Анализ на фьоновата обстановка от 14 март 2013

Понятието фьон най-често свързваме с топлия и сух поривист вятър, който духа по северните или източните склонове на планините. В класическия му вариант въздухът преодолява планинско препятствие, след което се спуска надолу и характеристиките на въздушната маса се променят по адиабатните закони. Адиабатните процеси са процеси, при които в даден обем въздух няма пренос на топлина. Това е така, защото преместването на обема въздух става бързо и без значимо взаимодействие със заобикалящата среда. Важно е да отчетем, че в метеорологията повечето вертикални движения се приемат за адиабатни. Споменаваме всичко това, защото то е в пряка връзка с фьоновия процес.

На първия чертеж се вижда най-благоприятното разпределение на баричното поле, при което може да се реализира фьонова обстановка. Имаме приземна област на ниско налягане, намираща се на запад от планинското препятствие, което от своя страна попада в топлия сектор на циклона и в поток, който трябва да е перпендикулярен на планинската верига. Съотнесено с релефа на нашата страна, тази планинска верига в случая се явява Стара планина. На втората схема е показана термодинамичната страна на нещата. Потокът, описан по-горе, среща планинското препятствие и принудително започва да се изкачва нагоре. Отначало сухоадиабатно, температурата започва да се понижава влажноадиабатно в момента, в който кондензацията е налице. До най-високите части на планината повечето от влагата, съдържаща се във въздушната маса, е вече кондензирана и въздухът е почти изцяло сух. При спускането си надолу температурата се повишава експлозивно при наличие на адиабатно компресиране.

 

Два основни въпроса възникват от физичните обяснения горе. Кои са най-благоприятните условия за значимо фьоново явление? Те са няколко основни:

• ·       Висока планина;

• ·       Перпендикулярен поток спрямо планинското препятствие;

• ·       Стабилно стратифицирана атмосфера;

• ·       Относително влажен въздух в наветрената част на препятствието, който губи почти цялата си влага до края на изкачването си.

При силните поривисти ветрове, наблюдавани в Габрово на 14 март всичките тези условия са изпълнени. Ако разгледаме обстановката по-отблизо обаче, ще открием причините, заради които силата и продължителността на явлението са екстремни от климатична гледна точка.

На горните две карти е показан реанализ от глобалния модел GFS за обстановката на 14 март. Лесно се вижда, че имаме класическа фьонова обстановка, с приземен циклон на запад от нас. България попада в топлия му сектор при наличие на голям градиент на налягането и силни ветрове. На втората карта се виждат силните низходящи потоци около Стара планина, кореспондиращи на съпътстващото ги фьоново явление и силните пулсации на вятъра, измерени в станцията.

За появата на фьонов вятър, както отбелязхме по-горе, е нужна стабилно стратифицирана атмосфера. Причината за това е, че въздушният слой над планинската верига служи като похлупак (подобно на този, който наблюдаваме в тропопаузата), с което принудително издигнатият въздух от планинското препятствие трябва да се върне обратно. Ако атмосферата е нестабилна, издигащият се въздух ще продължи своето движение нагоре поради положителната подемна сила и ефектът на фьон няма да се осъществи.

На следващата карта по-долу отново ползваме реанализ на GFS. Той показва KO индекса, по който се съди за стратификацията на атмосферата. Положителните стойности, които са изобразени върху тъмносините линии, съответсват на устойчива атмосфера, докато отрицателните стойности – на нестабилна атмосфера:

Както изглежда, всичките благоприятни условия за налице. Какво отличава обаче този фьон от всички останали?   

Продължителност:

Причината за голямата продължителност на опустошителните ветрове е самата синоптична обстановка и цялостната циркулация над Европа. На 14 март 2013 година имаме дълбока барична долина във височина над Централното Средиземноморие. С нея е свързана и областта на ниско налягане при земята, като страната остава в областта на силните южни ветрове. Срезът на вятъра е малък, тоест посоката и скоростта на ветровете са без значителна промяна на почти всички изобарни нива, с което образуването на силен низходящ поток на север от Стара планина става още по-лесно. В добавка към това, цялата тази долина е бавно подвижна, което се отнася и до приземния циклон. С това цялостното направление на изобарите остава относително еднакво за доста голям времеви интервал. Нека да направим сравнение между сегашната ситуация и фьоната обстановка от 17 декември 2011 година:

 

Ясно се виждат разликите в макромащабен план. Имаме струйно течение, което преминава през страната ни и в резултат движението на приземните барични системи е бързо в посока приблизително запад-изток.

Сила на ветровете:

От метеорологична гледна точка знаем, че колкото по-голяма е големината на баричния градиент, толкова по-силни ветрове се наблюдават в съответните райони. С една дума – гъсто разположените изобари водят до силни ветрове. На комбинираната карта с геопотенциала на 500 хПа и приземното налягане от 14.03. имаме точно този случай. 

В допълнение горната карта показва данните от станциите в синоптичен срок 12 UTC. Имаме мнозинство от станции, които отчитат над 5 м/с средна скорост на вятъра, но, което е по-важното в случая, поток, който е перпендикулярен на Стара планина. Важно е да се отчете, че характерът на фьоновия вятър е такъв, че той е силно колеблив в своята скорост и пулсациите могат да бъдат със стойности, далеч по-големи от средно отчетената скорост.

В крайна сметка комбинацията от благоприятна синоптична обстановка с почти стационарна барична долина над Средиземноморието, непроменящото се барично поле над Балканите и наблюдаваните градиенти в полето на налягането създават предпоставки за изразен фьонов процес. Голямото времетраене на цялата обстановка в същото време играе важна роля и за цялостната територия, която се обхваща от влиянието на суховия. При тези стечения на обстоятелствата очевидно ще очакваме фьоновия вятър да се проявява над обширни теротирии далеч от северните склонове на Стара планина. На картата със синоптичните данни от 12 UTC може лесно да се види, че в станция Русе например измерват 15 m/s вятър от юг, който естествено се класифицира като фьонов, имайки предвид високите температури и ниската относителна влажност.