Сегодня отмечается Всемирный день ветра. Инициатором его учреждения стали Европейская ассоциация ветроэнергетики и Всемирный совет по энергии ветра, которые хотели привлечь внимание общества к потенциалу ветроэнергетики. В том, насколько она перспективна у нас, а также какое значение для России имеет ветер, нам помогла разобраться Дарья Гущина, профессор кафедры метеорологии и климатологии географического факультета МГУ.
Есть такое понятие, как климатические ресурсы, которые включают в себя солнечную энергию, влагу и энергию ветра. В плане обеспеченности ими, в частности ветром, наша страна имеет большой потенциал.
«У нас есть равнинные территории, где ветер может разгоняться до больших скоростей — это, например, Калмыкия и правобережье средней Волги. Большой потенциал и у Приморья и Дальнего Востока. Так, часты штормовые ветра на Дальнем Востоке, Сахалине, Курилах. Здесь даже иные градации опасного явления: скорость ветра 15 м/с считается нормальной, а в Москве мы бы уже получили предупреждение от МЧС. Также ветрены прибалтийские области, например Ленинградская область, где высокие скорости ветра обусловлены теми же причинами, что и в Скандинавии — они вызваны прохождением глубоких циклонов. Именно сильным ветрам питерцы обязаны наводнениями», — рассказывает Дарья Гущина.
Есть и довольно небольшие региональные области, где сильные ветра объясняются особенностями местности, например рельефом или соседством с морем. Так, с Новороссийской борой связаны сильнейшие шторма в Новороссийской бухте. В XIX веке из-за нее был уничтожен весь флот, об этом писал еще К.Г. Паустовский. Здесь опасность даже не столько в скорости ветра, сколько в том, что при вторжении арктического воздуха он устремляется через Маркотхский перевал и с огромной скоростью обрушивается на город. Резко падает температура воздуха, возрастает риск обледенения, линии электропередач и суда покрываются толстой коркой льда. Раньше, когда не было противогололедных средств, корабль в результате обледенения мог просто затонуть.
«На связь ветра с погодой обратили внимание еще древние греки. Аристотель даже обобщил результаты своих наблюдений в трактате, который назвал “Метеорологика”. В этом труде он писал: “Апарктий, Траский и Аргест, рассеивая плотные облака, приносят ясную погоду, Аргест и Эвр — сухие ветры, Нот, Зефир и Эвр горячи, Кайкий покрывает небо плотными облаками”. Греки были довольно творческими людьми, поэтому они не ограничивались сухими названиями, как сейчас, а каждому ветру придумывали имена собственные, что перекликается с мифологией. Но главное тут не названия, а то, что каждый ветер связан с изменениями условий погоды. На самом деле, во многом изменения погоды зависят от перемещения воздушных масс — огромных объемов воздуха, которые внутри себя характеризуются относительно однородными свойствами (температуры, влагосодержания и прочее). При этом между воздушными массами разница очень большая, и если происходит их смена, то у нас резко изменяются условия погоды. Если мы хотим прогнозировать погоду, то нужно предсказывать перемещение воздушных масс, приближение и удаление разделов между ними — атмосферных фронтов. Именно в зоне последних происходят самые интенсивные и опасные явления, в том числе ливни, шквалы и прочее. Перемещение воздушных масс и атмосферных фронтов — это звенья общей циркуляции атмосферы, то есть крупномасштабной системы потоков воздуха. А ветер это и есть горизонтальное перемещение воздуха. Его скорость определяется распределением атмосферного давления, или барическим рельефом. В умеренных широтах основными барическими образованиями являются циклоны — области пониженного давления — и антициклоны — области повышенного давления. Изменения скорости ветра во многом связаны с их характеристиками — интенсивностью, стадией развития и прочим.», — продолжает ученая.
Колоссальный скачок в качестве предсказания погоды произошел в 20-30-е годы прошлого века, когда норвежские ученые кардинально поменяли подход к прогнозу. Ранее все опиралось на исследование полей отдельных метеохарактеристик, в первую очередь, давления: однозначно к его понижению привязывалось ухудшение погоды, а к повышению — улучшение. С ростом количества наблюдений стало понятно, что это не совсем так. Норвежцы предложили перейти от анализа отдельных полей (давления, температуры) к анализу так называемых синоптических объектов — воздушных масс, циклонов и антициклонов и атмосферных фронтов. По сути вся наша погода связана именно с их поведением. При этом их перемещение определяется циркуляцией атмосферы, то есть ветром.
«С одной стороны, сильный ветер хорош для развития соответствующей энергетики, с другой стороны, он бывает опасен для инфраструктуры и людей. Также иногда ветер используют в городском планировании: в Японии улицы строят так, чтобы прохладный бриз с моря мог продувать и охлаждать город в сильную жару. У нас городская метеорология тоже развивается. Так, разрабатывают мезомасштабные региональные модели с учетом застройки и растительности. Подобные исследования ведутся и в МГУ, на кафедре метеорологии и климатологии в сотрудничестве с Научно-исследовательским вычислительным центром. Создаваемая модель позволяет прогнозировать многие характеристики, в том числе и скорость ветра с очень большой детализацией — пространственное разрешение такой модели составляет менее километра. Это, в частности, дает возможность прогнозировать опасное усиление ветра в конкретных районах и на разных высотах. Ведь во время ураганов в Москве деревья падают не везде, а лишь там, где есть простор для ускорения. Поэтому важно детализировать прогнозы и выявлять наиболее уязвимые районы, чем и занимаются ученые нашей кафедры», — подводит итог Дарья Гущина.