§ 1. Характеристика циркуляционных факторов
Климат Москвы обусловлен географическим положением ее в умеренных широтах с соответствующим радиационным и циркуляционным режимом. В связи с тем что Москва расположена между центром Азиатского континента и Атлантическим океаном, на ее климате сказывается как влияние суши, так и океана. Поэтому климат Москвы характеризуют как умеренно континентальный. Континентальность его составляет примерно 42% . Зимой наряду с устойчивыми морозами почти ежегодно наблюдаются оттепели, летом ясная и довольно жаркая погода перемежается с дождливой и относительно прохладной.
В течение большей части года отмечается значительная повторяемость юго-западных и западных ветров, с которыми переносится морской воздух Атлантику. Это отражает влияние общей циркуляции атмосферы, важного для умеренных широт климатообразующего фактора, особенно в холодный период года, когда температурные контрасты между сушей и водной поверхностью наиболее велики.
По классификации климатов Алисова Москва относится к поясу континентального климата умеренных широт, в котором преобладают воздушные массы умеренных широт, трансформированные из морских воздушных масс умеренного и арктического поясов. В связи с большой изменчивостью атмосферной циркуляции наблюдается непостоянство погоды, иногда довольно резкая смена ее.
Для Москвы работниками Центрального института прогнозов составлен календарь синоптических положений за период 1894— 1949 гг., основой которого является повторяемость барических образований и траекторий их вхождений. Затем В. Н. Соколовым с помощью счетно-аналитических машин [5] были исследованы синоптические положения с учетом климатических материалов за 54 года наблюдений. Полученный многолетний материал дал возможность проводить климатологический анализ в зависимости от циркуляционных факторов [5, 6].
Согласно синоптическому календарю за 54 года, в Москве в течение всего года повторяемость антициклонической формы циркуляции больше циклонической. Однако в зимний период (декабрь — февраль) преобладание антициклонических положений над циклоническими составляет всего 1—5%. Наибольшая повторяемость антициклонических образований наблюдается в мае_ на 20% больше, чем циклонических (рис. 6).
Представляет интерес продолжительность сохранения синоптического положения, которая характеризует устойчивость барических образований. Зимой, наибольшую устойчивость обнаруживают северо-западные циклоны — максимальная длительность такой серии достигает 13 дней, а летом — местные и южные циклоны 7— 10 дней. Максимальная продолжительность стационирования антициклонов отмечена при восточных и северо-восточных траекториях (12— 13 дней). Средняя же продолжительность циклонической погоды в Москве, несколько меньше, чем антициклонической.
Барические образования, приходящие на центральную часть Европейской территории Советского Союза, различаются по своим траекториям. L B течение всего года в .Москве преобладают циклоны, приходящие с северо-запада (44% всех случаев циклонов)£ но особенно часто они отмечаются в зимний период (в январе 62% случаев). В остальные месяцы повторяемость циклонов этого направления составляет 20—40% общего числа случаев циклонов, минимум их приходится на июль. В теплое время (май — август) большую повторяемость имеют циклоны южного направления (16—25%) и западного (около 15%). Повторяемость циклонов других направлений в течение года колеблется. В летнее время наблюдаются единичные случаи циклонов восточного направления.
Повторяемость траекторий антициклонов от сезона к сезону резко изменяется. В холодный период (ноябрь — апрель) на ЕТС преобладает отрог высокого давления, обычно соединяющийся с сибирским максимумом и являющийся следствием вовлечения в его систему антициклонов преимущественно северо- западного происхождения и выдвижения на запад гребня сибирского максимума. В январе — феврале повторяемость восточных отрогов составляет около 35% общего числа антициклональных образований. В остальные месяцы преобладают антициклоны западных направлений. Повторяемость западных антициклонов азорского происхождения в среднем за год составляет около 22%, максимум их приходится на июль (51% общего числа антициклонов). В теплое время увеличивается также число антициклонов северных траекторий (20—24%) и почти отсутствуют антициклоны восточных и северо-восточных направлений. В течение всего года практически не наблюдаются южные антициклоны (рис. 7).
Обращает на себя внимание резкая смена по сезонам траекторий циклонов, а следовательно, и характера циркуляции: зимой отмечается максимум циклонов северо-западного происхождения, летом — увеличение циклонов южных траекторий, которые в зимнее время реже достигают района Москвы.
Таким образом, климат Москвы складывается под воздействием различных циркуляционных процессов, обусловливающих адвекцию и трансформацию воздушных масс, что проявляется в режиме колебаний и различных сочетаниях величин метеорологических элементов.
§ 2. Суточный и годовой ход основных метеорологических элементов
Анализ суточного и годового хода основных метеорологических элементов и прочих характеристик их режима, дающий общее представление о климате Москвы, основывается преимущественно на материалах многолетних наблюдении (1879— 1965 г г ) Метеорологической обсерватории им. Михельсона, расположенной на территории Сельскохозяйственной академии им. Тимирязева (ТСХА) — на северо-западной окраине-Москвы. Для характеристики центральной части города использованы данные наблюдений обсерватории при бывшем Межевом институте и за последние 20 лет Московской гидрометеорологической обсерватории (Балчуг).
Температура воздуха
Определенные условия радиации и атмосферной циркуляции и характер подстилающей поверхности обусловливают определенный температурный режим местности. Температура воздуха является одним из важнейших элементов климата.
Вследствие изменчивости температуры воздуха во времени и пространстве характеристики ее довольно многообразны. Основной температурный фон можно получить по средним величинам — месячным, суточным, за дневное и ночное время суток. Дополнением к средним характеристикам температуры являются такие характеристики, как вероятность, наибольшие и наименьшие величины, даты наступления различных градации температуры, амплитуды, годовой и суточный ход и т. д.
Самым холодным месяцем в Москве, как и в других местах с континентальным климатом, является январь. Средняя месячуная (суточная) температура его —9,5° (в сильно застроенной части центра) и — 10,5° (на окраинах). Средняя суточная температура февраля на 0,5° выше январской, главным образом за счет дневной температуры.
Несмотря на значительный рост интенсивности солнечной радиации в феврале, подъему температуры воздуха в конце зимы — начале весны препятствуют наличие снежного покрова, затраты тепла на его таяние, а также частая адвекция холодных масс воздуха.
После схода снежного покрова рост температуры весной происходит довольно интенсивно — интенсивнее, чем падение ее осенью, когда океан теплее, чем весной и зональный перенос развит сильнее. Это, по-видимому, объясняет и то, что почти ежегодно осенью бывает возврат тепла, называемый «бабье лето», поэтому температура воздуха понижается медленнее, что наглядно иллюстрируется длительностью периодов со средней
суточной температурой от 0 до 10° в период повышения температуры весной и в период понижения температуры осенью (табл. I). Весной изменение температуры на 10° происходит на 15 суток быстрее, чем осенью.
В начале апреля средняя суточная температура воздуха в Москве становится положительной, и средняя месячная за апрель составляет 4—5°. В последующие месяцы температура продолжает повышаться. Наивысшая средняя месячная температура приходится на июль (18— 19°). С августа начинается понижение температуры и в среднем в начале ноября она переходит через 0 к отрицательным значениям. Примерно такой же годовой ход имеет средняя минимальная (ночная) температура, только температура января почти не отличается от температуры февраля. В ходе средних максимальных (дневных) температур вследствие увеличения продолжительности дня и высоты солнца над горизонтом и уменьшения облачности средняя дневная температура в феврале на 1,1— 1,4° выше дневной в январе. Средняя дневная температура воздуха в месяце максимума температуры (в июле) составляет в Москве 23,5—24,5° (рис. 8).
Температура в начале и конце месяца, особенно в переходные сезоны, как правило, выше или ниже средней месячной. Например, в начале апреля средняя суточная температура большей частью отрицательная, а в конце месяца она равна 8—9°.
Следует иметь в^виду, что в пределах большой территории, занимаемой Москвой, с разнообразными условиями застройки, степенью озеленения и формами рельефа температура воздуха значительно колеблется в различных районах. Однако отмечаются и общие закономерности: средняя суточная._температура в, центре с течение , всего года выше, чем на окраинах города (рис. 9). Максимальные температуры в центре и. на окраинах различаются меньше, чем минимальные. В этом можно убедиться, даже анализируя годовые данные (табл. 2). Подробнее это рассматривается в ч. III § 2.
Особенности температурного режима города в основном объясняются радиационным балансом. Приход солнечной радиации в дневные часы в центре и на окраинах различается незначительно, поэтому и различия между дневными температурами центра и окраин меньше, чем между ночными. В ночные часы вследствие повышенного содержания загрязняющих примесей в воздухе над центром уменьшается и длинноволновое излучение, кроме того, более густая застройка центральной части способствует в летнее время перегреву воздуха за счет отдачи в вечерние часы тепла, накопленного зданиями в дневное время, зимой же отдается часть тепла, полученного от отопления. Несколько пониженная температура южной окраины по сравнению с северной частью города вызвана тем, что южная часть города самая высокая в Москве и отличается современной, менее плотной, несомкнутой застройкой, обеспечивающей свободную циркуляцию воздуха.
Очень велика изменчивость температуры из года в год в зависимости от циркуляции атмосферы. Так, в январе 1893 г. средняя месячная температура воздуха в Москве была —21,5° (как на Новой Земле), а в январе 1882 г .— всего —3,0° (как в Одессе). Несколько меньше, но также значительны, колебания средней месячной температуры воздуха и в летнее время (табл. 3).
Наиболее велики отклонения средней месячной температуры в отдельные годы от многолетней средней в зимние месяцы (декабрь — февраль), причем отрицательные отклонения значительно больше положительных. Это говорит о том, что при соответствующем режиме циркуляции в зимний период (например при преобладании воздействий с северо-запада, севера и особенно северо-востока, т. е. при частом вторжении холодных, арктических воздушных масс) температура может понижаться больше чем повышаться в зимы с интенсивной циклоническои деятельностью и значительным развитием западных возденействий т. е. с частым выносом с Атлантики теплых масс воздуха.
В теплый период года отклонения средних месячных температур воздуха от нормы значительно меньше — не превышают 5 5° причем положительные отклонения больше отрицательных, так как арктический воздух в это время года приходит сюда частично трансформированным, прогретым.
Средние значения температуры воздуха (суточные, дневные, ночные) и отклонения их от нормы еще не отражают всего диапазона колебаний температуры, возможного в отдельные годы, месяцы и дни. Зимой при вторжении холодных арктических масс воздуха на территорию Москвы или летом при устончивой антициклонической циркуляции, сопровождающейся ясной погодой со слабыми ветрами, отклонение от средних в отдельные дни особенно велико. На пределы колебаний температуры воздуха указывают абсолютные максимум и минимум температуры. Из графика видно (рис. 8), что температура воздуха за 75-летний период в Москве изменялась от —42 до 37 , т. е. годовая амплитуда составляет 79°.
В Подмосковье температура опускалась еще на 3— 5° ниже, чем в городе. На пониженных, защищенных от ветра местах, где циркуляция воздуха ослаблена, пределы колебании температуры несколько больше.
Также довольно значительны колебания температуры воздуха в течение месяца (табл. 4). Средняя месячная амплитуда ' температуры воздуха (разность между средними месячными максимумом и минимумом) дает представление о наиболее часто встречающихся амплитудах (около 5 0 /о случаев). Абсолютная амплитуда за месяц (разность между абсолютными максимумом и минимумом) показывает, в каких пределах за данный месяц колебалась температура в Москве.
Средняя суточная амплитуда температуры воздуха имеет хорошо выраженный сезонный ход: с ноября по январь суточная амплитуда составляет 5—6°. Затем она начинает возрастать и к весне вследствие увеличения дневной инсоляции составляет уже 7—8 , а наибольшей величины (10— 11°) достигает в июне В июле и августе она несколько уменьшается за счет большого часы притока тепла из почвы Рис. ]0. Изоплеты средней ежечасной температуры воздуха. и сглаженного в связи с этим хода эффективного излучения. С сентября суточная амплитуда заметно уменьшается, и в ноябре, когда преобладает пасмурная погода, ее величина принимает минимальное значение (4,5°) (рис. 10).
Наиболее часто в холодный период наблюдаются дни с суточной амплитудой температуры 2—4°, в теплый период 6— 10°. Резкие колебания температуры (15—20° в сутки) чаше наблюдаются в мае (около 15% дней месяца) и полностью отсутствуют в ноябре
Величина амплитуды температуры воздуха, как известно, зависит от характера погоды. При тихой и ясной погоде суточная амплитуда почти в 2 раза больше, чем при пасмурной, ветреной. Это подтверждают данные о средней суточной амплитуде температуры воздуха при разном состоянии неба (табл. 5).
Характеристикой степени устойчивости погоды может служить междусуточная изменчивость температуры воздуха, показывающая в основном колебания, вызванные адвекцией тепла и холода.
Междусуточная изменчивость, как и суточная амплитуда температуры имеет сезонный ход. В зимний период в Москве она составляет в среднем 3,0-3,5° , в летний 1,5 - 2,0°. В отдельных случаях в зимний период она достигает ± ( 16 — 18° ), а в теплый ± {10— 12°). Однако такие большие изменения температуры воздуха ото дня ко дню встречаются весьма редко (0,2 - 0,7%). Наибольшая повторяемость приходится на междусуточную изменчивость температуры в пределах ± (2- 4) °.
За период с положительной температурой воздуха накапливаемая сумма температур в разных районах города составляет В среднем 2450—2650°, а за вегетационный период, т.е. за период с устойчивой средней о суточной температурой воздуха выше 5° она равна 2350—2550°.
Количество накапливаемого тепла, как и другие температурные характеристики, меняется от года к году в зависимости от режима циркуляции теплого периода. Возможные колебания сумм температур и степень их вероятности приводятся в табл. 6
Как видно из данных таблицы, при средней сумме температур за период с температурой выше 0°, равной 2400°, в наиболее холодные годы сумма температур составляет 1900°, в 95% лет 2100 и больше, а в 5% достигает 2800° и больше.
Заморозки — явление , когда при положительной средней суточной температуре наблюдается понижение температуры вечером или ночью до отрицательных значений . Для службы озеленения , хозяйственной деятельности города , строительства и т. п. имеет большое значение знание даты наступления и прекращения заморозков .
Осенние заморозки в Москве наступают в среднем в конце сентября начале октября, а весенние прекращаются в центральной застроенной части города в конце апреля, на окраине города в середине мая. Но колебания дат прекращения заморозков в отдельные годы велики. Например, в 1921 г. (по данным Межевого института) вследствие активного выноса прогретых масс воздуха с юго-востока безморозный период наступил уже 10 апреля, а в 1899 г. при преобладании другого режима циркуляции воли холода из Арктики — последний, заморозок наблюдался ночью 12 июня (— 1, —2°). В больших пределах также колеблются и даты наступления осенних заморозков. Так, в 1900 г. (по данным ТСХА) первый заморозок отмечен 7 сентября, а в 193э г., когда осень была теплая и поздняя — только 2 ноября. Более подробные сведения о заморозках в Москве приводятся в гл. I ч. III.
Влажность воздуха
Влажность воздуха характеризуется количеством водяного пара, содержащегося в атмосфере, степенью насыщенности воздуха водяным паром и недостатком насыщения.
Упругость водяного пара меняется в течение года параллельно ходу температуры воздуха. В зимний период в Москве упругость водяного пара составляет в среднем 3—4 мб, в летний ' период ее максимальное значение (июнь — август) достигает 12,5— 15 мб (рис. 11).
Большой практический интерес представляет относительная влажность , отражающая степень насыщения воздуха водяным паром . Величина дневной относительной влажности в известной мере характерезует возможность испарения.
Относительная влажность имеет годовой ход обратный ходу упругости водяного пара или температуры воздуха. В холодный период года относительная влажность воздуха в Москве составляет в среднем 83—88% и мало меняется в течение суток В летний период (с мая по август) — время годового минимума относительной влажности — в дневные часы ее значения составляют 50—55%, в ночное время соответственно понижению температуры влажность увеличивается в среднем до 80% (рис. 12)
В тех частях города, где мала площадь открытой почвы и зеленых насаждении, в летнее время испарение с поверхности почвы и транспирация растений в связи с этим уменьшены, поэтому упругость водяного пара и особенно относительная влажность воздуха ниже, чем на окраинах и в хорошо озелененных районах города. Это прослеживается даже по средним месячным; величинам (разница соответственно 0,4 мб и 7%)- Суточный ход относительной влажности воздуха в течение года представлен на рис. 12.
Недостаток насыщения воздуха водяным паром, пли дефицит влажности, в зимний период незначителен, 0,5—0,8 мб. В период максимума (июнь — июль) он составляет в среднем за месяц 8— 10 мб,днем 10— 13 мб (рис. 11).
Величина относительной влажности и недостатка насыщения воздуха водяным паром, как и многих других климатических элементов, сильно меняется от года к году особенно в дневное время. Так, средняя месячная относительная влажность воздуха в 13 час. в августе 1938 г. при устойчивой антициклонической погоде в течение всего месяца была 31%, средний месячный дефицит влажности в 13 час. равнялся 26 мб. В августе- 1950 г. при преобладании циклонической циркуляции они составляли соответственно 70% и 4,5 мб. В отдельные дни августа 1938 г. в 13 час. отмечалась относительная влажность воздуха 20—25%, а дефицит влажности достигал 42 мб. В августе же 1950 г. минимальное значение относительной влажности равнялось 38%, а в течение девяти дней в 13 час. относительная влажность была 85% и выше. На рис. 13 изображен ход метеорологических элементов при устойчивой антициклонической погоде (26 августа 1938 г.) и при прохождении циклона, т. е. при дождливой, ветреной погоде (7 августа 1950 г.).
Для лучшего представления о колебаниях средней месячной величины относительной влажности в теплый период года и в дневное время суток при наибольшей ее изменчивости в табл. 7 приводится вероятность ее значений в отдельные годы (1936— 1960 гг.).
В зависимости от значений относительной влажности, недостатка насыщения, температуры воздуха и ветра в нижнем слое меняется испарение с поверхности почвы или снега. В центральные зимние месяцы оно практически отсутствует, а в летний период величина его достигает 75— 100 мм в месяц, в среднем за год испарение составляет 450—500 мм.
Атмосферные осадки, облачность и туманы .
Количество осадков зависит не только от влагосодержания воздуха, степени насыщения его водяным паром, интенсивности испарения, загрязненности атмосферы (наличие ядер конденсации); рельефа территории, но и в основном от характера атмосферной циркуляции. Осадки выпадают преимущественно при прохождении циклонов и фронтов. Осадки местного происхождения выпадают мало и только в летний период.
При непосредственном прохождении фронтов через Москву выпадает в среднем 63% годовой суммы осадков, 27% осадков выпадает, когда фронт проходит на разных расстояниях от Москвы (100—450 км), и только 10% годовой суммы осадков выпадает в дни, когда влияние фронта на погоду Москвы не сказывается.
Зимой наибольший вклад в общую сумму осадков вносят осадки теплого фронта (42% общей суммы за сезон), а летом — холодного. Наибольшая вероятность осадков наблюдается при прохождении через Москву фронтов. Число фронтов, не дающих осадков при прохождении через Москву, составляет около 23% зимой и 35% весной и летом от общего их числа в сезоне. За год наибольшее количество осадков приносят северо-западные и южные циклоны [6].
Измеренное годовое количество осадков в пределах Москвы составляет в среднем 550—650 мм. Однако при этом следует учесть, что осадкомеромые улавливается за год примерно 120— 150 мм осадков, которые проносятся ветром мимо прибора, а частично затрачиваются на смачивание ведра. Таким образом, с учетом потерь годовая сумма осадков составляет 700—770 мм.
учетом потерь годовая сумма осадков составляет 700—770 мм. На величину годовой суммы осадков город в общем оказывает очень слабое влияние. Подробно этот вопрос рассматривается в части III. Из-за асфальтовых покрытий значительной части площади сток осадков в городе, особенно в пониженных местах его, больше, чем в окрестностях, что следует, в частности, учитывать при расчетах пропускной способности канализационной сети.
В среднем максимум осадков приходится на июль, минимум— на февраль — апрель (рис. 14). Около трети годового количества осадков выпадает в холодный период года, преимущественно в твердом виде (35—36%). Две трети годового количества осадков выпадает в теплый период (апрель — октябрь). Зимой во время оттепелей и в переходные месяцы (март, апрель, октябрь, ноябрь) выпадает значительное количество смешанных осадков (мокрый снег, снег с дождем, ледяной дождь и др.)» которые составляют 14% годового количества осадков. В мае — сентябре выпадают преимущественно жидкие осадки (около 50% годового количества), которые в это время часто носят ливневый характер (табл. 8).
Изменчивость количества осадков велика особенно в теплый период года. Так, в июне 1942 г. выпало 175 мм осадков, а в июне 1917 и 1951 гг. — только 5 мм, поэтому, помимо средних величин, большой интерес представляет повторяемость, или вероятность, сумм осадков в отдельные годы (табл. 9).
Из данных таблицы видно, что, например, в сентябре при средней многолетней сумме осадков 57 мм в 1933 г. выпало- 131 мм, что составляет 1% обеспеченности, т. е. такая сумма наблюдается в среднем один раз в 100 лет, в 5% лет обеспеченная сумма составит 104 мм и больше, в 30% лет — 70 мм и т. д., наименьшая наблюденная месячная сумма осадков 7 мм была в 1949 г. Причины избытка или недобора осадков в отдельные годы подробнее рассматриваются в разделе, посвященном характеристике сезонов.
Число дней с измеренными осадками разной величины (0,1 мм и более) в холодный период года составляет в среднем 15— 19, в теплый 12— 15 в месяц. В зимний период также больше и продолжительность выпадения осадков по сравнению с теплым периодом (рис. 15).
Интенсивность и продолжительность выпадения осадков в Москве приобретает особый интерес в связи с осуществляющимся большим жилищным строительством. Длительные дожди переувлажняют стены зданий. .При сильных дождях образуется водяная пленка, которая способствует стеканию воды по стенам и промачиванию их на нижних этажах, в результате- чего создается вредный контраст увлажнения между нижними и верхними этажами [1].
Суточная интенсивность осадков косвенно характеризуется их количеством. Зимой небольшие снегопады (менее 1 мм осадков) дают до 15% месячной суммы осадков, снегопады с суточной суммой 1—3 мм осадков — около 35%. Летом же (в июле) осадки до 1 мм в сутки составляют всего 2% месячной суммы, от 1 до 3 мм в сутки — 8% и от 11 до 20 мм достигают 30—.35%, а более крупные — 25% месячного количества [б].
Максимальная интенсивность осадков в теплый период ,в течение непродолжительного времени (5— 10 мин.) была '2,6— 2,7 мм/мин. В зимние месяцы об интенсивности осадков можно судить по их суточному максимуму. Однако, как и месячные суммы осадков, суточный максимум достаточно изменчив. В некоторые годы он достигает 50—60мм (табл. 10).
В среднем бывает раз в 5 лет (или в 20% лет) суточный максимум 28—29 мм (июнь — август), раз в 10 лет (10%) 35— 36 мм, раз в 20 лет (5%) 41—44 мм.
Наибольшая за месяц продолжительность выпадения осадков за 20 лет была 456 час. (январь 1960 г.), что составляет почти две трети месяца. Летом наибольшая месячная продолжительность составила 87 час. (июль 1943 г.). Месячное лее количество осадков в холодный период гораздо меньше, чем в теплый. Это объясняется меньшим влагосодержанием воздуха из-за более низкой температуры в зимнем периоде и, следовательно, меньшей интенсивностью осадков.
Для городского хозяйства и населения представляет интерес л число дней с разными видами осадков (табл. 8).
Осадки от града, как редкого явления и к тому же сопровождающегося ливневыми дождями, отнесены к жидким осадкам.
Вид, интенсивность и продолжительность осадков связаны в значительной мере с характером облачности.
Степень покрытия неба облаками определяется по 10-балльной шкале, причем различают три главных состояния неба: ясное (0—2 балла), полуясное (3—7 баллов) и пасмурное (8— 10 баллов).
Наибольшее количество облаков в Москве наблюдается с октября по январь, когда повторяемость пасмурного состояния неба составляет в среднем 75—85% по общей облачности и 65— 75% по нижней. Это вызвано наибольшей интенсивностью циклонической циркуляции осенью и в первой половине зимы. В-общем в холодное время года при циклонах средняя облачность иа 1,5—2 балла больше, чем при антициклонах. Притом и в антициклонах в это время года часто образуется инверсионная облачность, которая даже при отсутствии фронтов в 62% случаев полностью закрывает небо.
В теплый период года (апрель — сентябрь) повторяемость пасмурного состояния неба уменьшается до 48—60% по общей и 30—45% по нижней облачности. Значительно увеличивается за счет пасмурного неба повторяемость полуясного неба. Летом большая часть облачности связана с конвекцией, которая особенно сильно развита днем. В это время года пасмурное небо наблюдается преимущественно при циклонах. По данным В. Н. Соколова [5], в теплое время года в среднем облачность в циклонах на 4,5 балла больше, чем в антициклонах.
Повторяемость ясного неба с октября по февраль составляет 11— 17% по общей облачности и 21—35% по нижней, с марта по сентябрь — соответственно 24—28 и 42—50%.
В течение всего года наименьшая облачность наблюдается в центре антициклонов, а зимой еще и в тылу циклонов, в массах холодного воздуха; наибольшая облачность отмечается в центре циклонов и в их передней части, т. е. в зоне теплых фронтов. При прохождении фронтов через Москву или вблизи нее, когда она находится в фронтальной зоне, повторяемость пасмурного неба по нижней облачности составляет 80—90% в осенне-зимний период и 50—70% в весенне-летний.
Облачность значительно меняется в течение года. Наибольшая повторяемость ясного неба (облачность 0—2 балла) наблюдается с апреля по август (около 50%). В этот период довольно значительна повторяемость и полуясного неба (3—7 баллов) большей частью за счет конвективных облаков хорошей погоды; в июне— августе она составляет 20—23%. Наибольшая повторяемость пасмурного состояния неба (8— 10 баллов) отмечается осенью и в первую половину зимы (октябре — январе) и составляет 65—75% (рис. 16)
Такой же ход обнаруживает число ясных и пасмурных дней. С апреля по август ясных дней наблюдается в среднем 8—9 в месяц, пасмурных 3—5. В период с октября по январь ясных дней всего 3—4 в месяц, пасмурных 13— 19. Если учесть и верхнюю, более тонкую облачность, то число ясных дней в ноябре — январе в среднем составит 1—2 в месяц, а пасмурных 20—23, максимум пасмурных и минимум ясных дней отмечается в декабре (рис. 17).
Преобладающим и (32% случаев) в течение всего года являются облака слоисто-кучевых форм (Sc). В холодный период наибольшую повторяемость (22%) имеют слоисто-дождевые (Ns) облака, а в теплый — высоко-кучевые (Ас), повторяемость 30 %. В циклонах преобладают облака нижнего яруса, возможность наблюдения облаков среднего и верхнего ярусов весьма мала (зимой 12%, а летом 41% случаев). В антициклонах облака среднего и верхнего ярусов открыты для наблюдения зимой в 43%, летом в 88% случаев. Облака некоторых форм имеют хорошо выраженный суточный ход. Например, кучевые (Си) и кучево-дождевые облака (СЬ) в теплый период редко наблюдаются утром и количество их резко увеличивается в дневное время.
Высота нижних облаков в холодный период чаще всего составляет 0,2—0,6 км, в теплый 1,0—2,0 км.
Отношение фактической продолжительности солнечного сияния к возможной, т. е. к продолжительности солнечного сияния от восхода до захода солнца (рис. 17), довольно наглядно отражает влияние облачности на продолжительность сияния, так же как и на интенсивность радиации. Наибольшая величина отношения фактической продолжительности солнечного сияния к возможной отмечается с мая по август (52—55%), наименьшая — в декабре (10— 11%), аналогично ходу числа ясных дней.
Наряду с длиной дня облачность обусловливает продолжительность солнечного сияния. Наибольшая продолжительность солнечного сияния в соответствии с этими факторами наблюдается с мая по июнь (в среднем 240—260 час. в месяц), наименьшая — с ноября по январь (20—30 час. в месяц). Годовая продолжительность солнечного сияния в Москве в среднем около 1500— 1700 час., что составляет 35—40%, а за период с мая по август — 59—60% всего дневного времени. Подробная характеристика радиационного режима Москвы приводится в части II.
Условия облачности, определяемые характером атмосферной циркуляции, сильно меняются от года к году. Для представления их изменчивости в отдельные годы в табл. 11 приводится число ясных и пасмурных дней за 33-летний период (1928— 1960 гг.) в годы с наиболее развитой циклонической и антициклонической циркуляцией.
Кроме познавательного значения, данные об облачности представляют и практический интерес для хозяйственной деятельности города, так как в них непосредственно проявляется тип погоды.
Туманы в Москве наблюдаются почти в течение всего года, чаще в холодный период. Число дней с туманом в среднем за год составляет 25, на возвышенных местах (Ленинские горы) 35, из них в холодный период (октябрь — март)— соответственно 17 и 23 дня, а в теплый (апрель — сентябрь) 8 и 12 дней.
Минимум в годовом ходе туманов приходится на июнь (в 40—70% лет туманы в июне вообще не наблюдались), а максимум— на октябрь — январь (в среднем за месяц 3—4 дня). Колебания числа дней с туманами от года к году довольно велики (рис. 18). В табл. 12 приводится вероятность различного числа дней их в отдельные годы, которая дополняет среднюю величину.
Общая продолжительность туманов 125— 150 час. в год. Наибольшая их продолжительность, как и наибольшее число дней -с туманом, наблюдается в холодный период — с октября по март (рис. 18).
рт (рис. 18). Туманы образуются преимущественно в предутренние и утренние часы, несколько реже — ночью и редко — в промежутке от 12 до 24 час.
Туманы в Москве бывают в основном фронтальные или радиационные, на долю адвективных туманов приходится около 13,5% всех туманов [3].
Радиационные туманы наблюдаются преимущественно при антицнклонической погоде, так как наиболее благоприятными условиями для их образования являются ясные, тихие ночи со скоростью ветра до 3 м/сек.
Фронтальные туманы в Москве бывают чаще, чем в ее окрестностях вследствие большей загрязненности городского воздуха.
Адвективные туманы образуются при движении относительно теплого воздуха (зимой морского воздуха умеренных широт, весной и осенью континентального воздуха умеренных широт) над более холодной поверхностью. Охлаждаясь снизу, воздух становится устойчиво стратифицированным, что благоприятствует туманообразованию.
Давление воздуха и ветер
Давление. Особенностью годового хода давления являются большие колебания его зимой и значительно меньшие летом. Амплитуда колебаний давления зимой составляет 95 мб (в центре циклона отмечено давление 947 мб— Декабрь 1902 и февраль 1958 гг., в центре антициклона 1042 мб — декабрь 1944 г.), а летом — всего 55 мб (минимум 960 мб — июнь 1947 г., максимум 1015 мб — август 1944 г.).
Средняя месячная величина давления за многолетний период в течение октября — февраля почти не меняется и составляет 998 мб, наименьшая средняя месячная величина приходится на летний период (июнь — август) и равна 992—993 мб. Несмотря на такой плавный ход средних месячных значений давления, в отдельные дни могут быть значительные отклонения от средней месячной.
Невелика также средняя суточная амплитуда давления в течение всего года, она составляет в большинстве месяцев 0,4— 0,5 мб. Наибольшая средняя суточная амплитуда наблюдается в мае (1,0 мб).
Минимум давления в холодный период приходится в среднем на предутренние часы, в летний период — на 16— 19 час.; максимум давления с декабря по апрель приходится на 20—24 часа, а в остальные месяцы — на 7— 12 час., что связано, по-видимому, с колебаниями температуры в течение суток. Однако циркуляция атмосферы, как известно, вносит большие непериодические изменения в ход давления. В отдельные дни зимой при приближении или прохождении фронта или циклона давление в течение суток может понизиться на 30—32 мб или, наоборот, на столько же подняться в тылу циклона и при вхождении антициклона. Летом суточные изменения давления несколько меньше. Давление является одним из важнейших факторов, определяющих направление движения воздушных потоков.
Ветер. Западный перенос, преобладающий в холодный период года и обусловленный общей циркуляцией атмосферы, проявляется в определенном режиме ветра. Над Москвой в это время располагается северо-западная периферия области повышенного давления, которая находится над большей частью Европейской территории СССР. В этот период в Москве и Подмосковье увеличивается циклоническая деятельность. В соответствии с таким распределением давления в районе Москвы преобладают юго-западные, южные и западные ветры. При юго-западных южных ветрах часто наблюдаются оттепели.
Гораздо реже в холодный период года бывают ветры северо- западного, северо-восточного и восточного направлений. Они связаны обычно с антициклонами, расположенными в северной половине Европейской территории СССР.
Летом Москва и Подмосковье находятся большей частью в области пониженного давления, которая распространяется над северной частью Европейской территории СССР. К северу от нее, над арктическими морями, располагается область повышенного давления. К югу от Москвы проходит отрог повышенного I давления так называемого азорского максимума.
С апреля — мая, когда увеличивается повторяемость северо- западных и северных ветров, преобладающее направление выражено слабо (рис. 19).
В большом городе ветер отклоняется от своего нормального направления, так как при сомкнутой застройке он дует вдоль длинных и прямых уличных магистралей. Некоторые исследователи указывают на местную циркуляцию, возникающую над большим городом вследствие несколько пониженного атмосферного давления. (Более подробно об этом сказано в части III.) Поднимающийся вверх более теплый воздух заменяется внизу более холодным, притекающим с окраин; возникает система воздушных течений циклонического характера. Согласно исследованиям [2], при безоблачной тихой погоде мелкие местные завихрения, вызванные термическими различиями, могут образоваться на улицах и далее во дворах.
Скорость ветра, как известно, зависит в основном от барического градиента, который обнаруживает сезонный ход Наименьшая скорость ветра наблюдается в размытых, безградиентных полях. Средняя скорость ветра в Москве в антициклонах зимой на 2 м/сек. меньше, чем в циклонах, а летом — на 1 м/сек. Самая большая скорость ветра отмечается в тылу циклонов, куда поступают массы холодного воздуха при больших градиентах. Зимой большие скорости ветра наблюдаются также и в теплом секторе циклонов.
Средняя месячная скорость ветра с ноября по март на относительно открытых местах составляет около 4 м/сек. В период прохождения циклонов скорость ветра преимущественно равна 8— 12 м/сек., но наблюдаются отдельные порывы и очень большой силы. Вследствие значительной разницы в давлении по территории в холодный период средняя скорость ветра примерно на 1 м/сек. больше чем в теплый. Летом когда преобладают процессы трансформации воздушных масс, тогда и скорость ветра невелика. В вечернее, ночное и утреннее время скорость ветра составляет в среднем 2—3 м/сек. Днем в связи с развитием конвективных процессов турбулентность атмосферы увеличивается и скорость ветра в Москве на относительно открытых местах достигает 5 м/сек. В холодный период года суточный ход скорости ветра выражен слабо.
Наличие в городе поверхностей с увеличенной шероховатостью (строения, парки, бульвары, скверы и т. д.) является тормозящим фактором, поэтому скорость ветра на небольших высотах ослабевает, до вместе с тем увеличивается турбулентное перемешивание и связанная с ним порывистость ветра. Между строениями образуется, сильно завихренный слой воздуха «воздушная подушка», распространяющийся выше домов и являющийся препятствием для общего потока, который вынужден перетекать его сверху и частично огибать сбоку. Поэтому, как и над любым препятствием, над городом происходит увеличение скорости ветра, а в воздушном потоке на наветренной стороне появляются восходящие движения, на подветренной —нисходящие (рис. 20). На подветренной стороне площадей и на улицах, направление которых совпадает с направлением ветра, скорость его увеличивается. С увеличением скорости ветра влияние города на нее уменьшается [2].
Иногда при прохождении фронта бывают шквалы и ураганы. По имеющимся в метеорологической литературе сведениям наиболее разрушительные шквалы в Москве отмечены в 1929, 1932, 1933, 1936, 1937, 1945, 1948, 1957 и 1961 гг. Сильные шквалы и ураганы наблюдаются преимущественно на теплом фронте при очень больших разностях температур на малом расстоянии. Шквальная зона имеет довольно большое протяжение в длину (от 200 до 800 км) при малой ширине (0,5—6,0 км). Продолжительность шквала большей частью от одной до двух-трех минут. Шквалы обычно сопровождаются грозовыми облаками, сильно развитыми по высоте, с низким основанием, кратковременными ливнями, грозами, иногда выпадением крупного града. Скорость ветра, судя по разрушениям, достигает временами 30—40 м/сек.
На теплом фронте 29 июня 1904 г. под Москвой прошел смерч разрушительной силы. Судя по разрушениям, максимальная скорость ветра ориентировочно составляла 70—80 м/сек. Смерч продолжался 1— 1,5 мин. 2 сентября 1945 г. в Москве прошел сильный шквал, а восточнее города — смерч. В Подмосковье (Голицино) наблюдался смерч в 1951 г. [4]. Сильные ветры (15 м/сек. и более с интервалом осреднения 2 мин.) в Москве, наблюдаются ежегодно во все месяцы, за исключением августа и сентября. В холодный период года такие ветры бывают в среднем до 2 дней в месяц, в теплый период — один день. Наибольшее число дней с сильным ветром наблюдалось в январе 1925 г. (8 дней), наибольшее за год — в 1901 г. (35 дней). В среднем ежегодно бывает ветер скоростью 19 м/сек., раз в 5 лет 22 м/сек и раз в 10 лет 23 м/сек.
§ 3. О важнейших состояниях погоды в г. Москве
Необходимым дополнением к средним климатическим данным по элементам являются характеристики различных состояний погоды.
В настоящем параграфе рассматриваются шесть типов погоды в Москве по данным метеорологической обсерватории МГУ за период 1954— 1965 гг.: сильные морозы, оттепели (холодный сезон), умеренно теплая, жаркая и дождливая погода (теплый сезон), весенние и осенние заморозки (переходные сезоны). Эти состояния погоды являются одними из наиболее важных в климатическом режиме центральных районов ЕТС и представляют большой практический интерес для сельскохозяйственного производства, промышленного и жилищного строительства, для всех видов транспорта, для здравоохранения.
К сильно морозной и жаркой погоде в районе Москвы отнесены дни со средней суточной температурой воздуха, выходяей соответственно за нижний и верхний пределы пятиградусных градаций многолетнего годового хода. Для сильно морозной погоды верхним пределом является средняя суточная температура — 15°, для жаркой погоды нижним пределом будет температура 20°, для умеренно теплой погоды характерна средняя суточная температура 15—20°. Оттепели отобраны по максимальной температуре воздуха за сутки. Дождливыми считались периоды погоды, за которые сумма осадков превышала испарение, рассчитанное по величине радиационного баланса за то же время. Несмотря на то что период наблюдений слишком короткий, проявляющиеся при анализе этого материала закономерности достаточно показательны (табл. 13—20).
Сильные морозы в Москве редко бывают очень продолжительными (табл. 13), но все же в зимние месяцы 1954— 1965 гг. отмечено 8 случаев, когда средняя суточная температура не поднималась выше — 15° в течение недели, и 3 случая — в течение почти двух недель.
Чаще всего, как видно из таблицы, суточные минимумы оказываются в пределах —25, —30°. По многолетним данным, температура воздуха в очень редких случаях может падать и ниже —40°. Охлаждение зданий, автомобильных моторов и различных предметов зависит от скорости ветра. В Москве в 50% случаев при сильных морозах ветер слабый, но не редки также случаи погоды с ветром средней силы преимущественно северо- западного направления, значительно увеличивающим потерю тепла под действием низких температур.
Благоприятными при сильных морозах являются малое влагосодержание воздуха и значительная инсоляция, что важно при лечебных процедурах иа открытом воздухе. Это способствует также просушиванию стен зданий и очищению городского воздуха от различных взвешенных частиц, которые нагреваются солнцем и подымаются вверх в холодном воздухе.
Сильные морозы редко наблюдаются в то время, когда почва недостаточно укрыта снегом — в 50% случаев снежный покров превышает 20 см.
Причиной сильных похолоданий (по данным ежедневных синоптических бюллетеней) служит главным образом адвекция холодного воздуха с севера и северо-востока, осуществляющаяся по восточной и южной периферии антициклонов, а также в тылу проходящих циклонов. В более редких случаях низкая температура наблюдается в условиях бсзградиентного барического поля в центре антициклонов или в барической седловине
Оттепели. Зимине оттепели в Москве имеют более затяжной характер по сравнению с сильными морозами (табл. 14). В большинстве случаев они не сопровождаются подъемом температуры значительно выше 0°, что объясняется охлаждением нижнего слоя проходящих воздушных масс над снежным покровом, но влагосодержание их остается высоким — в 80% случаев б—9 мб.
Погода при оттепелях в большинстве случаев ветреная (преобладают юго-западные ветры) и пасмурная. Значительные ветры снижают эффект общего потепления, что надо иметь в виду при расчете норм отопления.
Наступлению оттепелей часто предшествуют снегопады, и во время оттепелей снежный покров обычно значителен (иногда превышает 30 см). Оттепели во многих отношениях приходится рассматривать как неблагоприятное климатическое явление. Во время сильных оттепелей страдают озимые посевы. При оттепелях активизируется деятельность болезнетворных микроорганизмов и понижается сопротивляемость организма человека. Резко сокращается инсоляция и ухудшается вертикальный обмен в нижних слоях воздуха, что особенно вредно в условиях загрязненного воздуха больших городов. Усложняется работа транспорта и затрудняются строительные работы. При смене морозов оттепелью отмокают стены зданий, а иногда покрываются ледяной коркой, разрушающей облицовку.
Часто оттепели в Москве связаны с вхождением атлантического воздуха в теплых секторах северо-западных и западных циклонов, реже их обусловливают южные, юго-западные и юго-восточные потоки проходящих средиземноморских циклонов.
Соотношение числа дней с сильными морозами и оттепелями в зимние месяцы может служить хорошей характеристикой температурного режима зимних сезонов отдельных лет. В табл. 15 приводится повторяемость сильных морозов и оттепелей для зимних сезонов и соответствующие отклонения месячной температуры от многолетней средней (за 11 лет)
За период 1954— 1963 гг. устойчиво теплыми можно считать пять зим: 1954-55, 1956-57, 1957-58, 1958-59 и особенно 1960-61 гг. В эти зимы процессы переноса над Москвой теплых воздушных масс преобладали над холодными вхождениями во все зимние месяцы. Подтверждение этому находим и в устойчивых положительных аномалиях температуры воздуха. Особенно выделяется декабрь 1960 г., когда наблюдалось 24 дня с оттепелями и ни одного дня с сильным морозом.
Устойчиво холодной была только зима 1955-56 г., когда половина дней декабря и две третих дней февраля имели среднюю суточную температуру ниже — 15°. Зимы 1961-62 и 1962-63 гг. отличались неустойчивым режимом.
Умеренно теплая погода со средней суточной температурой 15—20° наиболее часто наблюдается летом (табл. 16). Держится такая погода часто несколько дней подряд, но продолжительные периоды наблюдаются сравнительно редко. В июне и августе умеренно теплую погоду обычно сменяет более прохладная, а в июле — жаркая.
Суточная амплитуда температуры в большинстве случаев составляет 8— 12°; дневной максимум редко превышает 25°. Относительная влажность днем преимущественно держится в пределах 40—60%. Ветер слабый или умеренный.
Солнечная радиация в значительной степени умеряется облачностью, и в большинстве случаев суточные суммы ее не превышают 50% возможной радиации при безоблачном небе.
Значительные осадки при этом типе погоды наблюдаются сравнительно редко; вероятность дождя более 10 мм за сутки составляет только 10% числа умеренно теплых дней в летнем сезоне.
Умеренно теплая погода в Московской области отражает среднюю фазу летней трансформации воздушных масс на Русской равнине, поступающих из Западной Европы и с севера континента.
Умеренно теплая погода—-одна из ценных особенностей климата центральных районов Европейской территории СССР в деле организации санаториев и домов отдыха. Примерно в диапазоне температуры воздуха, присущей умеренно теплой погоде, при невысокой и не слишком низкой относительной влажности, поддерживающей нормальное испарение с поверхности кожи и дыхательных путей, при умеренном ветре и меняющейся облачности, экранирующей почти наполовину прямую солнечную радиацию, создаются особо благоприятные условия теплового и влажностного балансов, регулирующие физиологические процессы и работу нервной системы.
Жаркая погода встречается в Москве с мая по сентябрь и в основном в июле (табл. 17). Обычно она наблюдается небольшими периодами, но в редких случаях может продолжаться и более двух недель.
Суточные колебания температуры в жаркие дни значительны, и дневные максимумы часто достигают 25, 30°. Сравнительно невысокая во многих случаях влажность воздуха и наличие ветра умеряют действие высокой температуры. Однако обильная инсоляция обусловливает перегрев частей зданий, обращенных на юг, и вызывает необходимость сквозного проветривания помещений.
Повторяемость типов погоды — прохладной (средняя суточная температура ниже 15°), умеренно теплой (15—20°) и жаркой (выше 2 0°)— определяет общий характер температурного режима летнего сезона в каждом отдельном году (табл. 18).
Температурный режим летних сезонов, как можно видеть на примере последних 12 лет, очень разнообразен. Вообще наибольшей повторяемостью отличается умеренно теплая погода. Иногда она является преобладающей в течение всего летнего сезона, как, например, в 1961 и 1965 гг. В некоторые годы она часто сменяется прохладной погодой (1965), в другие — легко переходит в жаркую (1960).
В каждом году наблюдается жаркая погода, но в некоторые годы жарких дней очень мало (1962).
Почти в каждом году в июле резко уменьшается число прохладных дней, но бывают годы, когда в июле их значительно больше, чем в июне (1956).
Дождливая погода (табл. 19). Периоды погоды с осадками, превышающими испарение, в Москве в большинстве случаев кратковременны, лишь в исключительных случаях они отмечаются более 4 дней подряд. Связь между продолжительностью периода дождливой погоды (число дней) и количеством осадков в общем можно представить так: в кратковременный период (1—2 дня) выпадает менее 10 мм осадков, в период средней продолжительности (3—4 дня)— в сумме больше 10 мм и за период более 4 дней во всех случаях выпадает не менее 20 мм.
Суточная продолжительность дождей (число часов) чаще всего не превышает 5 час., но может быть и более 10 час. Наиболее редко продолжительные дожди встречаются в июле (6%). В соответствии с этим наибольшей величины достигает в этом месяце интенсивность дождей (20% случаев с интенсивностью более 5 мм/час).
В дождливую погоду инсоляция из-за облачности сокращается больше чем на половину, только в июле солнца в дождливые дни довольно много, что подтверждает вышесказанное об интенсивности июльских дождей.
Температура воздуха в дождливые дни значительно понижается, так как осадки в теплый период выпадают преимущественно на холодных фронтах и, кроме того, сказывается влияние облачности. В редких случаях даже в июле максимум температуры воздуха может быть ниже 15°, что гораздо ниже средней многолетней температуры за дневной срок наблюдений.
Относительная влажность часто оказывается довольно высокой, что не способствует быстрому подсыханию верхнего слоя почвы.
Значительные осадки в Москве с мая по сентябрь наиболее часто (75%) выпадают из перманентно формирующихся над Русской равниной восточноевропейских воздушных масс при прохождении северо-западных и западных циклонов. Менее часто (30%) осадки образуются под действием волновых возмущений, возникающих над Русской равниной на фронтах, разделяющих континентальные воздушные массы (восточноевропейского и азиатского происхождения) различных стадий трансформации. Значительно реже (10%) они выпадают из воздушных масс средиземноморского и малоазиатского происхождения при прохождении над Москвой юго-западных и южных циклонов. Не чаще последних наблюдаются так называемые внутримассовые осадки, выпадающие из восточноевропейских воздушных масс в условиях размытого барического поля.
Рассматривая периоды дождливой погоды в Москве с учетом нужд интенсивно развивающегося жилищного строительства, следует обратить внимание на ряд неблагоприятных обстоятельств: большой процент длительных дождей малой интенсивности, при которых, как известно, происходит наиболее глубокое промачивание стен; не редко дождливая погода сопровождается довольно сильным ветром (преимущественно юго-западного направления); в 50% случаев дожди выпадают при температуре воздуха около 20°, солнечная радиация в эти дни часто снижается более чем на половину, а относительная влажность держится около 80%, что задерживает просыхание зданий после дождя.
Весенние и осенние заморозки (табл. 20). Климатические справочники содержат только средние и крайние даты прекращения заморозков весной и начала их осенью. Для практических целей полезно рассмотреть распределение их по декадам и хотя бы на сравнительно не полном материале (12 лет) подметить наиболее существенные закономерности постепенного прекращения заморозков в течение весны и появления осенью.
Кроме того, изучение заморозков не может ограничиваться только подсчетом случаев падения температуры ниже 0° на общем фоне положительных температур. Необходима комплексная характеристика явления в отношении сопровождающих его условий облачности, ветра, характера суточного хода температуры и т. д.
Из табл. 20 следует:
1) по данным за последние 12 лет, число заморозков весной значительно больше, чем осенью;
2) в апреле в ходе заморозков четко проявляется постепенное уменьшение их к концу весны, что связано со сходом снежного покрова и быстрым прогреванием воздуха при холодных вторжениях. Осенью лее (октябрь) подстилающая поверхность не оказывает столь существенного действия;
3) только в сравнительно редкие годы (например , 1963 ) температурная аномалия одного знака ( в смысле повторяемости заморозков ) охватывает начало и конец теплого периода, чаще же весна и осень в этом отношении противоположны.
В условиях местоположения метеорологической обсерватории МГУ температура воздуха во время заморозков редко опускается ниже -5°. На поверхности почвы заморозки сильнее - разность между минимальной температурой воздуха на высоте 2 м и на поверхности почвы и составляет обычно около 2°, но иногда достигает 5°. В редких случаях температура поверхности почвы при заморозках оказывается выше температуры воздуха на высоте 2 м; обычно это связано с прохождением холодного фронта, сопровождающимся выпадением осадков.
облачность в эти дни с заморозками или мала или велика, промежуточные значения облачности редки. Большая облачность при заморозках наблюдается преимущественно ранней осенью , когда общий уровень температуры относительно низок.
Весенние и осенние заморозки связаны в основном с суточным ходом температуры в первые дни холодных вхождений в район Москвы. можно выделить два типа синоптических процессов, вызывающих перенос холодного воздуха с севера в среднюю полосу. К первому относятся более устойчивые процессы, связанные с восточной периферией продвигающихся по северу Русской равнины или в средней полосе антициклонов, ко второму - процессы обусловленные прохождением подвижных гребней в тылу следующих друг за другом циклонов. Заморозки, связанные с последним типом процессов, чаще наблюдается осенью, когда ночи становятся длиннее. Первый тип обуславливает более низкие дневные минимумы относительной влажности и наибольшие разности ночных температур между воздухом и поверхностью почвы.
По данным последнего заморозка весной и первого осенью можно составить график изменчивости ( по годам ) продолжительности безморозного периода (рис 21) .
Следует иметь в виду, что количественные характеристики заморозков в условиях города должны испытывать значительные колебания в зависимости от застройки его, рельефа и наличия водоемов; этот вопрос затрагивается в части III.