Катабатичний вітер – це щільний, холодний потік повітря, що спадає вниз по схилах під дією сили тяжіння. Простішими словами, коли на висотах (гори, плоскогір'я, льодовики) повітря сильно охолоджується, воно стає важчим і починає «слізти» вниз у долини або до узбережжя. Такий вітер іноді називають падячим вітром або стоковим вітром. Найчастіше він виникає вночі, коли земля охолоджується і охолоджує прилегле повітря. Холодне повітря на вершині схилу щільніше, ніж тепліше повітря внизу, тому воно прагне вниз по рельєфу. На відміну від фенових (сухових) або шималов, які нагріваються при спуску, катабатичні вітри зберігають низьку температуру і несуть холод.
Катабатичні вітри бувають різними за масштабом. Це може бути як легкий нічний бриз з берега (також по суті невеликий сток холодного повітря), так і справжній штормовий потік повітря з гір, що досягає ураганної сили. Для яхтсменів знання про такі вітри важливе, тому що вони можуть раптом обрушитися в певних районах, хоча в прогнозі загальної погоди це не завжди очевидно. Розглянемо детальніше, як і чому виникають катабатичні вітри, де вони зустрічаються і чим небезпечні для моряків.
Як виникає катабатичний вітер?
Катабатичний вітер (синя стрілка) утворюється, коли холодне важке повітря прагне вниз з висоти під дією сили тяжіння. На схемі показано потік холодного повітря з Антарктичного льодяного плоскогір'я в бік океану.
Головна причина формування катабатичного вітру – різниця щільності повітря над схилом. Зазвичай це відбувається при охолодженні повітря на висоті. Наприклад, вночі грунт і гірські схили швидко віддають тепло (особливо якщо небо ясне і вітер слабкий), через що повітря при поверхні охолоджується. Холодне повітря стає щільнішим і важчим за тепле і починає спускатися вниз – це і є катабатичний потік. Гравітація начебто «витягує» холодну повітряну масу вниз по схилу, у долину або до моря.
Іноді катабатичний вітер посилюється завдяки великому запасу холоду на вершинах. Так відбувається на льодовиках і сніжних плоскогір'ях: повітря над ними постійно охолоджується від льодової поверхні. Такий льодовиковий вітер може дме безперервно, вдень і вночі. В Антарктиді, наприклад, холодне повітря спадає зі внутрішнього льодяного щита до окраїн континенту, формуючи постійні сильні потоки. Вітер розганяється, оскільки під час спуску все більше холодного повітря «вливається» в потік. В вузьких гірських долинах ефект посилюється – повітря, як у аеродинамічній трубі, прискорюється в ущелинах і на виході з них.
Важливо зазначити, що не кожен вітер з гір – катабатичний. Якщо повітря, спускаючись, нагрівається (на суходолі, за рахунок стиснення при падінні тиску), такий вітер називають феном (наприклад, теплий сухий вітер з гір на підветренній стороні). Катабатичний же вітер спочатку має джерело холоду – охолодження на висоті. Таким чином, ключові умови для катабатичного вітру: наявність висоти (гори, плоскогір'я), різке охолодження повітря вгорі (вночі, взимку або над льодами) і можливість цьому повітрю стікати вниз (слабкий фоновий вітер, відкрита долина або схил до низин).
Де і коли зустрічається катабатичний вітер?
Катабатичні вітри – локальне явище, але розповсюджене по всьому світу. В будь-якому регіоні, де є гори або висоти поруч із низинами або морем, при відповідних умовах можуть виникнути такі нисхідні потоки. Зазвичай вони спостерігаються в холодний час доби або року – вночі, рано вранці, взимку, коли охолодження найбільш сильне. Ось кілька типовий ситуацій та місць виникнення катабатичних вітрів:
- Гірські долини – вночі схили гір охолоджуються і холодне повітря спадає в долину. Багато яхтсменів, ночуючи біля берегів фіордів або під гірським берегом, відзначають, що зранку з берега потягло прохолодним вітром – це класичний нічний бриз суші на море, катабатичний за своєю природою. Вдень сонце прогріє схил і вітер зміниться на анабатичний (що піднімається вгору по схилу), але вночі знову спуститься холодний потік з гір.
- Взимку у континентальних районах – над плоскогір’ям або рівниною встановлюється холодний антициклон, і повітря витікає з висоти в бік теплішого узбережжя. Часто саме так відбуваються сильні катабатичні вітри в приморських зонах помірних широт: холодне повітря з материка прагне до відносно теплого моря. Наприклад, у Північній Європі взимку холодне повітря може схлынути з Норвезького або Шотландського нагір'я до фіордів і узбережжя, викликаючи сильні пориви на березі.
- Полярні області – найпотужніші і постійні катабатичні вітри спостерігаються в Антарктиді та Гренландії. Великі льодові шапки цих регіонів служать «холодильниками», звідки повітря спадає до країв. В Антарктиді вітер зі швидкістю 50–100 м/с (до 200–300 км/год) на прибережних станціях – не рідкість під час сильних катабатичних штормів. У Гренландії катабатичний вітер відомий під назвою пітераак – він утворюється на льодовому плоскогір'ї і обрушується на східне узбережжя.
Супутниковий знімок NASA (MODIS) показує потужний потік повітря біля східного узбережжя Гренландії (розмитий сірий смуга над темною поверхнею моря) – це холодний штормовий вітер пітераак, спадаючий зі льодовика. Такі вітри здатні досягати ураганної сили і виводити сніг та лід далеко в океан.
Як видно з прикладу Гренландії, катабатичний вітер особливо сильний при поєднанні наступних умов: ясна погода (атмосфера втрачає тепло через випромінювання), наявність холодного високогір'я (льодовик), і близькість моря або низинності, куди спадає повітря. Пітерааки в Гренландії часто виникають, коли над льодовим щитом стоїть область високого тиску, а до узбережжя наближається циклону. Холодне повітря, накопичене над льодом, швидко «рветься» вниз до зони низького тиску біля берега. Місцеві жителі сильно бояться пітерааків – саме слово piteraq на гренландському означає «те, що нападає». Метеослужби Гренландії та Данії (DMI) навіть випускають спеціальні штормові попередження про пітерааки.
Окрім полярних регіонів, катабатичні вітри відомі і в більш теплих широтах – в районах Середземномор'я, Північної Америки, Азії. Вони зазвичай мають локальні назви. Далі ми розглянемо найвідоміші катабатичні вітри світу та їх особливості.
Відомі катабатичні вітри світу
Містраль
Містраль гонить пилюку і пінистий прибій на узбережжі Марселя (південь Франції). Гірський масив з півночі та долина Рони діють як «труба», прискорюючи цей вітер до Середземного моря.
Містраль – це сильний холодний північно-західний вітер, що дує в районі Провансу (південь Франції) по долині річки Рони до Середземного моря. Він виникає, коли над центральною Францією встановлюється область високого тиску, а над Західним Середземномор’ям – область низького (так званий «генуезький депресія»). Повітря прагне з півночі на південь і, прорвавшись через гірські перевали Центрального масиву та долину Рони, розганяється до штормових значень. Середня денна швидкість містралі може досягати ~50 км/год (≈27 вузлів), а пориви – понад 90 км/год (до 25 м/с, ≈49 вузлів). Особливо сильний вітер буває взимку і навесні, після проходження холодних фронтів, і дме він може протягом декількох днів поспіль. Небо при містралі зазвичай ясне, повітря прозоре і сухе – а на морі буйні високі короткі хвилі.
Для яхтсменів містраль – один з найзагрозливіших вітрів Середземномор’я. Він раптово починається після штилю або слабкого бризу, причому погода залишається сонячною, що може ввести в оману недосвідчених моряків. Буквально за кілька годин у затокі Льва (район між узбережжям Франції та островом Корсика) підіймається найсильніший вітер і 2–4-метрові хвилі. Відомо багато випадків, коли містраль пошкоджував мачти і вітрила яхт, зривав погано закріплені судна з якорів. Тому, плануючи перетини в Провансі та Лігурії, шкіпери повинні уважно стежити за прогнозом: якщо очікується містраль, краще переждати в надійній марині або укритті. Якщо ж застигли в відкритому морі – необхідно швидко прибрати вітрила (або принаймні встановити мінімальне рифлення) і шукати притулок з підветренної (східної) сторони островів або бухт.
Бора
Супутниковий знімок Sentinel-2 показує ефект бори: паралельні смуги піни на поверхні Адріатичного моря біля узбережжя Хорватії. У день зйомки пориви бори перевищували 100 км/год, вітер дував з материка (праворуч вгорі) через гори на острів Паг і далі в море.
Бора – це поривистий північний або північно-східний вітер на узбережжі Адріатичного моря (Хорватія, Словенія, Чорногорія, північно-східна Італія). Вона також відноситься до катабатичних: холодне повітря з Балканського півострова спадає через гірські перевали Динарського нагір'я до моря. Бора найхарактерніша взимку, коли над Східною Європою стоїть холодний антициклон, а над Адріатикою – область низького тиску. Вітер дує ривками, окремі шквили неймовірно сильні. У зоні від Трійєста до північної Далмації пориви бори входять до числа найсильніших у світі – зареєстровані швидкості понад 200 км/год у моменти найбільш потужних струй (еквівалент >100 вузлів). Більш часті значення – 80–150 км/год у бурних поривах на узбережжі та в протоках. В відкритому ж морі бора відчутно слабшає, хоча і там може підтримуватися сильний штормовий вітер.
Бора небезпечна своєю раптовістю та руйнівною силою. Часто вона приходить після відносного затишшя, при ясній холодній погоді. У горах Хорватії появлення особливих хмар «шапок» над хребтом Велебіт – вірний знак насуваючої бори: за хребтом вже «переливається» холодне повітря. Для яхтсменів бора – серйозне випробування. Цей вітер обрушується з гір поривами, тому навіть при помірному середньому вітрі шквили можуть багаторазово перевищувати його. Відомі випадки, коли бора перевертавала в порту невеликі судна та зривала яхти з швартовок. У затокі Кварнер пориви бори збивали людей з ніг на набережних. Під час плавання в Адріатиці кожен капітан повинен враховувати бору: при прогнозі бори краще стояти в закритій марині або надійній бухті, захищеній від північно-сходу. Добре захищені південні сторони великих островів (в тіні вітер). На якорі потрібно давати велику зайву віддачу ланцюга (5–7 глибин) і перевіряти держак, а краще ставити два якорі. У марині – подвоїти швартови. Якщо бора настигла в путь, терміново прибрати вітрила і, якщо дозволяє ситуація, лягти на дрейф або вирушити під мотором в укриття. Пам’ятайте, що бора часто триває не один день, а короткими «нападіннями» може повторюватися кілька доб.
Інші відомі катабатичні вітри
Окрім містраля та бори, по всьому світу є багато місцевих катабатичних вітрів з власними іменами. Наведемо кілька прикладів:
- Пітераак (Гренландія) – про нього ми вже розповіли вище. Льодовниковий штормовий вітер, що спадає зі льодяного щита Гренландії на східне узбережжя. Назва перекладається як «атакаючий вітер», що відображає його небезпечний характер. Пітерааки зазвичай виникають взимку; при їх появі температура повітря може різко впасти, небо – залишатися ясним, а вітер досягати ураганної сили, викликаючи руйнування в прибережних поселеннях.
Пилові сліди тягнуться над Тихим океаном від узбережжя Південної Каліфорнії під дією вітрів Санта-Ана. Супутниковий знімок NASA, лютий 2002 р.
- Санта-Ана (Каліфорнія) – сухий гарячий вітер, що дує зі гір і пустель внутрішньої частини Південної Каліфорнії до тихоокеанського узбережжя. Незважаючи на теплий характер, Санта-Ана має катабатичну природу: високі плоскогір’я та пустелі на сході від узбережжя вночі охолоджуються, і повітря спадає вниз через гірські перевали (Кахон, Сан-Горгоніо та інші) до рівня моря. Санта-Ана зазвичай дують восени та на початку зими, коли в районі Великого басейну (Невада, Юта) формується область високого тиску. Вітер проходить через каньйони до Лос-Анжелеса та Сан-Дієго, розганяючись на спусках. Пориви Санта-Ана часто досягають 40–60 вузлів (20–30 м/с), особливо в ущелинах. Цей вітер відомий тим, що приносить сильну посуху та пил: небо може засвічуватися димкою з пилюкою та димом лісових пожеж, яку вітер нес
- Мельтемі (Егейське море) – сезонний північний вітер у східному Середземномор'ї. Влітку над Балканами встановлюється сталий високий тиск, а над розпеченою Малоазійською рівниною – низький, і через цю різницю тисків з півночі декілька місяців дують езезії (вони ж мельтемі в Греції). Строго кажучи, мельтемі – не класичний катабатичний вітер (повітря не настільки холодне), однак в нічні години він посилюється за рахунок стоку прохолодного повітря з гір Греції та Туреччини. Мельтемі відомі тим, що майже кожен літній день після полудня в Егейському морі стабільно дує 20–30 вузлів північного вітру, іноді з поривами до 40 вузлів. Для відпочивальників це порятунок від спеки, а для ячтсменів – серйозне випробування: плавання проти мельтемі ускладнено, хвиля коротка та різка. Досвідчені шкіпери в Греції планують маршрути з урахуванням укриттів від мельтемі і віддають перевагу виходу в море раннім ранком, поки вітер стихне. До вечора, як правило, мельтемі знову розганяється.
Звісно, це далеко не повний перелік. Сильні катабатичні вітри мають і інші назви: фен Мармі («чорний буран») на Алтаї, виллівау на Алясці, орог в Японії, норд-ост у Новоросійську тощо. Знання місцевих вітрів приходить з досвідом і вивченням району плавання. Головне – розуміти природу їх виникнення і враховувати в навігації.
Як ідентифікувати катабатичний вітер у прогнозах?
Катабатичні вітри становлять складність для прогнозування. Причина в тому, що вони дуже локальні і залежать від рельєфу місцевості та часу доби. Крупномасштабні моделі погоди (такі як GFS, ECMWF та інші) часто мають недостатнє розширення, щоб врахувати вузькі гірські долини та різке нічне охолодження. Тому в звичайному прогнозі на великій площі катабатичний вітер може усереднюватися і не виділятися як окреме явище. Наприклад, прогноз може показувати «штиль» або слабкий вітер у районі затоки, а насправді вночі з прилеглих схилів ворветься сильний поривистий потік.
Щоб вчасно виявити загрозу, варто звертати увагу на локальні прогнози та спеціальні моделі. У метеорології існують високорозширюючі моделі, здатні моделювати вітер з урахуванням деталей рельєфу. Приклад – французька модель AROME від Météo-France з сіткою ~1,3 км, розроблена спеціально для прогнозу небезпечних локальних явищ. Вона вміє прогнозувати, наприклад, струї містраля вздовж долини Рони або бори в окремих гірських проходах, тоді як глобальна модель може цього не показати. Однак, такі моделі дають прогноз лише на 1–2 дні вперед і не покривають всю планету. На сервісах типу Windy доступні регіональні моделі: досвідчені шкіпери в Середземномор'ї використовують AROME для короткострокового прогнозу на 24–36 годин, порівнюючи його з глобальним ECMWF. Таким чином, можна помітити, якщо локально десь модель AROME «малює» вузьку смужку вітру 30–40 вузлів при загальному штилі – ймовірно, це саме катабатичний вітер.
Окрім AROME, існують інші локальні моделі: наприклад, ICON-D2 для Альпійського регіону, HIRLAM для Скандинавії, HRRR для США тощо. На Windy або аналогічних платформах варто переключатися на ці моделі в районах, відомих своїми катабатичними вітрами. Також читайте попередження місцевих метеослужб: національні відомства часто окремо згадують сильні гірські вітри. Наприклад, Meteo-France випускає штормові бюлетені по містралю і трамонтану, хорватська DHMZ – попередження по борі, а американська NWS – по вітрах Санта-Ана.
Нарешті, зверніть увагу на ознаки в природі та деталі прогнозу: різке похолодання повітря (низькі нічні мінімуми в горах), ясне небо, високий тиск над сушею і нижчий над морем – все це сигнали можливого катабатичного вітру. Якщо модель неявно показує посилення вітру вночі з берега (навіть якщо напрям «суша-море» не домінує вдень) – будьте настороже. Краще перестрахуватися, ніж пропустити раптовий шквал. Пам’ятайте, що такі вітри сильно впливають на навігацію: пориви бори, наприклад, здатні зупинити просування судна або змусити його змінити курс. Високоточні прогнози (типу сервісів Copernicus Marine) зараз інтегрують дані про локальні вітри, допомагаючи морякам прокладати безпечний маршрут. Використовуйте ці можливості при плануванні.
Як підготувати яхту до катабатичного вітру?
Якщо ви підозрюєте, що у районі стоянки або плавання можливий катабатичний вітер, важливо заздалегідь підготуватися. Ось кілька рекомендацій для початківців яхтсменів та шкіперів:
- Вивчіть район і прогноз. Ще до виходу в море дізнайтеся, які місцеві вітри характерні для вашого маршруту. Подивіться прогнози високорозширюючих моделей або спеціальні попередження. Якщо прогноз вказує на можливість сильного поривистого вітру з берега (особливо вночі або вранці), плануйте відповідно.
- Виберіть безпечну стоянку. Уникайте якорних стоянок і марин, відкритих у бік можливого вітру. Наприклад, в Адріатиці при загрозі бори не варто ночувати на північно-східному березі острова – краще перейти на підветренну сторону. Шукайте бухти, очищені горами від напрямку стоку вітру. Якщо такої можливості немає, переконайтеся, що якорь і швартови витримають сильне навантаження.
- Перевірте такелаж і снасті. Перед наступом катабатичного вітру прибрати/надійно закріпити вітрила. Особливо це стосується геннакерів, спінейкерів – їх краще взагалі сховати. Прибрати тенти, біміні та все, що може спіймати вітер. Перевірте, що шлюпки, дошки, каністри та інші предмети на палубі міцно прив'язані – порив вітру легко викине їх за борт.
- Укріпіть якорь і швартови. Якщо стоїте на якорі, збільште витягнуту довжину якорної ланцюга (більше звичайного, до 5–7 глибин або навіть більше у штормових умовах). При можливості виставте другий якорь (наприклад, веєром) для підстраховки. У порту додайте додаткові швартові кінці, розмістіть більше кранців між судном і причалом – катабатичний вітер може притискати або ривками відкидати яхту.
- Будьте готові маневрувати. Тримайте мотор у готовності на випадок, якщо якорь почне дрейфувати або швартови не витримають – можливо, доведеться вийти в море і триматися носом до вітру на двигуні. На ходу при очікуваному поривистому вітрі одразу ставте мінімальне вітрило (курси яхтингу) або їдьте під одним мотором, щоб не ризикувати вітрилами. Завжди використовуйте спаскові жилети та страховочні мотузки у шторм.
- Слідкуйте за змінами погоди. Катабатичний вітер часто дає підказки: раптове різке зниження температури повітря, затишшя перед ударом вітру, характерні хмари над горами (наприклад, лінхозподібні або «шапки» на вершинах) – все це ознаки насуваючого стоку повітря. Якщо помітили їх, негайно завершайте всі приготування і будьте на посту.
Дотримуючись цих рекомендацій, ви суттєво підвищите безпеку плавання. Дружній пораду: не соромтеся питати місцевих моряків про локальні вітри. Досвідчені капітани та рибалки охоче поділяться знаннями про те, де «дує зранку» і де можна переждати. Катабатичний вітер – грізне явище, але знаючи про нього і грамотно підготувавшись, ви зможете його переждати без пригод. В кінцевому підсумку, повага до сил природи і ретельне планування – запорука успішного і безпечного яхтингу для капітана будь-якого рівня. З сім футів під келем!