Фоен - біологія

Як жарко занадто жарко для життя глибоко під дном океану?

Антибіотики від бактерій

Міграція клітин: нещодавно виявлена функція відомого білка

Молекулярний компас для вирівнювання клітин

Від чого листя старіє восени

Демократичність грифа-цесарки

Середовище Екембо: Люди також жили на відкритих ландшафтах

| Генетика | Сільське, лісове та тваринництво

Сорт пшениці був створений шляхом схрещування дикорослих трав

Як жарко занадто жарко для життя глибоко під дном океану?

Назва цієї статті неоднозначна. Подальші значення наведено у розділі Föhn (неоднозначність).

фен або Вітер Фена - теплий сухий осінній вітер, який часто трапляється на підвісному боці більших гір, відвернутих від вітру. Зазвичай воно виникає на великій території у зв’язку з погодними умовами і може постійно дути, але може бути і поривчастим.

Цей термін в основному використовується для вітрів в альпійському регіоні, після чого стаття Альпенфьон підходить ближче. Однак є численні регіонально різні назви.
Справжній фен слід диференціювати від подібних тепло-сухих "феноподібних" висотних течій та інших, подібних до фена, вітрів, викликаних градієнтами тиску при мінімальних штормах.

вступ

Фен виникає внаслідок течії вітру (або горизонтального градієнта тиску) над горами і пов'язаний з навітряною стороною гори похилим дощем, що веде до відносно теплого гірського повітря. На додаток до цього теплий фен через вологе адіабатичне повітря, що піднімається попереду Однак у гір є й інші причини, оскільки менш теплі вітри феєна виникають як фізичне явище погоди, принаймні у Східних Альпах, залежно від розшарування повітряних мас, навіть без дощу, який генерує додаткове тепло.

Характерним є значне потепління та висихання повітря, що стікає вниз, що може призвести до проблем зі здоров’ям, а також виражена видимість через низьку аерозольну повітряну масу. Ще одним моментом, який сприяє огляду на відстань і, перш за все, кращому огляду на гори, є те, що атмосфера діє як збільшувальне скло: Оскільки щільність повітря зменшується із збільшенням висоти, його показник заломлення також зменшується. Це призводить до відхилення світла, так що предмети здаються більшими або ближчими. За допомогою фена цей ефект посилюється підвищенням температури, що призводить до подальшого зменшення щільності.

Типовий для Позиція Фоена є вражаючою стіною хмар - Стіна Фоена - на тлі майже синього неба Вікно феном. Коли трапляються дуже високі швидкості вітру, Шторм Фоен, Однак стіна фена може також зруйнуватися з підвітряного боку і призвести до опадів там.

Етимологія та регіональні назви

Назва foehn походить від латинської фавоній (слабкий західний вітер), ймовірно через ретороманську (сприятливий, діалектна коротка форма fuogn), на давньоверхньонімецьку (phōnno) і став переважаючим терміном в альпійських країнах з німецької мови, який також став загальним метеорологічним терміном для цих вітрових подій.

Крім того, були створені назви для регіональних дислокацій міста:

Найбільш відомим вітром Фен в Альпах є Зюдфон, що трапляється на північ від головного альпійського хребта.

У Карінтії південний феєн над Караванками як Jauk згадане, похідне від глечик (Словенська: південь). Є також на південній стороні Альп Нордфон. В Італії в основному використовується німецьке іноземне слово фен або favonio як і в цілому vento di caduta ("Падіння вітру"), в Словенії фен. [1]

Подальші приклади:

На півдні Чилі андський фен називається Пуельче, в Аргентині - Зонда.
Бора на південно-західній стороні Динарських гір
аспр у Французькому центральному масиві
північний захід Кентербері в новозеландських Альпах
Chanduy в Еквадорі
Чинук на східній стороні Скелястих гір
Halny wiatr у Польщі
Санта-Ана Вітри в Південній Каліфорнії
"Норвегія Фьон" (fønvind) - північний вітер, який дощить на норвезькому гірському масиві і, якщо рухається по суші (а не над Балтійським або Північним морем), призводить до безхмарної погоди в Шлезвіг-Гольштейні та Гамбурзі. [2]

Інші місцеві назви включають: Афганський, Ороші, Ката-Казе, Папагайос, Техуантепечер, Норте або Нортерс, Каччаб, Лаосвінд, Богорок, Сарма та Каччан.

Подібним, але катабатичним вітром є це Бора на хорватському та чорногорському узбережжі Адріатичного моря.

Визначення

Föhn і Bora - це типові теплі та холодні вітри, які можна спостерігати у всьому світі таким чи подібним чином. Через різні біокліматичні ефекти та протилежні наслідки, що формують ландшафт, поділ типів фен та бораген неминуче. Феноменологічно їх легко розрізнити:

" фен - теплий осінній вітер з підвітряного боку гірського хребта. Коли дме, на підвітряному схилі гори підвищується температура. На відміну від них Бора у гірському лігві також є вітер, але температура на схилі підніжжя падає після його встановлення "(від: Yoshino 1976)

Щодо Бори, Йошино вводить в оману. Вітер від бури холодний, оскільки на виході - холодне полярне повітря, яке, незважаючи на сухе адіабатичне потепління при продуванні, лише нагрівається так мало, що все ще сприймається як холодний.

Визначенням Всесвітньої метеорологічної організації (ВМО) є:

«Феен - це, як правило, вітер з підвітряного боку гірського хребта, який нагрівається і висихає на спуску. Рушійною силою є або синоптичні течії, або градієнт тиску над горами, але відсутність катабатичних ефектів ".

Отже, будь-який вітер, який відповідає цим обставинам, є вітром Фена, незалежно від місцевої назви.

Історія теорії Фена

Найбільш поширене пояснення фена в підручниках - і донині - пов'язане з ілюстрацією Фікера і Де Роддера з 1943 року, є популярним термодинамічно названий і помилково приписується Джуліусу Ганну. За сьогоднішнім розумінням, ця теорія має лише історичне значення, хоча вона правильно пояснює важливі явища. Його характеристиками є опади з навітряної сторони, що є єдиним поясненням відносно високих температур на підвісному боці порівняно з навітряною стороною, а також порушення, що спостерігається за профілем схилу з обох боків. Однак у багатьох випадках це не так.

Термодинамічна теорія Фена

Згідно з термодинамічною теорією Фена, фен, як і всі вітри, створюється внаслідок дії сили градієнта тиску з меншим тиском на підніжній стороні гірського хребта. Коли відносно вологе повітря піднімається на навітряній стороні гори, воно спочатку адіабатично охолоджується сухим при 1,0 ° С на 100 м підняття висоти, поки відносна вологість не становитиме 100%. Це пов’язано з тим, що ємність водяної пари повітря зменшується із зниженням температури, тому при досягненні точки роси воно насичується парою і утворює крапельки води. Якщо повітря продовжує підніматися, воно лише вологим адіабатично охолоджується приблизно на рівні 0,6 ° C/100 м. Відносна вологість залишається незмінною на рівні 100%: Повітря більше не може утримувати свою (невидиму) водяну пару, і відбувається постійна конденсація та утворення хмар. Це триває до тих пір, поки повітря не досягне хребта і майже завжди призводить до так званого похилого дощу, який також може перетворитися на снігопад на великій висоті.

З хребта повітря з іншого боку гори починає тонути вниз по схилу. Таким чином, феном є, незважаючи на стабільну стратифікацію атмосфери, згідно з термодинамічною теорією Фена катабатичний вітер. Причина занурення криється в місцевості і посилюється, коли вітер з боку фена "всмоктується" зоною низького тиску. Опускається повітря нагрівається знову адіабатично сухим при 1 ° C/100 м на всьому протязі - набагато швидше, ніж охолоджується під час "підйому" (у мокрій адіабатичній фазі): йому бракує кількості води, яка випала дощем при підйомі, що в той же час віддало тепло конденсації. Кількість води, яка випала дощем у зв'язку із швидким прогріванням повітря на підвітряному боці, є причиною відносної сухості та високої температури вітру Фена.

Проблеми термодинамічної теорії Фена

Термодинамічна теорія як пояснення фена базується на різній температурній поведінці повітря під час вертикальних рухів і особливо поширена в підручниках через дидактичну чіткість: у багатьох підручниках ефект конденсації виділявся як "ефект термодинамічного фена", ніби не було інших причин Відбувалося підвищення температури за допомогою фена. Протягом тривалого часу цей ефект підкреслювався занадто сильно, можливо, також через його дидактичні переваги. Два спостереження показують, що він не є важливою частиною фена: [3]

Також на навітряній стороні або на головному альпійському хребті є фен без хмар.
Повітря, що потрапляє на навітряну сторону, не завжди бере участь у переливі, він може застоюватися або навіть рухатися в протилежному напрямку. Вимірювання Ламмерта дали приклади цього ще в 1920 році.

Той факт, що спадне тепле повітря суперечить принципу Архімеда, є проблематичним, в цій теорії відсутні динамічні критерії, а також не спостерігається гідравлічний стрибок ні гірські хвилі або ротори - про що мова піде далі - можна пояснити теорією. [4]

Теорія динамічного фена

Хоча атмосфера складається з газів, у багатьох випадках вона поводиться як рідина. Тому багато атмосферної турбулентності відбувається у вигляді хвиль. Порушення атмосферних хвиль виникають внаслідок взаємодії різних сил, включаючи силу градієнта тиску, силу Коріоліса, гравітацію та тертя. Вищезазначене було довгим термодинамічне припущення визначення теорії принципу Фена. Сьогодні стенди загальні закони динаміки рідини на перший план у випадку принципів формування низхідних течій, якими є гірсько-хвильовий-Свинець концепції.

Гідролого-гідравлічна аналогія потоку Фена

Найкращим способом пояснення принизних вітрів у тривимірній системі є гідрологічні моделі, оскільки вони також підходять для моделей рухів у місцевості з сильним рельєфом з долинами та перевалами. Сьогодні топографічні умови все ще відповідають англійській мові динамічний розрив потоку згадана гіпотеза враховується. Після цього відбувається вертикальне звуження (на перевалі) і бічне скорочення (в зазорі - розрив) Потік повітря необхідний для принизних вітрів, таких як фен та бура.

Гідравлічні терміни типу проточна вода, стрілянина води, С критична швидкість проточна вода і число Фруда $ F $ (подібне до числа Маха) використовуються сьогодні в теорії Фента. Аналогічно поділу динаміки газу на потоки с Під- і Надзвукова швидкість Гідравліка потоків із вільною поверхнею поділяється на потоки води з підземними та ті, що мають швидкість хвилі над землею. Вода, яка тече зі швидкістю, нижчою за основну швидкість хвилі, в гідравліці називається проточною водою, вода зі швидкістю потоку, більшою за основну швидкість хвилі, називається стріляючою водою. Якщо вода тече точно з основною швидкістю хвилі, її називають "водою, що тече з критичною швидкістю". Число Фруда $ F $ в кінцевому рахунку виражає зв'язок між кінетичною енергією (залежно від швидкості вітру) та потенційною енергією (стійкість, висота гори).

$ F = 1 $ відповідає критично поточній воді. Якщо число дорівнює або трохи більше одиниці, то ймовірність є гірські хвилі великий.
$ F відповідає проточній воді. Якщо число менше одиниці, потік недостатній, щоб подолати перешкоду, і циркуляція блокується.
$ F> 1 $ відповідає стріляючій воді. Якщо число набагато більше одиниці, повітря перетікає перешкоду без значних коливань.

Проблема з поясненням полягає у застосуванні різної поведінки в модельних випробуваннях води, що тече і стріляє, коли вона перетікає наземну перешкоду так само, як і у фена. Коли вода перетікає через перешкоду, діють дві основні сили: сила тяжіння та інерція. Тепер можна розрізнити два режими:

У випадку надкритичного потоку сила інерції є домінуючою. Кінетична енергія перетворюється на потенційну енергію на перешкоді (тобто вода тече повільніше, але має потенційну енергію на вершині, що дозволяє їй падати і текти швидше, тобто мати більше кінетичної енергії після перешкоди).
У субкритичному потоці гравітація домінує. Вода швидше тече через перешкоду, потенційна енергія перетворюється в кінетичну енергію, товщина шару води стає меншою. Після перешкоди кінетична енергія перетворюється назад в потенційну енергію.

Постійна хвиля

Менші збурення атмосферних хвиль, утворені орографічними перешкодами, нагадують гравітаційну хвилю, яку ми знаємо з берегів Землі. Поки океанська хвиля рухається далі, а вода нерухома, вона з гірські хвилі точно навпаки: в той час як хвиля залишається по суті нерухомою, повітря рухається крізь неї. Такі хвилі тоді називають стоячими. Гірські хвилі може виникати скрізь, коли сильна течія в стабільній атмосфері зустрічає топографічний бар’єр. Характерним для цих стоячих хвиль є пов’язане з ними утворення хмар altocumulus lenticularis, які дають уявлення про хвильовий рух повітря.

Хвилі використовуються на практиці при ковзанні. В області висхідного потоку великі висоти можна досягти без потужності двигуна.

Динаміка розриву

Одним із важливих елементів гіпотези Фена є динамічний розрив. Основна ідея полягає в тому, що ортогональний потік, що тече проти гірського бар'єру, спочатку представляє двовимірну проблему, але якщо це так прогалини (Долини, перевали) присутні, розмірність задачі змінена. Це особливо актуально, коли число Фруда в повітрі нижче гірського бар'єру, і воно проходить шлях через каньйони, долини та проходи замість проходу через перешкоду. Той факт, що багато гір мають певні вітрові стежки, підкріплює цю ідею. Прикладами можуть служити "розрив штампу" в ланцюжку каскадів у Вашингтоні (Каскадна буря), сухих долин Гімалаїв, Віпталь-ам-Бреннер між Інном і Адідже (Фон), перевал Вратник через Сень у Велебіті (Бора) або розріз Которської затоки в Чорногорії як коридор Рісанер-Бора.

Різні помилкові трактування підвищення температури, особливо південного Фена, вимагають точного аналізу. В принципі, адіабатичне нагрівання повітря залежить від того, яка атмосфера між долинною станцією та гірським хребтом стабільно стратифікована. Особливо в літні дні з глибоким і добре змішаним прикордонним шаром і надрадиабатичними градієнтами біля землі, фен прохолодніший, ніж повітря, яке він витісняє. Отже, основне нагрівання та висихання повітря фена через спуск з підніжжя гірського хребта плутається з тим фактом, що повітря фена тепліше і сухіше повітряної маси, якою він обмінюється. Це доводить статистика, яка демонструє чітко підвищену тенденцію до температурних максимумів у літні місяці на Зюдфон у Інсбруці. Однак для південної сторони Альп вплив північного фею затьмарюється притяганням холодного повітря. На відміну від цього, південна течія в південних районах Фена для району Східних Альп в районі Тіролю з ефектом Фена як південного вітру завжди характеризується відповідним підвищенням температурних максимумів.

Перезволоження

Статистика Флірі (1984) чітко показує, що передбачуване накопичення опадів не є обов'язковим для фена. У районі Зюдфон є лише близько 70% ймовірності опадів на східному південному краю Альп, 80% у західній частині та максимумах 90% у Тічіно, де інтенсивність опадів також більша. Той факт, що справа не така проста, і що термодинамічний ефект із підняттям ґрунтового повітря з басейну По може відігравати певну роль, хоча і локально обмежену, був показаний у частковому протиріччі попереднім результатам. Тому в частинах західних Альп адіабатичний компонент вологи може відігравати певну роль. Існування басейну з холодним повітрям на південній стороні Альп було підтверджено під час програми ALPEX. Не зовсім нова теорія Ганна (1866) взяла верх над теорією Фікера та Де Рудера (1943). Тут повітря нижніх шарів затримується в басейні і не проходить над головним альпійським хребтом. Тому це повітря також називають мертвим повітрям [5].