превышают 30°С (табл. 85. По Ш. Жадамбаа).

Из приведенных таблиц следует, что максимальные толщина и разность температур в инверсионном слое наблюдаются в декабре и январе и постепенно убывают к переходным сезонам.

Сильно расчлененный, крутосклонный среднегорный рельеф Западного и Восточного Саяна в условиях континентального климата, продолжительной и холодной зимы особенно способствует образованию мощных температурных инверсий в межгорных долинах и котловинах. Их вертикальная протяженность может превышать 1500 м. На восточном склоне Западного Саяна на высоте 1000—1500 м в течение зимы сохраняются высокие вертикальные температурные градиенты (—1,3...—1,7° С/100 м). На северном склоне Восточного Саяна средний январский градиент в зоне инверсий составляет —1,5...2,0° С/100 м. Весной, в марте и апреле, на территории Красноярского края инверсии обычно сохраняются, хотя и не столь интенсивные — с градиентами —0,1...—0,5° С/100 м, которые, следуя за общим повышением температуры воздуха, постепенно принимают положительные значения.

В Предбайкалье повторяемость числа дней с изотермическим и инверсионным распределением температуры воздуха зимой составляет 90—95%. Характерной .чертой приземных инверсий в этом районе является их большая мощность, достигающая 2000 м и более.

Для Байкальского и Приморского хребтов и, в частности, их восточных склонов характерны незначительные перепады средней температуры воздуха, 1—0,5° С/100 м. Малые значения градиентов в данном случае можно объяснить отепляющим влиянием оз. Байкал.

Расположение Забайкалья в центральной части азиатского материка, на значительной высоте над уровнем моря, господство сибирского антициклона в сочетании со сложным рельефом, который представляет чередование горных хребтов с межгорными котловинами, равнинами и долинами рек, обусловливают устойчивые, отчетливо выраженные приземные температурные инверсии в течение холодного полугодия. Повторяемость их в этот период составляет 70—75%.

Сильные инверсии наблюдаются в горных хребтах Северо-Муйском, Южно-Муйском, Кодар, Удокан, Яблоновом, Черского, Хамар-Дабан, в межгорных котловинах Худунской, Верхеангарской, Муйско-Куандинской, Чарской, Верхнекаларской, в долинах рек Селенги, Витима, Олекмы, Ингоды, Шилки и их притоков. Хотя на территории Забайкалья в зимний период сохраняются очень низкие температуры, но на общем фоне более теплыми остаются вершины хребтов, верхние части их склонов, т. е. районы, в которые может поступать более теплый воздух из свободной атмосферы. Например, средняя месячная температура января в Tvpryrye, расположенном на перевале Яблонового хребта (1030 м), равна —23,6°С, в Чите (662 м) — 21,ТС. В Удо-кане, находящемся в северных отрогах Удоканского хребта на высоте 1570 м, температура воздуха в зимние месяцы в среднем на 5—6° С выше, чем в Чаре (708 м), расположенной в том же районе в широкой замкнутой котловине. В отдельные годы в зависимости от погодных условий эти различия в ночные часы могут превышать 20—25° С. Вертикальные температурные градиенты в горных районах Забайкалья составляют —1,5...— —2,0° С/100 м. Их значения существенно изменяются в зависимости от особенностей местоположения. Наиболее выхоложенными остаются котловины, долины крупных рек, замкнутые долины. Значения градиентов здесь достигают —2,0...—3,5° С/100 м, а в отдельные дни возрастают до —5,0...—6,0° С/100 м. Соответственно и мощность зимних инверсий особенно велика в пониженных формах рельефа. Так, в Чарской котловине, по данным аэрологических наблюдений, в ночные часы верхняя граница инверсий в большинстве случаев располагается на высоте 700—900 м. В ночи с интенсивным излучением подстилающей поверхности их вертикальная протяженность достигает 1500— 2000 м. В дневные часы верхняя граница инверсий опускается до 300—500 м. Можно предположить, что и в малоизученных районах с аналогичными условиями местоположения мощность и интенсивность инверсий будут меняться в подобных пределах, поскольку вся рассматриваемая территория находится под влиянием сибирского антициклона, обеспечивающего устойчивую малооблачную безветренную погоду, а соответственно, и инверсионный режим температуры.

Районом исключительно мощных и продолжительных инверсий является Якутия. Их развитие начинается с октября, следуя за резким понижением температуры воздуха, которое происходит от октября к ноябрю. В эти месяцы средние значения вертикальных температурных градиентов соответствуют —0,8... 1,0° С/100 м; постепенно возрастая, они достигают в январе — 1,5...—2,5° С/100 м.

В восточной части Среднесибирского плоскогорья зимой устанавливаются инверсии с перепадами температуры воздуха —1,0...—1,5° С/100 м. Не менее интенсивные температурные инверсии наблюдаются в районе Алданского нагорья. Например, ст. Алдан, расположенная на плоскогорье на высоте 676 м, в течение зимы остается на 7—8° С теплее находящейся в долине ст. Томмот (283 м).

Глубокие инверсии свойственны всем горным хребтам Якутии, долинам рек, межгорным понижениям. Особенно большие контрасты в распределении температуры воздуха с высотой наблюдаются на склонах Верхоянского, Черского и Момского хребтов. На восточном склоне Верхоянского хребта в слое от 700 до 1300 м вертикальные градиенты температуры в течение зимы достигают —2,0...—2,5°С/100 м. Например, на ст. Имтнаджа, расположенной в верхней части склона хребта, средняя температура января на 20°С выше, чем на котловинной станции Верхоянск. На западном склоне Верхоянского хребта средние градиенты температуры в зоне инверсий достигают — 1,0... 1,5° С/100 м.

Сильные микроклиматические инверсии наблюдаются на склонах хребта Черского, которые в значительной степени усиливаются за счет особенностей рельефа. Например, вертикальные градиенты средней месячной температуры воздуха между вершинами сопок и прилегающими к ним долинами, превышение высот между которыми около 300—500 м, составляют в течение зимы —2,5...—3,5° С/100 м.

Следует отметить, что при инверсионном распределении температуры воздуха в горных районах значение градиента по всему склону не остается одинаковым. Наибольшие значения наблюдаются в нижних слоях в результате стекания и застаивания холодного воздуха. Например, в горах Сунтар-Хаята, между Оймяконской котловиной (670 м) и расположенной на склоне станцией Нижняя База (1350 м), вертикальные температурные градиенты в зимние месяцы соответственно составляют —1,8, —1,9...—1,6°С/100 м, а значения градиентов от Нижней Базы вверх по склону до перевала Сунтар-Хаята (2068 м) почти в два раза меньше, т. е. —1,0, —1,1; —0,8°С/:100 м.

Глубокие инверсии устанавливаются в течение зимы в долинах рек Колымы, Яны, Индигирки. Радиационные инверсии здесь также усиливаются под влиянием орографии: в результате застоя на дне долин стекающего со склонов холодного воздуха. Как интенсивность, так и вертикальная протяженность приземных инверсий в Якутии достигают существенных значений. Средняя мощность инверсий в период с ноября по март превышает 1000 м и достигает в декабре и январе 1150—1250 м [17]. В отдельных случаях, например, в районе Оленека и Якутска верхняя граница инверсий может располагаться на высоте 3000—3500 м. Столь большую мощность следует объяснить совместным действием нескольких факторов: выхолаживанием подстилающей поверхности за счет радиационного излучения, особенностями местоположения и антициклоническим сжатием. В районе Зейско-Амурского плато вследствие хорошо развитого инверсионного режима вертикальные температурные градиенты зимой отрицательны и имеют довольно большие значения. Максимума они достигают в январе, когда выхолаживающее влияние подстилающей поверхности особенно велико. Так, в Сковородино вертикальные градиенты в нижнем слое воздуха составляют —2...—3° С/100 м, а в отдельные дни могут принимать еще большие значения. В холодный период инверсии развиваются до высоты 600—900 м, нередко их верхняя граница может достигать 1200—1500 м.

Приведенные выше градиенты температуры в слое инверсии рассчитаны для отдельных пар станций, расположенных на разных высотах в различных условиях местоположений. Однако сложность орографии и недостаточное количество данных не позволяют детально оценить изменчивость этой величины в зависимости от форм рельефа. Можно лишь отметить, что зимой в горных районах, несмотря на увеличение высоты над уровнем моря, наиболее теплыми остаются участки с хорошими условиями стока холодного воздуха. Максимальные контрасты наблюдаются между температурами воздуха на вершинах, верхних частях склонов и в котловинах или в замкнутых узких долинах. Так, в январе в горах Восточного Саяна, Хамар-Дабан, горных хребтах Забайкалья склоны могут быть теплее котловин в среднем на 8—11° С при разности высот 500—600 м.

В районе Верхоянского и Черского хребтов при том же превышении высот разность между температурами воздуха на станциях, расположенных в котловинах и на склонах, возрастает до 13—15° С. Узкие долины со слабо выраженным стоком оказываются на 6—8° С холоднее склонов (разность высот около 600 м). Различия между средними месячными температурами воздуха в широких долинах и иа склонах (разность высот также около 500—600 м) наименьшие и не превышают 5—6° С. Вершины обычно оказываются на 4—6° С теплее середины склонов.

Используемый в данной работе для определения температурных градиентов метод пар станций не позволяет рассмотреть изменение температуры воздуха с высотой на вершинных станциях. Можно предположить, что на открытых вершинах инверсионное распределение температуры возможно до небольших высот, поскольку в пунктах, расположенных на значительных высотах, в условиях слабой защищенности скорости ветра возрастают и штили наблюдаются редко.

Наличие инверсий обусловливает большие различия в распределении по высоте не только средних, но и минимальных температур воздуха, особенно в горных системах. В табл. 86 приводится распределение абсолютного годового минимума в некоторых горных районах Якутии и Забайкалья.

Перепады абсолютного минимума в зоне сильных инверсий достигают 15—2Г С, а отрицательный вертикальный температурный градиент превышает —3...—4° С/100 м. Инверсионное распределение абсолютной минимальной температуры воздуха сохраняется в течение семи месяцев (с октября до мая). В районе хребта Черского (Хатыннах—Эльген, разность высот 470 м) возрастание минимальной температуры с высотой наблюдается в течение всего года. В летние месяцы отрицательные градиенты абсолютного минимума невелики и составляют для данной пары станций —0,2...—0,4° С/100 м.

Существенны контрасты и в распределении среднего , из абсолютных минимумов в горных районах. В Центральной и Восточной Якутии (Верхоянский хребет, хребет Черского, Яно-Оймяконское нагорье, Нерское нагорье) при разности высот 300 м и более вершины могут быть на 6° С теплее ; середины склонов, а замкнутые долины и котловины на 9—10° С холоднее Максимальные различия между значениями этой характеристики на вершинах и в замкнутых долинах могут достигать 15—17° С [22].

Четко прослеживается наличие инверсий и по средним минимальным температурам воздуха. Возрастание среднего минимума с высотой в горных районах Восточной Сибири отмечается с сентября по апрель. Наибольшие изменения от низменности вершинам хребтов (разность высот 1000 м) наблюдаются в январе и могут равняться 15—20° С. Подобно градиентам, рассчитанным по средним месячным температурам воздуха, градиент среднего минимума не остается постоянным по высоте. Наибольшие его значения характерны для нижних слоев. Например, средний январский градиент среднего минимума в горах Сунтар-Хаята для всего склона составляет —1,6° С/100 м, причем при переходе предгорье — низина он изменяется на 1,8° С, а выше — на —1,4° С/100 м поднятия. Столь мощные инверсии в горах Сунтар-Хаята объясняются, с одной стороны, сильным выхолаживанием в районе Оймякона в условиях большой повторяемости антициклонического состояния и котловинного положения, "благоприятного для застоя холодного воздуха, с другой стороны, затоком теплого воздуха с Охотского моря на больших высотах [17].

На хребте Черского отрицательные градиенты среднего минимума сохраняются в течение года, хотя в летний период они значительно меньше.

В горах Забайкалья, на хребтах Становом и Яблоновом, в Алданском и Становом нагорьях градиенты среднего минимума в среднем составляют —1...—2° С/100 м. Однако в ряде случаев отмечено большее повышение среднего минимума с высотой, до —3 и даже —4° С/100 м поднятия в горы.

Приведенные выше вертикальные температурные градиенты, рассчитанные по средним месячным и средним минимальным температурам воздуха, характеризуют лишь общий фон распределения этой величины на территории Восточной Сибири. В отдельные годы значения градиентов в слое инверсии могут изменяться более существенно в ту или иную сторону в зависимости от погодных условий конкретного года. Для примера по нескольким парам станций, расположенным в Якутии и Забайкалье, были рассчитаны градиенты за каждые сутки с сентября 1968 г. по апрель 1969 г., поскольку этот период характеризовался особенно суровой зимой. Анализ данных показал, что градиенты могут значительно изменяться от суток к суткам, сохраняя при этом тенденцию повышения к зимним месяцам. В течение рассматриваемого периода наиболее высокие значения градиентов наблюдались в декабре в Якутии. Максимальные значения, отмеченные во второй половине этого месяца, превысили —4...5° С/100 м. Разности между средними суточными температурами воздуха на станциях Хатыннах (782 м) и Эльген (311 м) достигали 23—25° С. Аналогичные разности температур характерны и для пар станций Алданского нагорья с превышением высот около 400 м. По восточному склону Верхоянского хребта максимальный градиент температуры за сутки, рассчитанный для станций Восточная и Оймякон (разность высот 620 м), составлял —4,1° С/100 м, а на западном склоне его в слое 300— 800 м —до 5° С/100 м.

Приведенные высокие значения градиентов температуры совпадают с периодами наибольшей продолжительности непрерывных инверсий. В Якутии уже в сентябре продолжительность непрерывных инверсий составляет 5—7 дней, а к октябрю возрастает до Ю дней и более. В течение трех зимних месяцев сохраняется непрерывное инверсионное распределение температуры воздуха. В марте здесь еще отмечаются длительные инверсии с высокими значениями градиентов, достигающими —2...__3° С/100 м. В апреле на северо-востоке Якутии число дней с инверсиями составляет 15—17, причем в 8—10 из них инверсия сохраняется непрерывно. В южной части Якутии период непрерывных инверсий в этом месяце составляет лишь 2—5 дней, в остальные дни месяца в связи с начавшимся прогревом воздуха наблюдается нормальное распределение температуры с высотой.

В Забайкалье периоды непрерывных инверсий несколько короче, чем в Якутии. Наибольшая продолжительность в зимние месяцы достигает 15—18 дней. Весной число дней с инверсиями сокращается до 10—15, а период с непрерывными инверсиями не превышает 2—4 дней.

Наряду с данными о мощности инверсий, значениях градиентов в слое, ограниченном высотами верхней и нижней станций, не меньший интерес представляет их продолжительность в течение суток. Количественная оценка продолжительности инверсий за сутки по месяцам выполнена по суточному ходу температуры воздуха также методом пар станций. Построенные для каждой пары станций графики суточного хода температуры воздуха по месяцам с учетом разности высот и особенностей местоположения позволили выявить ряд общих закономерностей в продолжительности инверсий.

В зимний период па всей территории Восточной Сибири устанавливаются мощные, круглосуточные инверсии с перепадами температур в зоне инверсий 7—16 °С. В марте под влиянием солнечной радиации и турбулентного перемешивания в большинстве районов они начинают разрушаться. Инверсии наблюдаются уже преимущественно только ночью и продолжительность их в течение суток по территории меняется от 10 до 15 ч. Обычно они возникают в 22—23 ч и сохраняются до 10—13 ч. Исключение составляют горные хребты Черского, Верхоянского, Хамар-Дабан, Восточный и Западный Саян, где инверсии сохраняются в марте в течение суток со значительной разницей между температурами нижнего и верхнего слоев. В апреле в большинстве случаев инверсионное распределение температуры воздуха нарушается, и по многолетним средним данным о суточном ходе температуры воздуха проследить наличие инверсий по территории в теплый период не удается, хотя установлено, что, как' правило, они наблюдаются в ночные часы. Лишь в районе хребта Черского, по средним данным, имеют место летом ночные инверсии. Продолжительность их, на примере станций- Хатыннах и Эльген, от апреля к июлю уменьшается от 14 до 6 ч, а затем постепенно нарастает и в октябре составляет 19 ч (рис. 22).

В горных районах, где рельеф оказывает особенно значительное влияние на распределение температуры воздуха с высотой, инверсии устанавливаются в сентябре—октябре и продолжительность их превышает 10—12 ч. В ноябре уже почти на всей территории Восточной Сибири господствуют круглосуточные инверсии.

В утренние и вечерние часы долины, котловины, нижние части склонов в зависимости от ориентации по-разному освещаются солнцем, в связи с чем создается своеобразный суточный ход термического режима воздуха. Поэтому особенности местоположения в значительной степени влияют на время появления и исчезновения и на продолжительность инверсий. Примером могут служить такие две станции, как Монды (1303 м) и Тунка (720 м), расположенные на юго-востоке обширной горной области Восточного Саяна, в долине р. Иркута. Станция Монды находится в Мондинской котловине у южного подножья Тункин ских гольцов с относительной высотой 1500—1800 м, склоны ко тооых круто спускаются к котловине. Тунка расположена в южной части широкой Тункинской котловины. Ближайшие горные хребты, ограничивающие котловину, расположены к 25 км к северу и в 10 км к югу от нее. В зимние месяцы между этими станциями, как и на всей территории Восточной Сибири, устанавливается зона инверсий с перепадом температуры воздуха 4—5 °С Разрушение зимних круглосуточных инверсий начинается в марте, причем особенностью зоны инверсий между этими станциями является то, что здесь преобладают не ночные, свойственные большинству рассматриваемых районов инверсии, а дневные. В ночные часы на ст. Монды, расположенной выше, становится холоднее, чем в Тунке, в результате преобладающих западных ветров и стока холодного воздуха с окружающих с запада долину гор Мунку-Сардык. Утром при более высоком положении солнца, характерном для марта, на высокогорной станции Монды наблюдается резкое повышение температуры воздуха, и с 7 до 18 ч в Монды теплее, чем в Тунке (в среднем температура выше на 3°С). Продолжительность дневных инверсий в марте составляет 11 ч. С апреля в зоне между этими станциями устанавливается нормальное распределение температуры воздуха с высотой и в Тунке до сентября теплее. В сентябре за счет лучшей освещенности на ст. Монды с 9 до 12 ч снова теплее, Чем в Тунке, и отмечаются слабые дневные инверсии, которые сохраняются и в октябре. Их продолжительность возрастает до 5 ч. С ноября в этом районе устанавливаются круглосуточные инверсии.

Изменение температуры воздуха в переходные сезоны под влиянием особенностей освещения и прогрева склонов хорошо подтверждается на графиках суточного хода температур воздуха для данных двух станций (рис. 23).

Можно предположить, что такое распределение инверсий в течение суток будет справедливо и для других вогнутых форм рельефа, которые освещаются и прогреваются аналогично склонам, на которых расположены станции Монды и Тунка.

Обычно в ночные часы в основном преобладают радиационные инверсии. Начало их образования и разрушения совпадает со временем перехода радиационного баланса через нуль. Переход радиационного баланса через нуль наблюдается, как правило, за 1 ч. 10 мин до захода и спустя 1 ч после восхода солнца; при наличии устойчивого снежного покрова эти отрезки времени возрастают до 1 ч 30 мин. Поэтому возможную длительность ночных инверсий можно рассчитать, прибавив к длине ночи время, прошедшее от восхода или захода солнца до момента перехода радиационного баланса через нуль с учетом состояния подстилающей поверхности (табл. 87) [18]. В пересеченном рельефе (долинах, котловинах и нижних частях склонов) возможная длительность ночных инверсий возрастает, так как в зависимости от ориентации восход солнца в таких местоположениях может наблюдаться позже, а заход раньше.

Естественно, что инверсионное распределение температуры воздуха сказывается на датах перехода ее через определенные пределы в периоды подъема и падения. На станциях, расположенных на возвышенности или в верхней части склона, переход температуры воздуха через пределы —25, —20, —15, —10, —5, 0° С в период ее подъема начинается раньше, чем на станциях, расположенных в нешироких долинах или котловинах. Обратная картина наблюдается при переходе температуры воздуха через 0, 5, —10, —15, —20° С в период ее падения осенью (табл. 88). Например, переход средней суточной температуры воздуха через —15°С в период подъема на ст. Алдан (676 м) наблюдается 19 марта, на ст. Томмот (283 м) — 26 марта, т. е. на плоскогорье переход осуществляется на 7 дней раньше, чем в долине. Переход через —15° С в период падения температуры в Томмоте осуществляется 30 октября, а в Алдане лишь 4 ноября, т. е. на 5 дней позднее. Аналогичные закономерности в изменении данной характеристики прослеживаются и для остальных инверсионных районов Восточной Сибири.

Запаздывание дат перехода температуры воздуха через определенные пределы осенью и более раннее наступление их весной в повышенных формах горного рельефа по сравнению с пониженными местами характерны только для отрицательных температур.

Рассмотренные данные о датах перехода показывают следующее. В горах Кузнецкого Алатау, Западного и Восточного Саяна инверсии четко прослеживаются в пределах —5...—20°С в Предбайкалье и Забайкалье —10...—25° С. В районе хребтов Черского, Верхоянского и на Алданском нагорье наличие инверсий наблюдается почти во всем диапазоне отрицательных температур, от —10 до —45° С и ниже, на Среднесибирском плоскогорье от 0 до —30° С. Причем наибольшие различия между датами перехода в отрицательных и положительных формах рельефа характерны для самых низких температур, поскольку наиболее глубокие инверсии отмечаются в условиях резкого радиационного выхолаживания, обусловленного наличием мощного антициклона и влиянием орографии.

Эта особенность прослеживается также и по числу дней с температурами выше определенных пределов (табл. 89). Например, на ст. Восточная (1280 м) число дней со средней суточной температурой —35° С и ниже составляет 42, а в Оймяконе (660 м) 118. В Восточной число дней с температурой ниже —30° С на 34 меньше, чем в Оймяконе. По мере разрушения инверсионного слоя и общего выравнивания температур различия в днях уменьшаются и становятся одинаковыми для рассматриваемых двух станций при —15° С. Затем наблюдается обратная зависимость: с наступлением положительных температур воздух на ст. Оймякон прогревается сильнее и число дней с более высокими температурами здесь уже больше, чем в Восточной. Так, число дней с температурой выше 10° С в Оймяконе равно 73, а в Восточной всего 44. Аналогичные закономерности в изменении рассматриваемых характеристик можно проследить по некоторым другим станциям, выбранным в различных районах Восточной Сибири. Указанные различия в наступлении дат перехода температуры воздуха через определенные пределы в холодный период года, возникающие вследствие особенностей местоположения, следует учитывать при проведении строительно-монтажных работ на открытом воздухе и применении различных материалов и механизмов.

Приведенные данные о некоторых средних многолетних характеристиках температуры воздуха дают общее представление о наличии, мощности и продолжительности инверсий в Восточной Сибири преимущественно за холодный период. Инверсии имеют место и в теплое время года, повторяемость их с апреля по август—сентябрь составляет 30—40% [17]. Но обнаружить инверсионное распределение температуры с высотой можно лишь, используя не средние, а ежедневные данные, поскольку в летние месяцы в основном преобладают ночные инверсии со сравнительно невысокими значениями градиентов и небольшой вертикальной протяженностью.

Подобный анализ некоторых термических характеристик с целью выявления особенностей распределения температуры воздуха по вертикали в различные сезоны года был проведен и для некоторых районов Дальнего Востока.

Большая протяженность территории по широте, сложный рельеф, различия в термических свойствах морей, омывающих дальневосточное побережье, муссонная циркуляция создают исключительно большое разнообразие климата и, в частности, сказываются на термическом режиме. Однако до настоящего времени в некоторых районах Дальнего Востока недостаточно метеостанций, чтобы полно охарактеризовать все разнообразие климатических условии. Особенно это относится к северо-восточной части Чукотско-Анадырского района, который включает Корякское и Колымское нагорья, а также к протянувшемуся вдоль побережья Охотского моря хребту Джугджур.

Чукотско-Анадырский район преимущественно горный. Кроме Корякского и Колымского нагорий здесь проходят восточные отроги хребта Черского и Анадырский хребет. Низменные участки расположены только по долинам рек. Побережья рассматриваемой территории подвержены непосредственному влиянию холодных морей, а районы, удаленные от береговой зоны, находятся в суровых континентальных условиях, где средняя температура января понижается до —38...—42° С (Коркодон, Сеймчан, Усть-Утиная). Наиболее низкие значения температуры наблюдаются в узких долинах рек, в понижениях с затрудненным стоком холодного воздуха. Для крупных горных систем в холодный период года свойственно повышение температуры воздуха с высотой. Инверсии настолько мощные и постоянные, что прослеживаются даже по средним месячным температурам.

Например, в восточной части хребта Черского разности между температурами на ст. Хатыннах (782 м), расположенной на обширном, доминирующем над окружающей местностью горном плато с хорошими условиями для стока холодного воздуха, и на ст. Эльген (311 м), находящейся в широкой пойменной долине, в зимние месяцы достигают 10—11°С. Инверсии в данном районе сохраняются с октября по апрель и прослеживаются до высоты 1500 м. Вертикальные градиенты составляют в среднем -—2,0...—2,5° С на 100 м. Так, отрицательные градиенты отмечаются на станциях Бутугычаг и Вакханка, расположенных в центральной части Охотско-Колымского нагорья (см. табл. 83).

Между станциями Омсукчан (543 м) и Омсукчан, сопка (803 м), расположенными на западном склоне Колымского нагорья, перепад средней месячной температуры в зимние месяцы составляет 4,0—6,0° С. Инверсии сохраняются с октября по апрель. Значения градиентов в декабре и январе возрастают до __2,3 и —2,0°С на 100 м, а средняя мощность инверсий зимой 1000—1500 м. При сравнении средних минимальных температур на этих станциях оказалось, что на ст. Омсукчан, сопка, в течение всего года в ночные часы теплее, чем на соседней станции Омсукчан. Вертикальные температурные градиенты, рассчитанные по минимуму, оставаясь отрицательными, уменьшаются по абсолютному значению от декабря к июню от —2,9 до —0,2° С на 100 м.

На побережье Берингова моря, несмотря на усиление скоростей ветра, инверсии наблюдаются в течение всего холодного времени года, но их интенсивность и вертикальная протяженность в среднем несколько меньше, чем в континентальных районах. Весной повторяемость инверсий возрастает из-за снеготаяния или таяния льда на море, что создает дополнительное охлаждение приземного слоя воздуха [17].

В процессе нарастания летнего тепла прибрежные районы Берингова моря оказываются холоднее центральных участков. При этом разность между температурами береговых и материковых станций достигает наибольших значений в начале лета (июнь), когда днем температура на побережье может быть ниже в среднем на 9° С. К осени в связи с постепенным прогреванием поверхностных вод моря это различие сглаживается. По мере удаления от побережья влияние моря ослабевает и станции, расположенные в глубине материка, имеют более высокие температуры. Эти особенности можно проследить по изменению средних месячных температур на примере трех станций, из которых ст. Анадырь расположена на берегу залива, а самой удаленной от него (примерно на 600 км), является ст. Марково (превышение высот незначительно) (табл. 90).

Непосредственное влияние моря на температуру воздуха прослеживается также и по распределению ее по вертикали. Для двух станций, расположенных в непосредственной близости друг от друга, но на разных высотах, были рассчитаны вертикальные температурные градиенты. Станция Палатка находится у подножия южных склонов Охотско-Колымского нагорья на высоте 314 м, а Ола расположена на побережье Тайской губы Охотского моря (4 м). С октября по май на ст. Ола теплее, чем на ст. Палатка. В летние месяцы, когда суша прогревается сильнее моря, средняя месячная температура воздуха в Палатке на 2—3° С выше, чем в Оле, и температурный градиент принимает отрицательные значения. Ночью в этом районе обычно наблюдаются радиационные инверсии. В отдельных случаях, при натекании муссоного потока теплого воздуха с моря на охлажденную ночным излучением сушу, формируются адвективные инверсии теплого воздуха. Им свойственны небольшие вертикальная протяженность и интенсивность в виду малых контрастов температур между сушей и морем.

Аналогичное распределение температуры воздуха наблюдается и на западном побережье Охотского моря. Этот район представляет горную страну, занятую хребтом Джугджур, вытянутым с юго-запада на северо-восток, т. е. вдоль побережья Охотского моря. Отдельные высоты достигают 2000 м. Западные склоны пологие, восточные круто обрываются к морю. Число метеостанций здесь невелико, и они расположены в основном по побережью, что создает определенную сложность в описании термического режима данного района. В зимний период наиболее холодными остаются горные участки. В дни с устойчивыми морозами и ясной, сравнительно тихой погодой наблюдаются инверсии, но они значительно слабее, чем на континенте. Это объясняется влиянием моря, сильными ветрами, создающими условия для турбулентного перемешивания и уменьшения интенсивности инверсий. Весной, так же как и на побережье Берингова моря, наблюдаются снежные или весенние инверсии и их повторяемость в этот период существенно возрастает.

В теплое время года, в период летнего муссона, здесь устанавливается своеобразный термический режим. На станциях, удаленных от моря, оказывается на 2—5° С теплее, чем на береговых. В ночные часы на побережье Охотского моря наряду с радиационными инверсиями наблюдаются и адвективные инверсии в результате затекания теплого воздуха с моря. В этом районе отмечаются инверсии и в дневное время, возникающие при адвекции с моря холодного воздуха на более теплую подстилающую поверхность. Это вызывает резкое понижение температуры воздуха в нижнем слое, а выше сохраняются более высокие температуры, что приводит к образованию адвективных инверсий холодного воздуха [17].

Таким образом, за счет моря в теплый период года на разных высотах и в зависимости от степени удаленности от побережья могут возникать отрицательные вертикальные градиенты температуры, хотя в летний период в условиях горного рельефа температура воздуха понижается в среднем на 0,5° С на каждые 100 м поднятия.

Решающую роль в характере термического режима Приамурья, как и в ранее рассмотренных дальневосточных районах, играет циркуляция атмосферы, на которую, однако, оказывает влияние разнообразный рельеф местности. Рельеф Приамурья представляет сочетание обширных равнин и хребтов различной высоты. Наиболее крупными из них являются Зейско-Буреинская и Среднеамурская равнины, система хребтов Джагды, Буреинский, Баджальский и хребет Сихотэ-Алинь, который протянулся вдоль побережья Японского моря.

В горных районах при антициклонических условиях погоды наиболее выхоложенным по сравнению со склонами гор являются защищенные долины, котловины. Например, на ст. Усть-Умальта (384 м), расположенной в долине рек Усть-Умальты и Бурей, с ноября до марта на 2—6° С холоднее, чем на ст. Иппа-та (932 м), которая находится на склоне горы в северной части Буреинского хребта. Разность между вертикальными температурными градиентами воздуха в январе на этих станциях достигает — Г С.

Аналогичную картину можно проследить и на примере другой пары станций: Верховье Горина (314 м) и Горин (79 м). Станции расположены в отрогах Баджальского хребта. Первая из них находится на склоне годы, а вторая — в долине р. Горина. Зимой между этими станциями устанавливается зона инверсий со значительным перепадом температур. Градиент изменяется в течение года от —1,5 до 2,5° С на 100 м. На ст. Горин отмечаются более низкие значения среднего минимума. Причем это распространяется и на летний период, так как станция расположена в заболоченной долине и в течение всего года на ней более холодно.

Соответственно и переход средних суточных температур воздуха через 0, —5, —10, —15, —20° С в период падения осенью, здесь наступает раньше, а весной задерживается на несколько дней. Зимой в Горине число дней с температурой —20° С и ниже на 18 больше, чем в Верховье Горина. Аналогично и на ст. Усть-Умальта температура воздуха —25° С и ниже в среднем сохраняется в течение 76 дней, а на возвышенной станции Иппата 49 дней.

Прибрежные районы Приамурья в зимний период остаются на 3—5° С теплее районов, удаленных в глубь материка. Летом наблюдается обратная картина. По данным А. А. Запиной, температура воздуха в июне—июле в Николаевске-на-Амуре на 1,5—2,0° С выше, чем на Мысе Джоарэ. В узкой полосе побережья до высоты 100—150 м перепад средней минимальной температуры в июле составляет 2—3° С. В дневное время здесь также из-за большого контраста между температурами холодного моря и нагретой днем суши создается перепад среднего максимума на 6—7° С [15]. Причем разности средних максимумов, минимумов не остаются постоянными в течение теплого периода. Так, по данным суточного хода температуры воздуха, разность между температурами в дневные часы на станциях Си-хотэ-Алинь (704 м) и Сюркум, мыс (109 м) в июне-июле составляет 7—8° С, в августе она понижается до 2,5° С, а в сентябре за счет прогрева моря в Сюркуме становится теплее, чем в Сихотэ-Алине, на 2,5° С.

Весьма неоднородным в термическом отношении является Приморье. Это преимущественно горный район. Около 4/s территории занимает хребет Сихотэ-Алинь, северо-западные склоны которого пологие и постепенно переходят в Приханкайскую равнину. Восточные склоны, обращенные к морю, крутые и обрывистые.

Зимой (с ноября по март) в Приморье устанавливается ясная холодная погода, обусловленная антициклонической циркуляцией, что приводит к дальнейшему выхолаживанию земной поверхности и приземного слоя воздуха. Характерной особенностью муссонного климата Приморского края являются значительные широтные градиенты температуры. На Приханкайской равнине зимой он достигает около 2,3° С на 100 км, что в три раза превышает европейский и сибирский градиенты, причем на последних 100 км (от Уссурийска до Владивостока) градиент температуры в январе достигает 6,8° С.

Решающую роль в распределении зимних температур по территории играет хребет Сихотэ-Алинь. Он является естественной климатической границей между восточными прибрежными и западными предгорными районами. Зимой он не позволяет стекать холодному воздуху с континента в Японское море и проникать в глубь континента более теплому морскому воздуху. Вместе с тем он способствует застаиванию воздуха и сильному выхолаживанию в ночные часы зимой. Самая низкая температура в январе —22...—26° С отмечается в западных предгорьях и горах Сихотэ-Алиня. В замкнутых долинах и котловинах за счет стока холодного воздуха может наблюдаться инверсионное распределение температуры. Более теплыми оказываются склоны и вершины гор. Так, на ст. Улунга (763 м), расположенной на вершине горы, зимой оказывается на 1,0—1,5° С теплее, чем на ст. Родниковая (244 м), расположенной в долине р. Бикин. Вертикальные градиенты принимают отрицательные значения, но по абсолютной величине остаются меньше градиентов, которые наблюдаются в зимние месяцы на территории Восточной Сибири.

На восточных склонах Сихотэ-Алиня средние температуры января выше, чем в западном предгорье и на Приханкайской равнине. В январе они изменяются от —17 до —2ГС, а на побережье- от —10 до —15° С. Повышение зимних температур объясняется отепляющим влиянием моря, при этом немаловажна защитная роль Сихотэ-Алиня. Естественно, что погодные условия, складывающиеся в зимний период в этом районе, не способствуют образованию инверсий и по средним температурам не удалось выявить закономерности в распределении температуры с высотой, которые могли бы свидетельствовать о наличии инверсионного слоя. Хотя не исключено, что при наличии неосредненных данных можно было установить факт инверсий, возникающих в результате особенностей местоположения.

В летнее время непосредственное влияние на распределение температуры воздуха в Приморье оказывает летний муссон. Самая высокая средняя температура июля 20—21° С отмечается в районе Приханкайской низменности, на горных участках она понижается до 15—16° С, вдоль побережья изменяется от 14 до 19° С. В западных предгорьях Сихотэ-Алиня летом наблюдается нормальное распределение температуры с высотой. Наиболее холодными оказываются вершины гор и верхние части склонов.

Несколько иная картина прослеживается на восточных склонах. При анализе летних средних месячных температур по парам станций, находящихся в непосредственной близости друг от друга, но на разных высотах, оказалось, что на станциях, несколько удаленных от моря и расположенных на высоте более 200 м над ур. м., на 2—4° С теплее, чем на станциях, лежащих в береговой зоне. Высотные градиенты температуры в зоне между ними принимают отрицательные значения и достигают в отдельные месяцы —1,4° С на 100 м.

В суточном ходе в дневные часы летом наиболее тепло на станциях, удаленных от моря. К вечеру континентальные участки быстрее охлаждаются, и здесь ночью температура воздуха бывает на 2—3° С ниже, чем в береговой зоне.

Влияние холодной водной массы на температуру воздуха на всем побережье Приморья в разное время суток летом оказывается различным не только по величине, но и по ареалу распространения. Ночью это влияние не распространяется выше 100—150 м над ур. м. для открытых к морю долин и склонов, а днем за счет интенсивного турбулентного обмена оно распространяется до высоты 200—300 м [8]. Различно распределение температуры с высотой на западных и восточных склонах Сихотэ-Алиня. Ночью средняя минимальная температура воздуха на восточных склонах слабо повышается (—0,3°С/100 м), на западных до высоты 500—600 м понижается, а затем до 1000— 1200 м отмечается изотермия. Выше на всех склонах минимум падает и высотный градиент составляет 0,7°С на 100 м.

Днем до высоты 200—300 м на восточных склонах Сихотэ-Алиня отмечается очень сильное изменение среднего максимума по мере удаления от берега моря и поднятия по склону. Температура воздуха в нижней части восточных склонов растет очень быстро, а на высоте 200—300 м происходит резкий перелом и температура понижается на 0,7—0,8° С на 100 м.

Западные склоны Сихотэ-Алиня днем отличаются равномерным уменьшением максимальной температуры от подножия склона до вершины.

Термический режим Приморья также очень сильно изменяется под влиянием микроклиматических факторов. Особенно это прослеживается в местах, защищенных от влияния летнего муссона. В июле в пределах высот 200—1000 м над ур. м. вершины Сихотэ-Алиня ночью теплее склонов на 3,0—4,0°С. Наиболее холодными (до —4, 0° С) являются заболоченные долины и поляны без стока холодного воздуха. Здесь амплитуда микроклиматической изменчивости температуры составляет 8,0° С. Это подтверждают и результаты экспедиционных наблюдений на западных склонах Сихотэ-Алиня. Так, весной в отдельные ночи микроклиматические различия между температурами в долине и на вершине могут достигать 7,5° С.

Приведенные данные свидетельствуют о значительной термической неоднородности, обусловленной макро- и микроклиматическими особенностями рассматриваемой территории.

Особенности термического режима п-ва Камчатка также обусловлены сложной циркуляцией атмосферы, влиянием океана, рельефом местности и протяженностью с севера на юг.

В зимний период на Камчатке более холодными остаются центральные районы. Средняя месячная температура января в долине р. Камчатки изменяется от —18 до —22° С. В горных хребтах Камчатки могут возникать инверсии и особенно выхоложенными являются пониженные места. Малое количество данных наблюдений в горных районах не дает возможности детально осветить распределение температуры с высотой, однако по имеющемуся небольшому числу пар станций удалось установить, что в центральных районах полуострова инверсии сохраняются в течение шести месяцев с октября по март. Перепад температур в 100-метровом слое в декабре—январе может достигать — 1,6...—1,8° С.

Западному и восточному побережьям Камчатки свойственны черты морского климата, причем более теплым остается восточное побережье.

Летом более низкие температуры сохраняются на побережье. По мере удаления в глубь полуострова температура повышается. Так, на ст. Бухта Сторож, расположенной на восточном побережье в 200 м от залива, средняя температура в июле равна 10,7° С, на ст. Кроноцкое Озеро 11,2° С, а в долине р. Камчатки возрастает до 15° С. Причем средний минимум на побережье остается выше, чем в удаленных от моря районах, но последние прогреваются в дневные часы значительно сильнее, чем побережье.

Остров Сахалин по термическому режиму можно разделить на три района: западное и восточное побережья и центральную долину. Западное и восточное побережья острова находятся под влиянием различных по термическому режиму морей и омывающих морских течений. Западное побережье, особенно его южная часть, значительно теплее. В центральной долине зима много холоднее, чем на побережьях, в связи с большой повторяемостью ясной погоды и радиационным выхолаживанием. Средняя температура января составляет —20...—23° С. Поскольку подобрать пары станций оказалось невозможным из-за малого превышения высот (высота над уровнем моря большинства станций не превышает 100 м), привести какие-либо конкретные примеры о величине и продолжительности инверсий не удалось. Но можно предположить, что в центральной долине острова при антициклонической погоде и соответствующих особенностях местоположения может возникать инверсионнное распределение температуры и более низкие значения будут наблюдаться в отрицательных формах рельефа.

В летние месяцы температура воздуха возрастает по мере удаления от берега. Это можно проследить на примере пары станций. Средняя месячная температура воздуха летом в Поронайске, расположенном на побережье, на 2° С, а средняя максимальная на 5° С ниже, чем на ст. Смирных (113 м), расположенной в долине р. Поронай.

Проведенный анализ распределения температуры воздуха с высотой в различных районах Восточной Сибири и Дальнего Востока показал, что зоны инверсий могут возникать в зимний период на всей рассматриваемой территории при наличии ясной, антициклонической погоды и радиационного выхолаживания.

Мощность, величина и продолжительность инверсий могут в значительной степени изменяться в зависимости от местных условий конкретного района. Особенно усиливаются они в горных системах. Зоной самых сильных инверсий являются районы Якутии и в частности Верхоянский хребет и хребет Черского, где высотный градиент в отдельные годы может превышать 5—6° С на 100 м.