Wiatr, efekt dyszowy, efekt tunelowy



Materiały dla studentów
Wydziału Nawigacyjnego, kier. Nawigacja Morska
                                
Efekt dyszowy
    Efekt dyszowy, zwany również efektem tunelowym, polega
na zmianie kierunku i prędkości wiatru w stosunku do kierunku i prędkości
wiatru jaki wynika z cech mezoskalowego pola barycznego, pod wpływem występującej
rzeźby terenu - głównie występowania obniżeń terenowych. Powszechnie występuje
w cieśninach, zatokach mających wyraźnie zaznaczoną dłuższą oś, szczególnie
takich, które są wąskie i mają wysokie brzegi (np. we fiordach).
    Przy przepÅ‚ywie powietrza nad obszarem cieÅ›niny,
ze względu na odmienność współczynnika tarcia nad lądem i nad wodą, dochodzi
do konwergencji nad obszarem lądu. Przepływ powietrza nad lądem jest spowolniony.
Prowadzi to do zagęszczenia linii prądów nad wodą, a tym samym wzrostu
prędkości wiatru. Jednocześnie linie prądów mają tendencję do układania
się równolegle do dłuższej osi cieśniny. To z kolei powoduje wyraźny wzrost
częstości występowania wiatrów o kierunkach zgodnych z przebiegiem dłuższej
osi cieśniny. W rejonie wlotu wiatru do cieśniny i wylotu wiatru z cieśniny
oraz w jej przewężeniach, dochodzi do dodatkowego wzrostu prędkości wiatru,
z reguły rośnie i jego porywistość. Im wyższe otoczenie cieśniny i większy
gradient baryczny, tym efekt taki wyraźniej się zaznacza.
    W niektórych cieÅ›ninach, np. CieÅ›ninie Gibraltarskiej,
prowadzi to do dominacji dwóch kierunków wiatrów - z sektora wschodniego
(Levanter) lub sektora zachodniego (Vendavales). Jedynie wiatry o mniejszej
prędkości nie podlegają tam większym odchyleniom kierunku. Struktura wiatru
w Cieśninie Gibraltarskiej jest tak, że suma częstości występownia wiatrów
z E i wiatrów z W niemal we wszystkich miesiącach wynosi 50 lub więcej
% całości obserwacji (na które składają się wiatry z pozostałych kierunków
i cisze). Oto zestawienie % obserwacji wiatru z obu tych kierunków dla
miesięcy zimowych i letnich:
 



miesiÄ…c



wiatry W (%)



wiatry E (%)


suma E+W (%)



grudzień


24,0



20,5



44,5




styczeń


28,0



25,5



53,5




luty


25,0



25,0



50,0




lipiec


15,0



35,5



50,5




sierpień


13,0



38,0



51,0




wrzesień


16,0



39,5



55,5




W przypadku występowania Levantera i Vendavalesa mniejsze statki o małej
mocy SG idące pod wiatr i falę mają kłopoty i czas ich przejścia przez
Cieśninę Gibraltarską mocno się wydłuża.
    Podobne efekty wystÄ™pujÄ… w CieÅ›ninie Cooka, oddzielajÄ…cej
Wyspę Północną od Wyspy Południowej (Nowa Zelandia). Przy występowaniu
na W od Wyspy Północnej umiarkowanej siły wiatrów NW w Cieśninie Cooka
występują bardzo silne i porywiste wiatry W. Przy umiarkowanych wiatrach
wiejących z SE na E od Wyspy Południowej w Cieśninie Cooka występują bardzo
silne, choć słabsze od wiatrów wiejących z W przy podobnych gradientach,
wiatry wschodnie. W momencie, gdy silne wiatry wiejące wzdłuż Cieśniny
Cooka wieją w kierunku przeciwnym do występującego tam prądu pływowego,
fale stajÄ… siÄ™ wyjÄ…tkowo strome.
    Na niektórych akwenach przybrzeżnych, poÅ‚ożonych
u wylotów przełęczy czy obniżeń terenowych w pasmach wyniesień zorientowanych
poprzecznie do przeważających wiatrów występuje również efekt tunelowy.
Na takich akwenach obserwuje się występowanie częstych silnych i bardzo
silnych wiatrów. Do najbardziej znanych takich akwenów należy zatoka Tehuantepec
(pacyficzne wybrzeże Południowego Meksyku, Ameryka Środkowa).
     Zatoka Tehuantepec nie należy do akwenów o
wyraźnie zaznaczonej dłuższej osi, jednak w jej północno-wschodnim przedłużeniu
leży szerokie obniżenie "kanalizujące" przepływ powietrza przez leżące
na W i E od niego wyżyny Ameryki Środkowej. Passat z nad Morza Karaibskiego
(lub inne wiatry) przepływając tym obniżeniem, wypływając nad zatokę Tehuantepec
gwałtownie przyspieszają. W rezultacie częstość występowania wiatrów północnych
o sile sztormów i wiatrów o sile 6-7°B jest tam bardzo wysoka a statki
przechodzące zbyt blisko cięciwy tej zatoki często muszą, wobec silnego
falowania, redukować prędkość.
    WystÄ™powanie czÄ™stych i silnych wiatrów odbrzegowych
w Zatoce Tehuantepec powoduje istnienie tam silnego upwellingu obniżającego
temperaturę wody, co jest doskonale widoczne na zdjęciach satelitarnych.
    Przy przepÅ‚ywie powietrza nad zatokami o stromych
brzegach i wyraźnie zaznaczonych dłuższych osiach następuje "kanalizacja"
przepływu wiatru zgodnie z dłuższą osią zatoki. Towarzyszy temu również
wzrost prędkości wiatru przywodnego w stosunku do prędkości, jakie wynikają
z gradientu barycznego. Z podobnymi, bardzo silnymi wiatrami, mogÄ…cymi
osiągać siłę huraganu spotkać się można w przewężeniach Cieśniny Magellana,
fiordach Wyspy Południowej (Nowa Zelandia) i innych akwenach. W niektórych
przypadkach dochodzi do sytuacji, w których nawet w warunkach bardzo słabego
gradientu barycznego lub znajdowania siÄ™ obszaru w warunkach bezgradientowych
mogą w takich zatokach wystąpić silne i porywiste wiatry. Dzieje się tak
pod wpływem wystąpienia wiatrów katabatycznych. Powietrze zalegające nad
wysoko wyniesionymi obszarami przylegającymi do zatoki nocą może ulegać
silnemu wychłodzeniu radiacyjnemu i rozpocząć intensywny spływ w dół -
do zatoki. W warunkach spływu do zatoki dużych ilości wychłodzonego powietrza,
wypływa ono z zatoki tworząc silny wiatr, wiejący wzdłuż osi zatoki. Wiatry
takie często określane są mianem "wiatrów spadowych".
    Do skrajnych sytuacji dojść może wtedy, gdy na wierzchowinach
otaczających zatokę występują liczne lodowce lub kopuły lodowe. Przykładowo,
na kotwicowisku we fiordzie Ezcurra (w Zatoce Admiralicji na Szetlandach
Południowych, w pobliżu Polskiej Stacji Antarktycznej im. H.Arctowskiego),
w warunkach pogody wyżowej, przy braku wiatru i słabym wietrze na otwartych
wodach, występowały niekiedy w nocy wiatry o prędkości 12-15 m/s z porywami
osiągającymi 18-19 m/s. Zatoka Ezcurra jest fiordem o szerokości około
1 Mm, którego północne brzegi mają wysokość 350-500 m, południowe - około
200 m, a zarówno nad północnymi, jak i południowymi brzegami znajdują się
rozległe kopuły lodowe. W takich warunkach terenowych, przy dłuższej, kilkunastogodzinnej
nocy, właśnie warunki pogody wyżowej sprzyjają silnemu radiacyjnemu wychłodzeniu
powietrza i następnie jego gwałtownemu spływaniu w dół po stromych stokach
fiordu.
    Ponieważ w wielu podobnych zatokach znajdujÄ… siÄ™
kotwicowiska i przystanie, należy się liczyć z możliwościami wystąpienia
niekorzystnych warunków wietrznych i przygotować do nich statek. Nie można
bezgranicznie ufać analizie pola wiatru z mapy synoptycznej, ta przedstawia
ogólną sytuację baryczną i nie uwzględnia detali możliwego zachowania się
wiatru w strefie przybrzeżnej czy konkretnej zatoce.  W każdym wypadku
wchodząc na takie akweny należy szczegółowo przestudiować locję - na ogół
podane sÄ… w niej informacje o podobnych zjawiskach.
AAM, 2001