Теоретический тур / Задача 3/5

Всероссийская олимпиада школьников / 2014/2015 / Региональный

В течение 15 января 1972 года в городке Лома в штате Монтана, США потеплело с −48 до 9 ºC, что считается рекордом скорости изменения температуры воздуха за одни сутки. Такое резкое потепление связано с влиянием характерного для этой территории метеорологического явления. На рисунке 3 показана динамика основных метеовеличин (температуры, относительной влажности, скорости и направления ветра) для расположенной недалеко от г. Лома метеостанции Грейт-Фолс за период 13–20 января 2009 года, когда там также отмечалось подобное явление.

Проанализируйте рисунки 2 и 3 и ответьте на следующие вопросы.

А. По графику хода температуры (рис. 3) определите, какой за эти дни была максимальная скорость потепления (ºC за сутки).

Б. Кратко объясните физический механизм данного метеорологического явления и связанного с ним потепления, а также наблюдаемого при этом понижения относительной влажности воздуха. Ответ можете проиллюстрировать схемой.

В. Определите с точностью до 0,2º, какой была температура воздуха на метеостанциях Лома и Пулман на момент, когда она достигла максимального значения на метеостанции Грейт-Фолс (5 ºС). Для расчетов используйте данные таблицы 3 и следующие упрощения:

температура воздуха определяется исключительно действием данного явления, влияние остальных факторов (суточный ход и т. д.) пренебрежимо мало;
явление происходит мгновенно на все станциях;
известно, что в этот момент относительная влажность воздуха на станции Пулман составляла 100%.

Г. Каково местное название этого метеорологического явления? Приведите названия подобных явлений, которые отмечены в других странах.

Таблица 3

Высота станции Грейт-Фолс над уровнем моря	1015 м
Высота станции Лома над уровнем моря	785 м
Высота станции Пулман над уровнем моря	717 м
Высота Скалистых гор между станциями Пулман и Грейт-Фолс	2100 м
Сухоадиабатический градиент (изменение температуры ненасыщенного воздуха при подъеме/опускании на 100 м)	1 ºС/100 м
Влажноадиабатический градиент (изменение температуры насыщенного воздуха при подъеме/опускании на 100 м)	0,5 ºС/100 м

Рисунок 2. Расположение метеостанций

Рисунок 3. Данные метеостанции Грейт-Фолс за 13–20 января 2009 г.

Ответ

А. 29–31 °С за сутки

Б. В ответе должны быть выделены два главных фактора: изначальный контраст теплой морской и холодной континентальной воздушных масс, разделенных хребтом, и разогрев и осушение теплой воздушной массы, когда она под действием западного ветра переваливает через хребет. Подробнее: зимой во внутренних районах Северной Америки к востоку от Скалистых действует Канадский антициклон, в результате чего там часты сильные морозы. А к западу от Скалистых гор воздух обычно более теплый за счет влияния Тихого океана. При благоприятных условиях (устойчивом западном ветре) теплый воздух начинает переваливать через хребет. Поднимаясь вдоль западного склона, воздух охлаждается. Как известно, скорость охлаждения воздуха при подъеме зависит от того, насыщенный он или нет: ненасыщенный воздух охлаждается в соответствии с сухоадиабатическим градиентом (1 °С на 100 м), а насыщенный — в соответствии с влажноадиабатическим законом (примерно 0,5 °С на 100 метров), при этого его поднятие сопровождается конденсацией водяного пара, образованием облаков и, при благоприятных условиях, выпадением осадков. Если у подножия хребта воздух достаточно влажный, то, поднимаясь, он быстро достигнет точки росы и оставшуюся часть пути до верхней точки хребта будет охлаждаться по влажноадиабатическому закону. Перевалив хребет и спускаясь вдоль восточного, воздух будет нагреваться уже только по сухоадиабатическому закону, то есть в два раза быстрее, чем он охлаждался при подъеме. При этом его температура будет расти, а абсолютная влажность – не меняться, следовательно, относительная влажность будет падать. Вниз он спустится еще более теплым, чем был в начале подъема, и значительно более сухим, вытесняя оттуда холодный континентальный воздух.

В. Решение: для Пулмана решаем классическую задачу про фен «задом наперед»: вначале вычитаем нагрев воздуха при спуске, затем прибавляем его охлаждение при подъеме. Для Лома просто рассчитываем, на сколько нагреется воздух, спускаясь далее вниз по склону до Лома.
t° Пулман = t° Грейт-Фолс − 1 × (2200 − 1015) ÷ 100 + 0,5 × (2200 − 717) ÷ 100 = 5 − 4,4 = 0,6 (правильный ответ от 0,4 до 0,8)
t° Лома = t° Грейт-Фолс + 1 × (1015 − 785) ÷ 100 ≈ t° Грейт-Фолс + 2,3 = 5 + 2,3 = 7,3 (правильный ответ от 7,1 до 7,5)

Г. Чинук

ВАЖНО: НЕ ЯВЛЯЮТСЯ ФЕНОМ (из широко известных местных ветров): бора, мистраль, бакинский норд, афганец, баргузин, памперо, сарма, суховей, хамсин, бриз
Возможно, что какие-то малоизвестные местные названия ветров не попали в список. Для них необходимо самостоятельно проверить, являются они феном, или нет. Более подробная информация о ветрах есть в «Словаре ветров»: http://parusanarod.ru/bib/books/proh/index.htm

Олимпиада Всероссийская олимпиада школьников

Этап Региональный

Год 2014/2015

Классы 9, 10, 11

Автор

Вы автор задания? Напишите нам.
Мы заботимся об авторских правах разработчиков заданий и работаем над восстановлением авторства заданий прошлых лет. Подробнее: Политика сайта

Другие задания по темам

физическая география, метеорология, климат, метеостанция, метеоэлементы, температура

Нашли ошибку? Нажмите Ctrl+Enter или напишите нам