Фен

Феном называется теплый, сухой и порывистый ветер, дующий временами с гор в долины. Температура воздуха при фене значительно и иногда очень быстро повышается; относи­тельная влажность резко падает, иногда до очень малых зна­чений. В начале фена могут наблюдаться резкие и быстрые колебания температуры и влажности вследствие встречи теплого воздуха фена с холодным воздухом, заполняющим долины. По­рывистость фена указывает на сильную турбулентность фенового потока. Продолжительность фена может быть от нескольких ча­сов до нескольких суток, иногда с перерывами (паузами).

Фены с давних времен известны в Альпах. Они очень часты на Западном Кавказе как на северных, так и на южных скло­нах хребта. Фены наблюдаются и под обрывистой стеной Яйлы на Южном берегу Крыма, в горах Средней Азии и Алтая, в Якутии, западной Гренландии, на восточных склонах Скали­стых гор и во многих других горных системах.

О повторяемости фенов можно судить по следующим средним годовым числам дней с фенами: в Кутаиси 114, в Тбилиси 45, в Орджоникидзе 36, на Тел едком озере до 150, в Инсбруке (Авст­рия) 75.

Фен может возникнуть в любой горной системе, если воз­душное течение общей циркуляции пересекает хребет достаточ­ной высоты. С подветренной стороны воздух оттекает от хребта; создается разрежение, вследствие которого воздух вышележащих слоев засасывается вниз, как нисходящий ветер (рис.7.23).

Высокая температура воз­духа при фене обусловлена его адиабатическим нагреванием при нисходящем движении. Вертикальный градиент тем­пературы в атмосфере почти всегда меньше сухоадиабатического, т. е. меньше 1°/100 м. Воздух, опускающийся по гор­ным склонам в долину, нагревается по сухоадиабатическому закону, т. е. на один градус на каждые 100 м спуска. Поэтому он придет в долину, имея более высокую температуру, чем температура воздуха, ранее зани­мавшего долину. Температура фенового воздуха будет тем выше, чем больше высота, с которой он опускается. Относительная влажность в нем в то же время будет понижаться по мере роста температуры.

Рис.7.23. Схема фена.

 

Допустим, например, что гребень хребта возвышается над уровнем долины на 3000 м, температура в долине до начала фена +10°, а средний градиент температуры 0,6°/100 м. На уровне гребня хребта температура будет, таким образом, -8°. Опустившись в долину, и нагревшись при этом на 30° (по одному градусу на каждые 100 м), воздух фена будет иметь внизу температуру +22°. Таким образом, тем­пература в долине повысится в сравнении с первоначальной на 12°. Вместе с тем если относительная влажность вверху была 100%, то при той же удельной влажности, но при повышении температуры фенового воздуха с —8 до +22° она понизится до 17%.

При сильном развитии фена на подветренной стороне хребта нередко на наветренной стороне наблюдается восходящее движение воздуха по горному склону. Если хребет высок, то этот восходящий воздух, достигнув уровня конденсации, будет охла­ждаться уже не по сухоадиабатическому, а по влажноадиабатическому закону. При этом на наветренной стороне произойдет образование облаков и, стало быть, выделение тепла конден­сации.

Допустим затем, что на подветренном склоне воздух на столько же опустится вниз, на сколько он поднялся вверх на наветренном склоне. Облака в воздухе фена будут при этом испаряться. Однако если часть продуктов конденсации выпала из воздуха в виде осадков при восхождении по наветренному склону, то в скрытую форму перейдет меньше тепла, чем выде­лилось при конденсации, и воздух опустится в долину с более высокой температурой, чем была в начале процесса. Получим процесс, приближающийся к псевдоадиабатическому.

Если воздух сначала поднимается по наветренным склонам и в нем происходит облакообразование, то из долины на подветрен­ной стороне можно наблюдать над гребнем хребта стену обла­ков. При опускании фенового воздуха по подветренному склону содержащиеся в нем облака испаряются; на наветренном склоне они, напротив, все время образуются заново. В результате об­лачная масса в феновом потоке — феновая стена — кажется не­подвижно прикрепленной к гребню хребта.

Бывает и так, что фен, особенно вначале, сводится к по­степенному оседанию и динамическому нагреванию воздуха в ан­тициклоне, занимающем горный район. По мере снижения инвер­сии оседания высокие температуры захватывают все более низ­кие места; однако до самых низких долин потепление может и не дойти, они останутся занятыми холодным воздухом. При таком антициклоническом фене скорости ветра невелики, а феновое повышение температуры может происходить на обоих скло­нах хребта одновременно, как это много раз наблюдалось и на Кавказе, и в Альпах.

Особенно сильное повышение температуры при фене бы­вает тогда, когда воздух, в котором развивается фен, с самого начала очень теплый, например когда через хребет перетекает тропический воздух за теплым фронтом. Высокая температура воздуха дополнительно повышается адиабатически при нисхо­дящем движении. Так, в первых числах мая 1935 г. в северных предгорьях Кавказа южный фен приносил воздух с Армянского нагорья. При этом температура повышалась в Нальчике до + 32°, в Моздоке до +40°, а относительная влажность опуска­лась до 13%. Эффект повышения температуры особенно велик и в том случае, если до фена воздух в долине был сильно вы­холожен излучением. В Монтане (Скалистые горы) однажды в декабре температура повысилась с —40 до +4° в течение 7 часов.

Продолжительный и интенсивный фен может привести к бур­ному таянию снега в горах, к повышению уровня и разливам горных рек и т. д. Летом фен вследствие своей высокой темпе­ратуры и сухости может губительно действовать на раститель­ность. В Закавказье (район Кутаиси) случается, что при летних фенах листва деревьев высыхает и опадает.

Но фен может наблюдаться и в арктическом воздухе, когда последний, например, перетекает через Альпы или Кавказ и опускается по южным склонам. Даже в Гренландии стекание воздуха с трехкилометровой высоты ледяного плато на фиорды создает очень сильные повышения температуры. В Исландии при фенах наблюдались повышения температуры почти на 30° за несколько часов.

При перетекании хребта в воздушном течении могут возни­кать стоячие волны, так называемые феновые волны, с амплиту­дой порядка нескольких километров, иногда приводящие к обра­зованию чечевицеобразных облаков. Эти волны распространя­ются вверх до высоты в несколько раз большей, чем высота хребта.